Демонстрационный экспонат «Разнообразие винтов и особенности их использования»

Описание

Функциональная спецификация Экспоната “Винты и их разнообразие»

Наименование

Демонстрационный экспонат «Разнообразие винтов и особенности их использования» (далее – Экспонат).

Задача / Проблема

Задача – в игровой форме познакомить школьников средних и старших классов с устройством винтов различных форм и сферами их применения. С конструктивными особенностями и нишами максимально эффективного использования различных видов винтов.

Решение данной задачи достигается следующим образом:

1. Наглядным изучением видов винтов, их конструкций и особенностей использования;
2. Изучением рабочих характеристик каждого отдельного вида винта;
3. Сравнением лётных характеристик различных видов винтов. В сравнении участвуют винты следующих конфигураций:
   — импеллер — винт, заключённый специальное кольцо;
   — винтовертилятор — стреловидный или саблевидный винт в два ряда с уменьшенным диаметром.

Актуальность

Экспонат входит в состав комплекса экспонатов, призванных познакомить учеников средних и старших классов школы с историей создания летательных аппаратов, их особенностями, основами конструирования, устройством и работой специфических узловых агрегатов, основами управления летательными аппаратами.

Экспонат относится к подгруппе “Основы конструирования”. Конструирование является основной частью в создании летательных аппаратов, так как от правильности выбора конструктивных решений зависит множество факторов, главным из которых является то, взлетит ли аппарат, а также его безопасность во время полёта.

Представленный экспонат дает возможность ознакомиться с разнообразием конструктивных решений, использующихся при проектировании винтов, особенностями подбора исполнительного механизма, максимально эффективно решающего поставленную задачу.

Экспонат позволяет произвести сравнение лётных характеристик винтов различных конструкций, получить информацию о различии возникающей тяги при одинаковом числе оборотов вращения винита, о вариантах максимально эффективного применения каждого конкретного винта, а также научиться совершать подбор оптимальной формы винта, удовлетворяющей поставленной цели при конструировании лётного аппарата.

Описание

Экспонат представляет собой напольную конструкцию, разделенную на 4 части. Каждая часть имеет в своей конструкции следующие элементы:

1. Прозрачную колбу, установленную на общее основание-тумбу;
2. Отсек для установки винта. Важно: после установки винта на место, отсек необходимо закрыть. Если отсек не закрыт, то данная часть экспоната работать не будет;
3. Посадочный элемент для винта;
4. Маховик для передачи вращательного движения винту;
5. Счётчик числа оборотов в минуту. Представляющий собой 4 семисегментных индикатора, установленных таким образом, чтобы из них можно было сложить четырёхзначное число, обозначающее  скорость вращения винта в оборотах в минуту;
6. Кнопку “Пуск”;
7. Нишу для хранения образца исследуемого винта.

Цель экспоната: подобрать для каждого вида винта такую скорость вращения, при достижении которой и после нажатия на кнопку “Пуск”, он взлетит максимально высоко.

Производной от основной цели является сравнение высоты подъема различных видов винтов при одинаковом числе оборотов в минуту и сравнение скорости их подъёма в колбе.

Экспонатом одновременно могут пользоваться 4 человека.

Принцип работы (пользовательское взаимодействие).

1. Экспонат должен быть включен до начала первого взаимодействия с ним посетителей;
2. Для запуска демонстрации посетителю необходимо поместить винт, расположенный в одной из четырех ниш в нижней части экспоната, в прозрачную колбу. Для этого необходимо сместить преграду, перекрывающую свободный доступ к отсеку. После того, как преграда будет смещена, необходимо установить винт на посадочный элемент, расположенный за преградой;
3. По завершении установки винта на посадочный элемент необходимо закрыть отсек, повторно сместив преграду. Теперь она должна полностью закрывать отсек. Если отсек не закрыт, экспонат работать не будет;
4. Следующим шагом работы с экспонатом является взаимодействие с маховиком, располагающимся справа от закрытого отсека. Необходимо начать вращать маховик по часовой стрелке;
5. При вращении маховика начнёт увеличиваться значение числа оборотов вращения винта. Наблюдать это число можно на специальном индикаторе;
6. При достижении желаемого числа оборотов необходимо нажать на кнопку “Пуск”, расположенную слева от закрытого отсека;
7. При нажатии на кнопку “Пуск” произойдёт открыв винта от посадочного элемента и подъем его в колбе с помощью подъемной силы воздуха.
   7.1. Высота подъема винта напрямую зависит от значения числа оборотов;
   7.2. Винт может подниматься только в пределах колбы, в которой он закреплен;
   7.3. Значение высоты подъема винта можно проследить по рискам высоты, нанесенным на поверхность колбы;
8. Следующий шаг взаимодействия с экспонатом — исследовательский.
   8.1. Определяем максимально возможную высоту подъема для каждого исследуемого винта при определенной скорости вращения;
   8.2. Для выполнения п. 8.1 необходимо выбрать общее  число оборотов вращения для каждого винта и произвести сравнительный анализ высоты подъёма разных типов винтов при одинаковом числе оборотов вращения. Для выполнения этого пункта с экспонатом может одновременно взаимодействовать 4 посетителя.

Назначение

Экспонат предназначен для наглядной демонстрации различия использования винтов в зависимости от их форм и конструктивных решений.

Функциональные возможности

1. Включение-выключение экспоната;
2. Задавание различной скорости вращения винта;
3. Использование разнообразных типов винтов;

Сроки исполнения

Срок выполнения 6 месяцев.

Габариты

Комплектация

• Колбы — 4 шт.
• Модели импеллера — 2 шт.
• Модели винтовентилятора — 2 шт.
• Моторы — 4 шт.
• Индикаторы — 4 шт.
• Датчики высоты — 4 шт.
• Датчики измерения скорости — 4 шт.
• Пульт управления — 4 шт.
• Щит управления — 1 шт.