Модель для технического конструирования "Луноход"
методическая разработка по технологии (5 класс) на тему

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 85

 г. Краснодара

Модель для    технического конструирования

«Луноход»

     Автор: Костина Елена Ростиславовна  

                  учитель технологии

г. Краснодар,

2011

Аннотация.

Работа интересна и содержательна. Особенностью работы является творческий подход к выбранной теме. Использование данного материала на уроках, а также во внеклассной работе даст возможность педагогам школы более эффективно осуществлять  знакомство с удивительными космическими аппаратами, сделанными своими руками, и историей космоса……

Оглавление.

Введение

1. Основная часть…………………………………………………..
2. Заключение………………………………………………………
3. Список литературы…………………………………………….
4. Приложения…………………………………………………….

Введение.

 Стремление человека к познанию окружающего мира извечно и неистребимо. И одна из ярких  страниц этого процесса – желание взлететь над Землей, взглянуть с неба на колыбель человечества, узнать, что же там, дальше, в безграничных просторах Вселенной.

Человек всегда мечтал о полетах. Об этом свидетельствуют мифы многих народов, и история науки и техники. Но сумели это сделать лишь во второй половине ХХ века. В 1957 г. советские конструкторы вывели на орбиту первый искусственный спутник.

 В 1961 г. за ним последовал человек - Юрий Гагарин (СССР). США начали работы по программе «Аполлон», целью которой была высадка людей на Луне.

 Наряду с пилотируемыми космическими полетами огромную роль в освоении ближнего и дальнего космоса, в научных космических исследованиях, в использовании космонавтики для нужд народного хозяйства играют автоматические космические аппараты.

Луна стала первым небесным телом, к которому начали летать наши и американские автоматические межпланетные станции, и пилотируемые космические корабли. Первыми планетоходами, работавшими на поверхности иного небесного тела, были советские самоходные автоматические аппараты «Луноходы».

Начались поиски различных видов луноходов. Работа увлекла .

Данная работа является частью большого исследования в разработках космических аппаратов и изготовлении их.

Целью работы является сбор и изучение материалов, разработка и изготовление из фанеры собственной модели лунохода.

В процессе выпиливания модели лунохода решаются следующие задачи:

           - ознакомление с конструкциями  луноходов;

        - развитие фантазии и творчества;

        - развитие художественного вкуса;

        - развитие точности и аккуратности;

        - обретение навыков в работе с инструментами;

        - умение работать самостоятельно;

        - умение пользоваться литературой.

Проведенная нами работа - исследование включает следующие этапы:

1. Изучение различных конструкций луноходов;
2. подбор материалов и инструментов;
3. разработка чертежей;
4. изготовление;
5. отделка.

Художественная обработка древесины – древнее ремесло человека, незаслуженно забытое в последние годы, сейчас переживает второе рождение. В деревянных художественных изделиях человек находил пользу и красоту. Изготавливал игрушки и сувениры.

Изготовление изделий выпиливанием – увлекательное занятие, оно развивает усидчивость, координацию движения. Изготовленные  изделия можно использовать для оформления интерьера, наше жилище будет более уютным, если его украсить настенными изделиями или игрушками. Дети с радостью ощущают результаты своего труда. Это искусство очень зажигает детей, способствует их творческой активности.

Поэтому, на наш взгляд, мы выбрали актуальную тему, связанную с историей космонавтики. Новизна работы заключается в ее уникальности. Педагоги не только нашей школы, но и других школ, и педагоги дополнительного образования могут использовать данный материал на своих уроках и занятиях.

1. Основная часть.

Замысел послать на Луну самоходную лабораторию, управляемую с Земли, появился у генерального конструктора первых советских ракетно-космических систем Сергея Павловича Королева и его соратников. Еще в конце пятидесятых годов прошлого века, человечество делало лишь первые робкие шаги в освоении космического пространства, а мысли конструкторов уже были обращены к новым горизонтам – Луне, Марсу, Венере. Автоматическая станция, совершившая посадку на поверхность нашего естественного спутника, обладает возможностью обследовать лишь незначительный участок поверхности вокруг себя. Сделав эту станцию подвижной, появляется возможность значительно расширить исследуемую площадь, выбирать наиболее интересные с точки зрения ученого объекты для исследования.

Первоначальные планируемые параметры «Лунохода»: масса аппарата - 900 кг, максимальная скорость передвижения по Луне - 4 км/час, предельное энергопотребление в течение 10 мин - 1 кВт. То есть все системы лунохода, а это и двигатели и мощные передатчики для связи с Землей и научная аппаратура должны были потреблять мощность равную мощности, потребляемой простым утюгом. Невысокая скорость передвижения была обусловлена необходимостью обеспечения безопасности движения аппарата в        сложных        условиях.
        Луноход не только должен был детально обследовать предполагаемый район посадки пилотируемой лунной кабины, но и играть роль радиомаяка, для осуществления посадки в заранее выбранное место. Предполагалось, что перед осуществлением высадки космонавта, на Луну будут отправлены два лунохода для выбора основного и запасного района прилунения. В запасной район потом должна была сесть в автоматическом режиме резервная беспилотная лунная кабина. В основном районе прилунилась бы лунная кабина с космонавтом. Если же при посадке основной лунный корабль получал повреждения, которые не позволили бы ему стартовать с Луны, то космонавт должен был воспользоваться одним из луноходов для поездки к резервной лунной кабине. На луноходе предполагалось иметь запас кислорода, разъемы для шлангов лунного скафандра, место космонавта с пультом управления спереди аппарата в виде небольшой площадки.  
        Работы по созданию шасси лунохода были переданы в Ленинградский ВНИИ-100 (позже ВНИИ Транс-Маш), разрабатывавший до этого ходовые части советских танков. Работы возглавил Александр Кемурджиан, который и считается создателем ходовой части лунохода. Основная работа по созданию Лунохода была сосредоточена в конструкторском бюро им. С. А. Лавочкина.  В том самом, где в годы Великой Отечественной войны создавались истребители, позже там создавались все советские межпланетные автоматические станции, проложившие космические трассы к Луне, Венере и Марсу. Главным конструктором на протяжении многих лет был выдающийся ученый Георгий Николаевич Бабакин.
         Для Луны, вследствие практически полного отсутствия атмосферы, характерны значительные перепады температуры от 150-ти градусной жары лунным днем до 150-ти градусного мороза ночью.
         Для осуществления движения лунохода в строго определенном направлении, например при движении к месту посадки резервной лунной кабины, необходимо было создать специальную навигационную систему, компас был неприменим из-за отсутствия у Луны мощного магнитного поля. Помимо ориентации по звездам, чье положение на небе регистрировалось при получении изображения при помощи панорамных телекамер, применялся и курсовой гироскоп, регистрирующий углы поворота лунохода при движении. Об углах крена, что было важно для предотвращения опрокидывания лунохода, экипажу сообщал еще один гироскопический датчик        -гировертикаль.
       Одним из самых важных элементов создаваемого аппарата явилось его шасси. В те годы, когда создавался Луноход, мягкая посадка на поверхность Луны еще не была отработана, и о свойствах лунного грунта практически ничего не было известно.    Существовало несколько его моделей, по одной из них, вся поверхность Луны была покрыта толстым слоем пыли, толщиной несколько метров. Поэтому выбор типа движителя для будущего самоходного аппарата был далеко не очевиден. В первую очередь рассматривались колеса и гусеницы. Колесный луноход в сравнении с гусеничным характеризуется такими качествами: обладает большим коэффициентом полезного действия движителя и более широким набором грунтов, по которым может пройти луноход, имеется возможность отключения части приводов колес, обладают более простой конструкцией и большим сроком службы. Преимуществами гусеничных луноходов являются: более низкое удельное давление на грунт, меньшая масса при равной проходимости. В то же время практика работы земных машин показывает, что гусеничный движитель обладает таким существенным недостатком, как возможность расклинки его камнями и сброс гусеницы. Изменение числа колес или гусениц не приводит к существенным изменениям показателей луноходов. Увеличение числа колес приводит к усложнению конструкции, в то же время увеличивается проходимость, предоставляется  возможность использования колес меньшего диаметра, что приводит к уменьшению габаритов        лунохода.
         Советская автоматическая станция «Луна-9» впервые в мире совершила мягкую посадку на Луну и передала панорамы ее поверхности, а так же определила свойства грунта. Он оказался достаточно твердым, слой пыли - небольшим. Поэтому конструкторы отказались от гусениц в пользу колес.
         Шасси обеспечивает передвижение лунохода вперёд (с двумя скоростями) и назад, повороты на месте и в движении. Оно состоит из ходовой части, представляющей собой восемь ведущих мотор-колес. Каждое колесо имело каркас из трех титановых ободьев, обтянутых сеткой из нержавеющей стали, снабженных титановыми  грунтозацепами. Блок автоматики управляет движением лунохода по радиокомандам с Земли, измеряет и контролирует основные параметры самоходного шасси и автоматическую работу приборов для исследования механических свойств лунного грунта. Система безопасности движения обеспечивает автоматическую остановку при предельных углах крена и перегрузках электродвигателей колёс.

Одной из ключевых систем при работе лунохода является система, передающая изображение поверхности Луны на Землю. Без нее работа самоходного аппарата оказалась бы невозможна. Луноход оборудован  системой передачи телевизионных изображений местности.

Таким в общих чертах было устройство первого в мире планетохода созданного в конце шестидесятых годов в Советском Союзе.
        17 ноября 1970 года станция «Луна-17» благополучно прилунилась в Море Дождей.  В 09:28 17 ноября «Луноход-1» съехал с посадочной ступени на лунный грунт. До этого момента на Луне уже побывали четыре американских астронавта Армстронг,  Олдрин,  Конрад и Бин.

Согласно полученным знаниям о конструкции лунохода, мы решили выпилить из фанеры с помощью лобзика свою модель лунохода.  Изготовление изделий выпиливанием – увлекательное занятие, оно развивает усидчивость, координацию движения, глазомер и моторику рук.

                 Конструкция «Лунохода»:

         Корпус  является основной частью конструкции и служит для размещения аппаратуры бортовых систем и защиты ее от воздействия окружающей среды.

 Корпус еще и выполняет роль несущей конструкции шасси и служит для крепления на нем элементов ходовой части.

 Сверху на корпусе размещается несущая конструкция источника энергии – солнечная батарея. Она выполняет двойную функцию. В течение лунного дня (равного 13,66 суток), когда луноход получает энергию от солнца и активно работает, крышка открыта, при этом она используется как панель солнечной батареи. Механизм крышки позволяет фиксировать ее в любом положении в диапазоне углов от 0 до 180°.  В течение лунной ночи, из-за недостатка энергии луноход временно простаивает, емкости его аккумуляторов не хватило бы на работу в этих условиях, крышка закрывается  и препятствует излучению тепла из корпуса.

Шасси на 8 колесах. Пройденный путь определяется по числу оборотов ведущих колёс. Для учёта их пробуксовки вносится поправка, определяемая с помощью свободно катящегося девятого колеса. Сзади находится механизм подъема и опускания девятого колеса.

 Для предотвращения опрокидывания лунохода  стоит датчик - гировертикаль.

         Конструкция для бурения грунта и для оценки его физико-механических свойств находится в задней части корпуса.

 На передней части корпуса расположены  телевизионные камеры и  привод подвижной антенны, служащей для передачи на Землю телевизионных изображений лунной поверхности.

Луноход оборудован  системой передачи телевизионных изображений местности, необходимых экипажу, управляющему с Земли движением лунохода.  По левому и правому бортам установлены две панорамные теле-фотокамеры. С помощью панорамных камер производится измерение расстояний до отдельных объектов и на этой основе  можно строить топографический план местности. Панорамные изображения дают возможность выбрать исходное направление движения. Передача сигнала изображения в этом случае ведется через антенну.

 По бортам «Лунохода» попарно расположены четыре штыревые антенны для приёма радиокоманд с Земли в метровом диапазоне частот.
        На корпусе расположен прибор для измерения дневной и ночной температуры.

         На борту лунохода находится рентгеновский телескоп для исследования рентгеновского космического излучения и  радиометр для исследования радиационной обстановки на трассе перелета и на поверхности Луны.

Для изготовления этой модели понадобятся: фанера толщиной примерно 5 мм, проволока 3мм., копировальная бумага, клей ПВА, лобзик, надфили, лак и наждачная бумага. Чертеж дан в уменьшенном виде, его необходимо увеличить до нужного вам размера. Места соединений деталей при сборке — шипы и их вырезы — соответственно, обозначены одинаковыми цифрами. Сборку желательно проводить по порядку: 1 в 1, 2 в 2 и т.д. Прежде чем перевести чертеж на фанеру, обработайте ее поверхность наждачной бумагой. Лучше всего обводить чертеж простым карандашом. Затем аккуратно вырежьте детали лобзиком и тщательно зашлифуйте их наждачной бумагой. Скрепите детали в паз, промажьте места соединений клеем ПВА. Завершите сборку, покрыв модель лунохода лаком.

Технология изготовления.

Практическая работа.

1. Изготовление простых деталей.

Подготовка заготовок, перевод  чертежа. Простое выпиливание по контуру.

Зачистка поверхностей деталей. Сборка изделий на клею.

1. Изготовление объемных узлов.

Подготовка заготовок, перевод  чертежа. Изготовление сложных объемных изделий. Зачистка поверхностей деталей. Сборка изделий на клею, отделка  лакированием.

3.  Прорезная резьба.

Применяют ее там, где через прорези должно что-то просматриваться.

Подготовка заготовок. Перевод рисунка на фанеру. Сверление отверстий. Выпиливание по контуру.  Зачистка поверхностей деталей.  Сборка изделия на клею ПВА и на винтах. Отделка. Лакирование.

2. Окончательная сборка.

Сборка на клею и винтах всех узлов модели. Лакирование.

2. Заключение.

Изготовление изделий выпиливанием – увлекательное занятие, оно развивает усидчивость, координацию движения.

Изделие, сделанное ребенком, является не только результатом его труда, но и творческим выражением его индивидуальности. Игрушка, прошедшая через руки ребенка, становится особенно привлекательной. Вещь, над которой трудился, вкладывал в нее выдумку, фантазию, любовь, особенно дорога ему. Такие изделия находятся дома на самом почетном месте.

Процесс выпиливания захватывает, так как в  каждую деталь вложен личный труд, и готовое изделие оценивается как собственное произведение. Это серьезный шаг на пути полезного труда, радость которого надолго запоминается. Каждый занимающийся выпиливанием начинает видеть прекрасное в жизни, делает первые шаги в трудовом воспитании и одновременно эстетически развивается.

3. Литература.

1. Гильберг Л.А. От самолета к орбитальному комплексу. Просвещение.1992г.
2. Горьков В.Л., Авдеев Ю.Ф. Космическая азбука. Детская литература.1990г.
3. Зигуненко С.Н. Орбитальные станции. Слово,2001г.
4. Коваленко В.И. , Кулененок В.В. Объекты труда. Просвещение.1990г.
5. Леонтьев Д.П. Сделай сам. Детская литература. 1978г.
6. Маркуша А.М. А я сам… Детская литература. 1984г.
7. Ридерз Дайджест. Атлас Вселенной для детей. 2001г.
8. Рихвк Э.В. Мастерим из древесины. Просвещение. 1988г.
9. Соколов Ю.В. Художественное выпиливание. 1966г.
10. Тарасов Б.В. Самоделки школьника. Просвещение.1977г.
11. Шпаковский В.О. Для тех, кто любит мастерить. Просвещение.1990г.
12. Детская энциклопедия. №8  2000г. Аргументы и факты.
13. Популярная механика № 7  июль 2008 г., № 9  

Приложение

Рис.1  Братковский Вячеслав ученик МОУ СОШ№85 г.Краснодара изготовил модель лунохода.

Рис.2  Модель лунохода

Рис.3 Эскизы деталей лунохода.