Парусники.

Муниципальное образовательное учреждение

Гимназия №33

V научно-практическая конференция

учащихся начальной школы

«Шаг в будущее»

Номинация « Окружающий мир – 2»

Тема « Парусники»

Выполнил: Исаев Евгений

ученик 1 «Г» класса

Руководитель: Грибанова

Оксана Павловна

Улан-Удэ

2010

Содержание:

                                                                                                                                  Стр.

Введение ……………………………………………………………………………3                                                                                                            

1. История парусного судна ……………………………………………………… 4

2. Устройство и классификация парусного судна ……………………………….5

3. Современное использование парусов…………………………………………..7

4. Энергия ветра – движущая сила парусников…………………………………..8

Заключение…………………………………………………………………………10

Приложение………………………………………………………………………...11

Список используемой литературы………………………………………………..27

ВВЕДЕНИЕ

     Я выбрал тему о парусниках, потому что мне нравятся парусные корабли за свою красоту грацию, мощь и романтику дальних странствий. А еще парусные суда не загрязняют атмосферу вредными выбросами от сжигания топлива. И тем самым движущая сила парусника – это ветер, является экологически чистым источником энергии.

Цель моей работы узнать больше о парусных кораблях и на практических опытах ознакомиться с понятием «ветер».

Задачи: - Изучить историю и устройство парусных кораблей.

              - Ознакомиться с понятием «ветер» и его характеристиками.

              - Узнать о современном парусном судоходстве.

1.  ИСТОРИЯ ПАРУСНОГО СУДНА

ПАРУСНОЕ СУДНО - судно, приводимое в движение энергией ветра с помощью парусов.

 Идея паруса возникла из наблюдения за действием ветра, а затем на мачту стали натягивать шкуры животных или щитки из древесной коры.

История парусного судна насчитывает свыше 5 тыс. лет. Паруса, как вспомогательный источник движущей силы на гребных военных и транспортных судах, применялись в Древнем Египте, Древней Греции, Древнем Риме и др. Наивысшего развития парусный флот достиг к середине 19 века. (Приложение 1, рис 1-5)

Изобретение паруса намного улучшило маневренность кораблей и позволило покрывать большие расстояния. Однако первое парусное вооружение вначале состояло из прямого рейкового паруса, который мог использоваться только при попутном ветре. Потребовалось длительное время, чтобы человек изобрел паруса, которые позволяли двигаться против ветра. Приблизительно в VIII—IX веках в районе Средиземноморья входит в употребление латинский (косой) парус (latina vela).

Своя точка отсчета и у китайцев. Это они придумали сворачивающийся парус на рейках и первыми научились идти по морю против ветра. Китайские купцы уже в X веке доплывали до Африки на своих джонках. (Приложение 1, рис 6) В 1405-1433 годах впечатляющая флотилия из 317 джонок проложила прямой морской путь на Запад: прошла Тихий и Индийский океаны, китайские мореплаватели посетили более 30 стран и островов. Кораблям китайцев в ту пору не было равных. Флагманская джонка Чжэн Хэ несла 9 мачт и множество парусов, в то время как в Европе только-только начали строить трехмачтовые каракки и каравеллы. А если говорить о размерах, то рядом с этой джонкой каравеллы Колумба и Магеллана показались бы игрушечными- 25 метров в длину против 55!  (Приложение 1, рис 7)

Так в XVII веке, во времена, когда по всему миру гремела зловещая слава пиратов Карибского моря, французские корсары изрядно попортили крови англичанам, спроектировав принципиально новый класс атакующих парусников. Свое детище они называли фрегатом. Корабль корсаров подходил для выполнения самых разных задач: когда нужно - он был способен биться в одиночку, а при необходимости превращался в торговое или экспедиционное судно. Ему были не страшны океанские ураганы. Фрегат твердо держался заданного курса, летя по волнам на всех парусах. (Приложение 1, рис 8)

Спустя полвека опять-таки в Америке, в Балтиморе, родился самый быстроходный корабль за всю историю плавания под парусами - клипер. Эти очень длинные и узкие шхуны и бригантины строили в Балтиморе для грузовых и пассажирских перевозок. Общая площадь парусов к середине XIX века превысила 3000 кв. метров и была рекордной. Клиперы сравнивали с белыми облаками, летящими над волнами. (Приложение 1, рис 9) Клипер - это высокая, непревзойденная поэзия плавания под парусами. Но не следует думать, что на этом история кончается.

Древние парусники и их навигаторы заслуживают нашего восхищения и уважения особенно сейчас, когда существует и радарная навигация, и космические паруса. Все они - общее наследие человечества. Сохранившиеся до нашего времени старые парусники помещены в музеи или сами стали музеями.

В современном флоте используются в качестве спортивных, прогулочных, учебных судов. Ужесточение требований, связанное с охраной окружающей среды, привело к разработке и постройке ряда коммерческих парусных судов. (Приложение 1, рис 10)

2. УСТРОЙСТВО  И КЛАССИФИКАЦИЯ ПАРУСНОГО СУДНА

2.1. Устройство

Классическая схема парусного судна включает четыре части: корпус, рангоут, такелаж и паруса.

Рангоут

Рангоут — система мачт, реев, гафелей и других конструкций, предназначенных для размещения парусов, сигнальных огней, постов наблюдения и т. п.. Рангоут может быть неподвижным (мачты, стеньги, бушприт) и подвижным (реи, гафели, гики).

Такелаж

Такелаж — всех снастей судна, представляет собой натянутые тросы. Такелаж разделяется на стоячий и бегучий.

Стоячий такелаж служит для удерживания на месте рангоута и играет роль растяжек. Тросы стоячего такелажа на современных судах выполняются, как правило, из оцинкованной стали. Бегучий такелаж предназначен для управления парусами — их подъёма, уборки и т. п.

Паруса

Парус — движитель парусного судна, преобразующий энергию ветра в работу полезной тяги судна. Это кусок материи, на современных судах — синтетической, крепящейся к рангоуту с помощью такелажа, позволяющий трансформировать энергию ветра в движение судна. Паруса разделяются на прямые и косые. Прямые паруса имеют форму равнобокой трапеции, косые — форму треугольника или неравнобокой трапеции. Использование косых парусов позволяет судну двигаться круто к ветру. (Приложение 2, рис 11)

     2.2. Классификация парусных судов

Типы парусных судов

Наиболее распространённой является классификация по виду парусного вооружения и рангоута. Так, все парусные суда делятся на две категории: большие парусные суда — имеющие фок-мачту и грот-мачту, и малые парусные суда — имеющие грот-мачту и бизань-мачту, либо имеющие единственную мачту.

• Большие парусные суда — имеющие фок-мачту и грот-мачту.

Суда с прямым парусным вооружением — имеющие в качестве основных — прямые паруса на всех мачтах

Фрегат (корабль) — судно, имеющее не менее трёх мачт с прямыми парусами на всех мачтах

Барк — судно, имеющее не менее трёх мачт с прямыми парусами на фок-мачте и грот-мачтах и косые паруса на бизань-мачте

Бриг — судно, имеющее две мачты с прямыми парусами

Суда со смешанным парусным вооружением

Баркентина (шхуна-барк) — судно, имеющее не менее трёх мачт с прямыми парусами на фок-мачте и косыми парусами на всех остальных мачтах

Бригантина (шхуна-бриг) — судно, имеющее две мачты с прямыми парусами на фок-мачте и косыми парусами на грот-мачте

Суда с косым парусным вооружением

Шхуна — судно, имеющее не менее двух мачт с косыми парусами на всех мачтах

• Малые парусные суда — имеющие грот-мачту и бизань-мачту, или имеющие единственную мачту

Все малые суда имеют косое парусное вооружение и классифицируются по количеству мачт на полуторамачтовые и одномачтовые.

Полуторамачтовые суда

Кеч — полуторамачтовое судно, бизань-мачта которого находится впереди головки руля

Иол — полуторамачтовое судно, бизань-мачта которого находится позади головки руля

Одномачтовые суда

Кэт — судно с одним парусом

Шлюп — судно с одним парусом на мачте и стакселем (если на мачте гафельный трисель, то над ним может устанавливаться топсель и тогда шлюп имеет три паруса); не следует путать данный шлюп с трёхмачтовыми боевыми шлюпами XVIII—XIX веков

Тендер — судно, имеющее один или несколько парусов на мачте, стаксель, один или несколько кливеров

        (Приложение 2, рис 12)

3. СОВРЕМЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАРУСОВ

   В начале нынешнего века по морям и океанам плавало не менее 10 тысяч парусных кораблей водоизмещением 100 и более тонн; но вот в строй стали входить суда на жидком топливе, и парусному флоту пришел конец.
   Впрочем, как показывают новейшие события, окончательно хоронить его время еще не пришло. Нарастающий нефтяной кризис послужил важным стимулом для разработки проектов парусных судов нового типа.
  

Развитие техники позволяет создавать парусную оснастку, не требующую большого числа рабочих рук для ее эксплуатации.
   В Японии уже построен небольшой трехмачтовый парусный танкер с вспомогательным двигателем. Фок- и грот-мачты несут по одному жесткому парусу в форме части поверхности цилиндра. Бизань снабжена также жестким косым парусом. Танкер под парусами способен развивать скорость до 15 узлов.
   Гамбургские инженеры разработали проект и построили модель шестимачтового парусного судна водоизмещением 17 тысяч тонн. Шестидесятиметровые полые мачты этого корабля несут внутри около 10 тысяч квадратных метров парусов. Последние могут механически выпускаться на нужную ширину и так же убираться. Обслуживает корабль команда из 31 человека, такая же, как и на дизельном судне равного водоизмещения. Крейсерская скорость спроектированного парусника 11 узлов, что вполне сопоставимо с применяемым ныне «экономичным» ходом дизельных судов, равным 11,5 узла.
   Как показали расчеты на ЭВМ, перевозка тонны груза под парусами обойдется на одну треть дешевле, чем на дизельном корабле. Если цены на нефть будут расти, это, несомненно, приведет к возврату эпохи парусного флота, правда, на новом, технически более совершенном уровне.

Первое в мире коммерческое судно, оснащённое парусом в виде гигантского воздушного змея, сдано сегодня в эксплуатацию в северогерманском Гамбурге, сообщает ИТАР-ТАСС.

140-метровый сухогруз "Beluga Sky Sails" построен по заказу бременского грузового пароходства "Beluga Group". Судно приводится в движение дизельным двигателем, а в открытом море будет использовать также энергию ветра. Парус площадью 160 кв метров будет запускаться с палубы на высоту до 300 метров и управляться с помощью компьютера.

Согласно расчётам фирмы, применение паруса позволит экономить от 10 до 20% топлива и существенно снизить нагрузку на окружающую среду. В дальнейшем в Германии планируется создать целый флот из подобных судов. (Приложение 3, рис 13)

Вывод:

На примере моделей, которые мы изготовили с папой (парусники «Орел», «Волна»), применяя теоретические знания, я могу определить тип данных судов. «Орел» - это

3-х мачтовый фрегат, т.к. он имеет прямое парусное вооружение – относится к большим парусным судам. «Волна» -   это полуторамачтовое судно йол, бизань-мачта которого находится позади головки руля. Относится к малым парусным. Так как судно предназначенное для спортивных или туристских целей, то оно также называется яхта.

4. ЭНЕРГИЯ ВЕТРА – ДВИЖУЩАЯ СИЛА ПАРУСНИКОВ.

   Энергию ветра люди начали использовать давно. Достаточно вспомнить ветряные мельницы и парусные суда. Первые паруса были далеки от совершенства, но все же с их помощью были совершены первые кругосветные путешествия, сделаны великие географические открытия... Парус — движитель парусного судна, преобразующий энергию ветра в работу полезной тяги судна. Это наглядно может проиллюстрировать опыт с парусником и феном. Без потока воздуха яхта стоит на месте, под воздействием струи воздуха начинает двигаться вперед. Также и относительно паруса. Если при ветре убрать парус, то скорость яхты заметно ниже, чем с поднятым парусом.

     Ветер – это движущийся воздух. Земля в разных местах по разному нагревается солнцем. От земли нагревается и воздух. Теплый воздух легче холодного. Он поднимается вверх, а холодный устремляется на его место. Вот и возникает ветер. (Приложение5, рис15,16)

Некоторые ветры бывают слабые и медленные, другие сильные и быстрые.

     В судовождении постоянно учитывается действие ветра на судно, для чего определяется направление и скорость (сила) ветра.

    Ветер характеризуется двумя основными элементами: направлением, в котором перемещается воздух, и скоростью, с которой происходит это перемещение. Направление ветра в морской практике принято означать той частью горизонта, откуда он дует. Таким образом, ветер, при котором воздух перемещается с юга на север, будет южным.  Различают 16 направлений ветра (румбов), обозначенных по сторонам света. Названия этих шестнадцати румбов, или направлений, откуда дует ветер, даны в следующей таблице: Многолетние наблюдения за направлением и силой ветра изображают в виде графика — розы ветров. (Приложение 7, рис. 17)  

     Флюгер (от голландского vleugel — буквально крыло) — прибор для определения направления ветра. На вертикальной оси расположен металлический флажок, поворачивающийся под воздействием ветра; противовес этого флажка направлен в сторону, откуда дует ветер. Почему это происходит: причина кроется в сопротивлении воздушной среды движению. На опыте с самодельным флюгером и феном можно изучить принцип  работы флюгера: когда ветер дует на него, он начинает поворачиваться до тех пор, пока площадь соприкосновения с воздушным потоком не станет минимальной. То есть пока он не повернется к ветру самой узкой своей стороной. (Приложение 7, рис.18.)

 Скорость ветра измеряется расстоянием (в метрах или километрах), на которое перемещается масса воздуха в 1 сек. (час.), а также в баллах по двенадцатибалльной системе Бофорта. Скорость ветра определяется специальными приборами, но её можно достаточно точно определить и на глаз, пользуясь приведёнными в таблицами. (Приложение 7, табл. 1)

      Например самый слабый ветер = 1 балл, он называется Бризом. Самый сильный ветер = 12 баллов – это Ураган. (Приложение 7, рис. 19)

     Анемометр (от греческого anemos — ветер и metreo — измеряю) — прибор для определения скорости ветра. Простейший анемометр —вертушка, вращающуюся под действием ветра; число ее оборотов за определенное время позволяет судить о скорости ветра. Есть анемометры ручные и постоянно закрепленные на мачтах, механические и электрические.

     Ветры, характерные только для данного сравнительно небольшого географического района, называются местными. Их свойства определяются физико-географическими условиями каждого района, и поэтому эти ветры, как правило, имеют собственные, местные, названия. Как например,  Байкал не зря славится буйным нравом, даже в самый спокойный сезон - летний - могут случаться сильные шторма. Основные ветры Байкала: Верховик, Култук, Баргузин, Сарма, Северный.

       Ветер — неисчерпаемый источник энергии. Энергия ветра в тысячи раз превышает энергию угля, сжигаемого на Земле. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты.

Сегодня сила ветра используется во многих сферах человеческой деятельности, включая производство электроэнергии...

Вывод:   В ходе работы я с помощью экспериментов (с вертушкой и флюгером) познакомился с основными характеристиками ветра направление и сила. И на примере плавающей модели    яхты, я убедился, что сила ветра основная  движущая сила парусных судов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Стремительному техническому прогрессу сопутствовало появление серьезных экологических проблем, наносящих порой непоправимый вред природе. Катастрофы с нефтяными танкерами и грандиозные пожары на морских промыслах подтверждают это. Помочь мировому морскому флоту стать экологически чистым должны новые идеи и решения. И новизну может нести в себе парус.

Парус и ветер, неразрывно связанные между собой понятия. Ветер — неисчерпаемый источник энергии. За ветром  - будущее энергетики планеты.

Приложение 1

Рис.1 Египетский торговый корабль.

Рис.2 Корабль Эгейского моря (Крит)

Рис.3  Ассиро-финикийский торговый корабль.

Рис. 4  Греческая бирема

Рис. 5 Римский торговый корабль

Рис. 6 Древняя китайская джонка

Рис. 7 Флагманская джонка флотоводца Чжэн Хэ и каравелла «Санта Мария».

Рис. 8 Фрегат «Святой дух»

Рис. 9 Клипер «Стад Амстердам»

Рис. 10 Современная прогулочная яхта

Приложение 2

Рис. 11  Устройство парусного корабля (каравелла «Санта Мария») .

Одномачтовые суда

1. Катбот. Имеет один парус - бригантину.
2. Катбот. Имеет один парус - парус Маркони.
3. Катбот. Имеет один латинский парус.
4. Катбот. Имеет один парус типа "мешок".
5. Катбот. Имеет один парус типа "верхорез".
6. Катбот. Имеет один шпринтов парус.
7. Шлюп. Нес два паруса, грот и фок. Грот имеет форму бригантины, а фок выноситя вперед, к носовой части судна.
8. Шлюп. Нес два паруса, грот и фок. Грот имеет форму паруса Маркони, а фок выноситя вперед, к носовой части судна.
9. Тендер имеет тоже одну мачту, но эта мачта несет не менее трех парусов: грот и два (или более) штаговых паруса; фок бом-кливер и волан. Грот может быть класической бизанью (бригантина) или парусом Маркони. Классический тендер, помимо уже упомянутого, имел грот-бом-брамсель и второй фок.
10. Тендер с парусом Маркони.

Полуторомачтовые суда

1 - 2. Ял. Имеет короткую бизань, закрепленную в палубной консоли, позади румпеля.

3 - 4. Кеч. Имеет короткую бизань впереди румпеля, так что она может нести парус большей площади и свободно ходить под гротом. Грот-мачта кеча оснащена двумя или тремя фоками.

Двухмачтовые суда

1. Бриг, двухмачтовое судно, несет на фок-мачте и на грот-мачте прямоугольные паруса и способен, при необходимости, нести на грот-мачте бизань.
2. Шхуна с классическим вариантом парусного оснащения. На каждом из трех типов шхуны грот-мачта оснащена парусом-бригантиной и, по меньшей мере, двумя штаговыми парусами, а фок-мачта несет фок и бом-кливер.
3. Шхуна с бермудским вариантом парусного оснащения. На каждом из трех типов шхуны грот-мачта оснащена парусом-бригантиной и, по меньшей мере, двумя штаговыми парусами, а фок-мачта несет фок и бом-кливер.
4. Шхуна с штаговым вариантом парусного оснащения. На каждом из трех типов шхуны грот-мачта оснащена парусом-бригантиной и, по меньшей мере, двумя штаговыми парусами, а фок-мачта несет фок и бом-кливер.
5. Бригантина. Несет на фок-мачте прямоугольные паруса, на грот-мачте - бригантину и топсель.
6. Бригантина-брам. Несет на грот-мачте прямоугольный брам.
7. Бригантина-брамсель. Другое название - бриг-шхуна. Несет дополнительный марсовый парус.
8. Марсель-шхуна. На каждой мачте несет брам и марсель, но не имеет топселя.
9. Топ-марсовая шхуна. Несет топсель на грот-мачте, ей нужно меньше прямоугольных парусов.
10. Шхуна. Парусное снаряжение аналогично снаряжению топ-марсовой шхуны.
11. Шхуна. Парусное снаряжение аналогично снаряжению топ-марсовой шхуны.

Трехмачтовые суда

Типичные трехмачтовики - это фрегаты и трехмачтовые шхуны. Их варианты: трехмачтовые барки, баркантины, и производные от фрегатов и трехмачтовых шхун.
Фрегат (1) - это трехмачтовый парусник, несущий прямоугольные паруса даже на бизань-мачте. Он может быть также снабжен бригантиной, но она не заменяет никакого прямоугольного паруса.
Трехмачтовая шхуна (2) несет на трех мачтах бригантины.
Трехмачтовая барка (3) несет на фок-мачте и грот-мачте такой же парус, как и фрегат, а на бизань-мачте - бригантину, чаще всего, вместе с топселем.
Баркантина (4), называемая также шхуной-баркой, оснащена парусами, как фрегат, другие мачты оснащены парусами, как шхуна.
Трехмачтовые баркантины делятся на: баркантину-брамсель (5), баркантину-бром (6), варианты фрегатов, трехмачтовую шхуну-брамсель (7), трехмачтовую шхуну-брам (8), и несколько аналогов двухмачтовых шхун (9, 10, 11).

Многомачтовые суда

Четырехмачтовики - это фрегаты (1), шхуны (2) и их варианты.
Четырехмачтовая барка (3) с бизанью оснащена бригантиной, а другие мачты несут прямоугольные паруса, как фрегат.
Четырехмачтовая баркантина (4) с фок-мачтой несет прямоугольные паруса, а на других мачтах - бригантины.
Аналогичные сочетания парусов присуще и пятимачтовикам.

Рис.12 Классификация парусных судов.

Приложение 3

Рис.13 Beluga SkySails — первый в мире коммерческий сухогруз с летающим парусом от германской компании SkySails

Приложение 4

 ПЕРВЫЙ РУССКИЙ КОРАБЛЬ «ОРЕЛ»

 «Орёл» (1667—1669) — первый русский парусный корабль западноевропейского типа, трехмачтовый фрегат. (рис.) Построен по указу Алексея Михайловича в селе Дединово Коломенского уезда. Предназначался для охраны русских торговых судов на Каспийском море.

«Орёл» принято считать первым российским парусным кораблём западноевропейского типа, хотя ещё в 1636 году был построен корабль «Фредерик». Однако «Фредерик», хоть и был построен в России, нёс флаг Шлезвига-Гольштейна.

Первое плавание

В апреле 1669 года корабль был назван «Орлом», изображение орла как государственного герба России было нашито на корабельные флаги. Капитаном назначили голландца Давида Бутлера, а все матросы были нерусскими. 7 мая корабль поднял паруса и тронулся в путь. Весь путь от Дединова до Астрахани занял три с половиной месяца.

Гибель корабля

В 1670 году, вскоре после захвата Астрахани восставшими казаками Степана Разина корабль «Орёл» был сожжён.

Основная информация
Тип - Трехмачтовый фрегат
Государство флага - Флаг Царства Русского[1] Россия
Порт приписки - село Дединово / Коломна
Спущен на воду - 1669
Введён в эксплуатацию - 1670

Параметры
Тоннаж - 250 тонн
Длина - 24,5 м
Ширина - 6,5 м
Осадка - 1,5 м

Технические данные
Силовая установка - трехмачтовый парусный корабль
Экипаж - 58 человек (23 матроса и 35 стрельцов)

Вооружение
Артиллерия - 22 пищали

Приложение 5

Рис. 15 Схема  образования дневного бриза 

Рис. 16 Схема  образования ночного бриза 

Приложение 6

Таблица 1. Упрощенная шкала Бофорта для визуальной оценки силы ветра на суше

Приложение  7

Рис. 17 Роза ветров

Рис.18 Флюгер

Рис.19 Ураган Катрина

Список литературы:

1.Земля. Полная энциклопедия. Е.Г.Ананьева, Мирнова С.С.

2. Большая детская энциклопедия. перевод с английского Т. Покидаева, -М. ООО    «Издательская группа Артикус», 2008

3. Кто открыл Америку. В. Гуляев, Ю.Юров. – М. «Прогресс», 1993

4. Мир вокруг нас. Учебник для 1 класса. А.А. Плешаков, –М. Просвещение, 2005

5. Моя первая энциклопедия.Что? Как? Почему? перевод с английского Д. Литвинова, -М.          «РОСМЕН», 2010

6. Википедия

7. www.museum.ru

8. www.vkurse.ua

9. www.istorya.ru

.