Використання сучасних матеріалів при виготовленні моделей

Міністерствоосвіти і науки України
Лисичанськийпедагогічний коледж
Луганськогонаціонального університету імені Тараса Шевченка
Використаннясучасних матеріалів при виготовленні моделей
Студента 4 курсу (ОКР)Бакалавр
Спеціальності «Технічна освіта»
Перевірив: викладач
Загально технічних дисциплін
моделювання технічний літак матеріал
2008р.

Вступ
1. Моделюваннянайпростіших технічних об’єктів
1.1 Моделі і моделювання
1.2 Класифікація моделей
2. Використання сучаснихматеріалів при моделюванні
2.1 Теоретичні основитехнічного моделювання
2.2 Матеріали длявиготовлення моделі
Висновок

Вступ
Підвищення творчої активності трудящих багато в чому залежитьвід їх підготовки до винахідницької і раціоналізаторської діяльності. Новаторамвиробництва, що творчо відносяться до своєї праці, потрібні не тільки глибокізнання науково-технічних і економічних основ виробництва, але і спеціальнізнання і уміння по раціоналізації і винахідництву. Основи їх повинні бутизакладені ще в школі.
Вчитель трудового навчання бере безпосередню участь впідготовці підростаючого покоління до трудової творчої діяльності. На урокахпраці, в процесі професійного навчання і продуктивної праці учнів, впозакласній роботі він повинен формувати знання, розвивати творчі здібностішколярів, виховувати у них риси особи, необхідні винахіднику, раціоналізатору,новатору виробництва.

1. Моделювання найпростіших технічних об’єктів
1.1 Моделі і моделювання
Що таке модель, коли вона з'явилася, де і для чогозастосовується, яку роль грає в суспільній практиці людей, в техніці і науці?Ці і безліч інших питань може викликати таке широко поширене поняття, як «модель».Тому відразу ж постараємося уточнити його зміст.
Школярі на питання «Що таке модель?» звичайновідповідають: це зменшена копія корабля, літака, автомобіля, ракети або якогосьіншого рухомого, найчастіше — самохідного технічного об'єкту. Потім звичайноуточнюються функціональна сторона справи і ступінь схожості з оригіналом,прототипом: модель настольная або діє — що літає, плаваюча, бігаюча(схематична, напівкопія або копія і т. д.).
Від настільної моделі ніяких рухів не вимагається, їїпризначення передати нам відомості тільки про зовнішній вигляд об'єкту,розповісти про те, як він виглядає із сторони. Такі в більшості своїй,наприклад, моделі парусних кораблів, старовинних автомобілів, реактивнихлітаків або моделей-фантазій на зразок фотонних зорельотів, позаземних міст іін.
Здавалося б, дивне сусідство: каравела Колумба і надзвуковийвинищувач. Але у людей, що іменуються моделістами, ці речі, проте, прийняторозглядати приблизно на рівних всього лише як настільні моделі (їх називаютьтакож макетами). Моделі парусників роблять, як правило, неплаваючими, ареактивних літаків що не літають. І на те є свої цілком об'єктивні підстави.
Справа, перш за все в тому, що морські, авіаційні та іншімоделісти це люди, які неодмінно повинні змагатися один з одним: чия модельшвидше пройде дистанцію, зробить більше кругів у польоті, вище підніметься вповітря, далі і точніше пропливе під водою? За всі ці показники нараховуєтьсяпевна кількість очок і відповідно до нього розподіляються місця на змаганнях.
Мініатюрні старовинні парусники за умовами змагань в гонкахне беруть участь і з тієї ж причини майже не літають моделі реактивних літаків.У останніх є, правда, і свій, особливий для того привід: ще не налагодженемасове виробництво модельних реактивних двигунів, а уручну виготовляти їх дужеважко.
Людей, які будують мініатюрні літальні апарати, зменшенібагато крат кораблі, автомобілі, космічні ракети і потім примушують всю цюсаморобну мікротехніку плавати, їздити, літати, беруть участь з нею в змаганняхна спритність і майстерність, іменують моделістами, незалежно від професії,роду занять. Сам же вид такої технічної самодіяльності називається моделізмом (немоделюванням!) і відноситься до області технічних видів спорту.
Тепер повернемося до поняття моделі. Слово «модель»походить від латинського modus, modulus, що означає — міра, образ, спосіб і т.п.Його первинний сенс був пов'язаний з будівельним мистецтвом, і майже завждивоно уживалося для позначення зразка, прообразу або речі, схожої в якомусьвідношенні з іншою річчю. Цілком імовірно, що саме таке найзагальніше поняттяслова «модель» послужило надалі підставою для використання його якнауковий термін у технічних, природних, математичних, соціальних і іншихнауках.
У науковій літературі перша згадка про моделі ми знаходимо взнаменитому творі Вітрувія «Десять книг про архітектуру». У ньомуавтор приводить ряд прикладів того, як в цілях переконливості і наочності діїнових конструкцій бойових машин і знарядь створювалися їх моделі і як ці моделівипробовувалися. У книзі десятої свого трактату Вітрувій розповідає, як «якийсьархітектор на ім'я Каллій приїхав в місто Родос, прочитав лекцію і показавмодель стіни зі встановленими на ній кранами, що обертаються, якими він захопивгелеполь, що наближався до зміцнень, і перетягнув його по всю сторону стіни».
Люди почали використовувати моделі ще в тих часів, коли незнали не тільки теорії подібності, але і взагалі ніяких фізичних теорій.Будівельники храмів і фортець Давнього Єгипту, водопроводів Римської імперіїперевіряли свої плани на моделях, зроблених з піску, глини і каменя.
Першу спробу теоретичного обгрунтування методу моделюваннязробив Леонардо да Вінчі. «Говорять, — пише він, — що маленькі моделі ні водному своїй дії не відповідають ефекту великих. Тут я маю намір показати, щовисновок помилково...» Далі Леонардо да Вінчі намагається вивести загальнізакономірності моделювання і показати значення моделей для практики. Наприклад,він пропонує створити скляну модель ока, модель, що дозволяє «спостерігатикрізь скло, що робить кров в серці», і ін. Проте Леонардо да Вінчі в своїхроботах не одержує загальних законів подібності між моделлю і реальнимоб'єктом, явищем.
До питань подібності все частіше звертаються при створеннірізних конструкцій і їх моделювання в XVI-XVII вв. Галі" лей в своємутворі «Розмови про дві нові науки» пише, що вченню про подібністьпочали приділяти багато уваги, коли у Венеції стали споруджувати галери, щомали великі, чим раніше, розміри. «Міцність подібних тіл не зберігає тогож відношення.
Одним з перших теоретично обгрунтовано застосував подібністьІ. П. Кулібін при розробці проекту арочного моста прольотом 300 м через Неву. Модель моста була побудована з деревини.
Чудову модель, що літає, наприклад, сконструював в 1876 р. вРосії винахідник першого літака А. Ф. Можайській. Двигуном моделі, забезпеченоїтрьома маленькими повітряними гвинтами, служила годинникова пружина, щозаводилася ключем. Запущена рукою винахідника, модель, розбігшись по столу,легко піднялася в повітря. Присутнім при цьому досвіді здавалося неймовірним,що механічна іграшка важча за повітря, що не має наповненого легеням газомбалона, як на дирижаблі або аеростаті, взагалі здатна літати.
Моделі, що літають, на всіх етапах розвитку авіації граливиключно важливу роль як засіб експериментального дослідження.
У 1871 р. англійський корабельний інженер Вільям Фрудзапропонував своєрідну методику випробування моделей і перерахунку їхрезультатів для визначення опору корабля середовищу. Він же рекомендувавпобудувати спеціальний басейн-лабораторію, в якій суднобудівники могли б проводитидосліди з моделями майбутніх суден, виявляти їх якості задовго до споруди.
Видатні російські кораблебудівники академік А, Н. Крилов іадмірал С. О. Макаров рахували моделювання одним з найважливіших методівекспериментального дослідження. Зокрема, всесторонньому аналізу і вивченню вониобидва піддали свого часу модель знаменитого криголама „Ермак“, щобудувався за проектом С. О. Макарова. За допомогою її були виявлені завчаснобагато важливих особливостей і уточнені можливості щонайпотужнішого по томучасу криголамного пароплава.
Не зупиняючись більш на історії технічного моделювання,перейдемо до його поняття і суті. Відмітимо, що в буденній мові словом „модель“називають штучно створений людиною предмет або пристрій, який в якомусьвідношенні схоже з іншим предметом, об'єктом вивчення або практичного інтересу,що є. Іноді моделлю називають зразок або пробний екземпляр з серії вироблюванихвиробів, еталон, з яким порівнюють інші предмети даного роду. Часто моделлюіменують певний тип серійної продукції: нові марки автомобілів, велосипедів,тракторів, зразки одягу і ін.Легко відмітити, що у всіх цих випадках із словом „модель“, недивлячись на досить широкий діапазон його застосування, так або інакшезв'язаний певний загальний сенс, виступаючий в поняттях схожості, відображенняі відтворення. Мабуть, саме дана обставина послужила підставою для того, щоб внауці і техніці цим терміном назвати поняття, що виражає цілком певний спосіб,метод або засіб пізнання навколишнього світу.
Наукове поняття моделі має з причини такий спосіб пізнаннядійсності, який полягає у відображенні або відтворенні явища, що вивчається, задопомогою якої-небудь системи, побудованої штучно людиною. Іноді як моделівикористовуються також об'єкти живої і неживої природи, узяті в готовомувигляді. Таким чином, якщо говорити взагалі про наукові моделі, то якнайзагальніша їх ознака або властивість слід вказати на здатність останніхвідображати, відтворювати предмети, явища навколишнього світу, їх закономірнийпорядок і структуру.
Моделювання як метод дослідження, експериментування,проектування і конструювання знайшло широке застосування в природних,прикладних науках і в техніці. Пригадаємо класичний досвід У. Гильберта знамагніченою залізною кулею тереллой: магнітна стрілка на його поверхніповодилася приблизно так само, як і на поверхні Землі. Звідси учений робитьвисновок: Земля є колосальним магнітом. Висновок зроблений із спільностіпроявів до спільності причини. Але спільність причини не припускає спільностіматеріалу моделі і прототипу. Тому не можна говорити, що цей досвід „відповідаєдійсній природі речей“, оскільки Земля складається головним чином іззаліза, нікелю і інших важких елементів. Стосовно моделей такого типауживаються терміни: „технічні“, „діючі“, „матеріальні“,»фізичні", «речовинні», «речовинно-агрегатні» іін. Надалі такі моделі знайшли застосування головним чином в техніці, тому мивикористовуватимемо термін «технічне моделювання».
1.2 Класифікація технічних моделей
Моделі, вживані в техніці в даний час, можна розділити на тритипи.
Перший тип — геометрично подібні. Вони дають зовнішнєпредставлення натури і переважно служать для демонстраційних цілей: показуютьформу, принцип дії, взаємне розташування частин, процес збірки і розбирання,компоновку об'єкту. Прикладами геометричних моделей можуть служити макети машині архітектурних споруд демонстраційні схеми технологічних процесів,моделі-макети як форма об'ємного проектування в будівництві. Геометричні (абопросторово подібні) моделі широко застосовують в навчанні. Особливо важлива їхроль в політехнічній освіті, при ознайомленні школярів з різними видамивиробництва, бачити які своїми очима учні не завжди мають можливості. Збагатьма провідними видами виробництва школярам доводиться знайомитися тількипо книгах, журналах, малюнках, кресленнях, тобто користуватисяобразно-знаковими, ідеальними моделями. Проте по ним учні не завжди можутьдостатньо ясно уявити собі внутрішній устрій машин і інших установок і тимбільше познайомитися з ними в розібраному вигляді. Крім того, приведений наплощинних зображеннях цілий ряд технічних подробиць і деталей нерідко затінюєсуть справи.
Для того, щоб зрозуміти і засвоїти цю суть, уловити загальні,принципи в роботі різних технічних пристроїв, разом з площинними графічними матеріаламивикористовують розбірні спрощені моделі-схеми. Це як би просторовіматеріалізовані креслення, що ілюструють технічну суть установки і їївнутрішній устрій.
Моделі-схеми, звичайно, відрізняються від моделей в музеях іна виставках — трудомістких і складних, а нерідко і дорогих споруд, якізвичайно обгороджені леєрами і які всіляко оберігають від зіткнення звідвідувачами. Такі моделі-схеми можна розбирати і збирати, з ними можнапрацювати як з навчальним посібником, вивчаючи принципи пристрою даноїустановки. Подібні моделі дають яскраве, образне уявлення про дійсний об'єкт ів той же час вони схемні — в них немає технологічних деталей, подробиць, що невідносяться до суті справи. Така, наприклад, розбірна модель токарного верстатаабо трактора, виготовлених виключно з учбовою метою, модель доменної печі, щоскладається з частин, що легко відокремлюються, двигуна автомобіля і ін.
Останніми роками в будівництві, архітектурі і деяких іншихвидах людської діяльності широкого поширення набув модельно-макетний методпроектування. На макетах завчасно відпрацьовуються конструкції будівель іспоруд, їх планування, зокрема розстановка устаткування в цехах підприємств,тваринницьких комплексах і ін. Разом з тим цей метод проектування впродовждесятиліть активно застосовується в технічній творчості школярів, є одним зпопулярних видів познавательно-преобразовательной діяльності дітей і підлітків,що виражається в проектуванні і конструюванні моделей уявних об'єктів — космічних кораблів і океанських супертанкерів, житлових будівель, спортивних,промислових і сільськогосподарських комплексів, надшвидкісних автомобілів іт.п.
Як правило, просторово подібна або геометрична модель єоб'єктом, геометрично подібним своєму прототипу. При цьому матеріал, з якогозроблена модель, не має істотного значення і визначається міркуваннямизручності виготовлення і збереження виробу. Наприклад, при споруді настільної(стендової) моделі-копії корабля абсолютно байдуже, з чого буде зроблений їїкорпус: виструганий або набраний з дерева, відлив з епоксидної смоли або згіпсу. Призначення такої моделі — відобразити, відтворити лише зовнішнійвигляд, тобто геометричні пропорції і забарвлення того або іншого корабля, а нейого гидро- або аеродинамічні, а також інші фізичні якості.
Геометрична подібність є, таким чином, основною вимогою, щопред'являється до просторових моделей. Просторово подібна модель відображаєпрототип не у всьому різноманітті його властивостей, не в будь-яких якіснихмежах, а у межах чисто просторових. У цьому виявляється певна обмеженістьгеометричних моделей, що значно знижує цінність висновків, що одержуються з їхдопомогою.
Другий тип технічних моделей — фізично подібні, такі, щомають в сучасній техніці набагато більше значення, ніж просторово подібні. Їхстворюють з метою відтворити не тільки і не стільки просторові властивостінатурного об'єкту, скільки динаміку процесів, що вивчаються, різного родузалежності і закономірні зв'язки, структури і, отже, величини, параметри і іншіхарактеристики, що виражають різний зміст і суть явищ, що вивчаються. Основоюмодельного відношення є тут фізична подібність моделі і прототипу, що припускаєподібність або схожість їх фізичної природи і тотожність законів руху.Відношення таких моделей до прототипу, що відображається, може виражатися лишезміною просторової або тимчасової шкали. Наприклад, класичні досліди змоделями, що міцно увійшли до світової історії техніки, експериментів, щопроводяться у наш час з моделями літаків, ракет, автомобілів, підводних човнів,дамб і інших машин і споруд. Все це приклади моделей, заснованих на змініпросторової або тимчасової шкали.
При фізичному моделюванні передбачається, що модель іпрототип є об'єкти однакової фізичної природи тобто рух рідини моделюєтьсярухом рідини, електричний струм — електричним же струмом, політ літака — польотом його моделі. Проте цілком можливо моделювати явище однієї природиявищем зовсім іншої природи. Наприклад, перебіг рідини — струмом, рух води впісках — теплопередачей, форму і рух стоячих хвиль, що біжать, — переміщеннямкульок хвилевої машини, добре відомої школярам по уроках фізики, системурозрізнення кольорів в органах зору живого організму — електроннимперсептроном. Аналогія має ряд рис, що відрізняють її від моделей. Відмічено,що метод моделювання, заснований на дослідах з моделями однієї фізичної природиіз зразком, володіє істотними недоліками, а іноді абсолютно непридатний.Недоліки цього методу полягають перш за все в тому, що вартістьекспериментальних моделей буває деколи досить велика, а, головне, методивимірювання шуканих величин переважно грубі, неточні і спотворюють явище, щовивчається. Ці недоліки долаються в аналогіях. Вважається, що дві системи єаналогічними, якщо є однозначна відповідність між кожним елементом цих систем,а також між функціями обурення і реакціями цих елементів і всієї системи вцілому. Аналогією подібного типа володіє масштабна модель, в якій відтворюєтьсякожен елемент прототипу, але в змінених розмірах. Тоншим типом аналогії єаналогія між системами, що належать до двох абсолютно різним фізичнимкатегоріям. Аналогія між такими системами часто виражається як подібність міжрівняннями, що характеризують ці системи.
Третій тип технічних моделей — функціонально подібні.
У творчості школярів цей вид моделювання застосовуєтьсяголовним чином в конструюванні і споруді пристроїв, що імітують спосібпересування або поведінки живих істот. Для ефективності таким пристроям нерідконадається форма, зовнішній вигляд тварин, комах і навіть людини, Це всілякіелектромеханічні і електронні саморушні «черепахи», «гусениці»,«сонечка» і ін., «здатні» обходити перешкоди, реагувати назвук, світло. До їх числа можна віднести антропоподобних роботів, що будуютьсяв деяких кухлях, а також пристрої, що моделюють органи зору, слуху, пам'яті.Всі ці пристрої, природно, не володіють однаковою з прототипом фізичноюприродою, не зберігають фізичної подібності, хоча можуть мати і деяка зовнішня(геометричне) схожість. В даному випадку відношення між моделлю і прототипом євідношенням аналогії. Ця аналогія може бути структурною або функціональною.
Як вже наголошувалося, поведінка систем, різних по своїйфізичній природі (по конкретних фізичних, хімічних, біологічних властивостях),але схожих по якихось більш загальних законах будови або функціонування, математичноможе бути описано однаково. За цією ознакою і згадані нами вище за модель юнихтехніків до певної міри можуть бути зараховані" до «математичних».
При споруді спортивних моделей мі прагнемо до того, щоб вонирозвивали велику швидкість, були маневренни, могли переміщатися на максимальнувідстань і т.п. Спортивні моделі можуть бути кордовими, трассовимі, що здистанційним управлінням і вільно переміщаються. Останнім часом, з метоюпідвищення ролі пошукової діяльності в технічній творчості, виготовляють такзвані експериментальні моделі, що містять які-небудь нові рішення. Відповідно до Єдиноївсесоюзної спортивної класифікації в даний час визначені наступні класиспортивних моделей: авіамоделі — моделі з поршневим двигуном, що вільно літають(планер, резино-моторна, таймерна), кордові, керовані по радіо, моделі-копії;моделі ракет — висотні моделі, «моделі на тривалість спуску (із стрічкою іна парашуті), моделі ракетопланів, моделі-копії; моделі автомобілів — гоночнімоделі, моделі з двигунами внутрішнього згорання, моделі з повітряним гвинтом,швидкісні керовані по радіо моделі з двигуном внутрішнього згорання,моделі-копії з електродвигуном; моделі кораблів — самохідні моделі військовихкораблів з механічним двигуном, моделі цивільних суден з механічним двигуном,самохідні моделі вільного класу, швидкісні керовані моделі фігурного курсу,швидкісні керовані, швидкісні кордові моделі, моделі підводних човнів змеханічним двигуном, швидкісні керовані моделі групових гонок. Серед спортивних моделейостаннім часом великий авторитет завоювали трассовиє автомоделі. Вони прості попристрою, не вимагають дорогого устаткування і матеріалів. Не складна ітехнологія їх виготовлення. Змагання по трассовому моделізму проходятьзахоплююче, що привертає учнів. Якщо модель відображає основні ознаки івластивості не одного прототипу, а всього класу представлених машин, механіз-мов, вузлів, то її називають узагальненою (наприклад, модель диференціала,гвинтової передачі і ін.). Крім того, моделі можуть бути динамічними (що діють)і статичними (що не діють). Особливу групу технічних моделей складають тренажери. У нихорганічно поєднуються елементи моделювання з елементами реальної техніки(приладами, механізмами і т. д.). Тренажери застосовують для формування навиківуправління різними машинами. Тому вони створюються так, щоб водію, льотчику,оператору створити умови, максимально наближені до реальних.

2. Використання сучасних матеріалів при моделюванні
2.1 Теоретичні основи технічного моделювання
Технічне моделювання полягає в заміні вивчення явища, щоцікавить людину, або об'єкту в натурі вивченням аналогічного явища або об'єктуна моделі меншого або більшого масштабу. Основний його сенс полягає в тому, щобза наслідками дослідів з моделями можна було давати необхідні відповіді прохарактер ефектів і різні величини, пов'язані з явищем в натурних умовах.
В більшості випадків технічне моделювання в творчостішколярів засноване на відтворенні фізично подібних явищ. Вивчення того абоіншого натурного явища, що зацікавило що вчаться (наприклад, рух справжніхлітаків, ракет, кораблів, автомобілів і ін.), замінюється вивченням фізичноподібних явищ на відповідних моделях, що здійснювати реальніше і зручніше,оскільки є можливість багато разів повторювати досвід, змінюючи умови йогопроведення.
Способи визначення фізичної подібності багатообразні. Мискористаємося визначенням, запропонованим академіком Л. І. Сєдовим, як найбільшприйнятним і зручним для подальшого розгляду питань технічного моделювання:
»Два явища подібні, якщо по заданих характеристиках одного можнаодержати характеристики іншого простим перерахунком, який аналогічний переходувід однієї системи одиниць вимірювання до іншої системе«1.
Для здійснення такого перерахунку необхідно знати „перехіднімасштаби“. Чисельні характеристики для двох різних, але подібних явищ Л.І. Седов пропонує розглядати як чисельні характеристики одного і того ж явища,виражені в двох різних системах одиниць вимірювання, враховуючи при цьому, щодля всякої сукупності подібних явищ всі безрозмірні характеристики (безрозмірнікомбінації з розмірних величин) мають однакове чисельне значення. Причомузворотний висновок також справедливий, тобто якщо всі безрозмірніхарактеристики для двох рухів однакові, ч об рухи подібні. „Сукупністьмеханічно подібних рухів і визначає собою режим руху“, — підкреслює Л. І. Сєдов.
Згідно з даними сучасної науки, в основі процесу технічногомоделювання лежить теорія подібності. Відомо, що ця теорія вивчає відносини міжмоделлю і натурою у випадках, коли та і інша належать до однієї і тієї ж формируху, зокрема — до механічного руху. Подібними вважаються такі предмети іявища, у яких всі характеризуючи їх однорідні фізичні величини знаходяться длябудь-якої точки простору в однаковому відношенні. В цьому випадку подібністьназивається повною. У багатьох випадках (а в технічній творчості школярів вбільшості) подібність дотримана не для всіх величин, а лише для деяких. Тодійого називають частковою подібністю. Кажучи про модель і про натуру, перш завсе мають на увазі їх геометричну подібність, тобто пропорційність всіхлінійних розмірів моделі і натура і рівність їх відповідних кутів.
Створення сучасних машин — процес складний і тривалий. Вінвключає інженерне прогнозування і конструювання, підготовку і освоєння виробництва.
Основним завданням прогнозування є передбаченням основногонапряму розвитку техніки, що розробляється. Прогнозування не стихійний процес. Вонобазується на аналізі перспектив розвитку науки, виробництва, суспільства.Звідси витікає, що створенню нової техніки передує велика робота по вивченнюдосягнень в даній області фізики, хімії, математики, технічних і інших наук.Уважно вивчаються винаходи, раціоналізаторські пропозиції. Обговорюютьсяпрогнози фахівців в даній області. Окрім обліку тенденцій розвитку науки ітехніки, при прогнозуванні враховується розвиток суспільних потреб. Таких,наприклад, як охорона навколишнього середовища, створення оптимальних умов дляроботи і відпочинку і т.д. Велике значення при прогнозуванні має облікекономічних питань розвитку країни. Допущена помилка у виборі стратегіїрозвитку даної галузі може негативно позначитися на всіх сторонах життя ідіяльності людини.
В даний час розроблено багато різних методів прогнозування.На практиці застосовуються такі методи, як екстраполяція і кореляція тенденцій,анкетування незалежних думок, метод зважених оцінок, матричний метод і ін. Всівони передбачають залучення до прогнозування фахівців, експертів і засновані наякісному і кількісному аналізах наявного досвіду і сучасного стану розвиткунауки і техніки.
Аналіз практики прогнозування в техніці показує, що в данийчас широко застосовують два шляхи побудови прогнозу: прогноз, що йде віднаявного базису в майбутнє, і прогноз, рухомий від цілей, які повинні бутидосягнуті в майбутньому, до сьогодення. Зважаючи на велику відповідальністьпобудову прогнозів проводять обома шляхами.
Спеціальними дослідженнями встановлено, що прогнози доцільнорозробляти на період, протягом якого схвалюване рішення матиме ефективну дію. Вданий час такий період складає близько 15 років. Характерний, що достовірністьпрогнозів, зроблених на триваліший термін, помітно знижується.
Проектування припускає розробку загальної конструкції виробу.Кінцевою метою проектування є створення технічного завдання на розробку проектумашини. Розробка технічного завдання ведеться на основі результатівпрогнозування і наукових досліджень можливостей технічного їх втілення втехнічному пристрої.
Першим етапом процесу інженерного проектування є чіткевизначення мети, яка повинна бути досягнута, або вимоги, яка повинна бутизадоволена. Потім йде опис конкретного завдання, яке повинне бути вирішене длядосягнення загальної мети. Завдання визначається з урахуванням можливості їїрішення, хоча шляхи її рішення можуть бути різними. Тому на наступному етапі проектуванняухвалюється рішення: який шлях вибрати для реалізації мети? Цей етапназивається формуванням ідеї. Він складає основу проектування. Часто формуванняідеї вимагає величезної творчої уяви, мистецтва і винахідливості. Іноді це — шаблонне застосування відомого принципу в нових умовах. Проте у будь-якомувипадку від правильного вибору ідеї багато в чому залежить результат справи.Далі сформована ідея піддається інженерному аналізу. На цьому етапі завданняконкретизується, при необхідності будується модель — наближення, щоідеалізується, до реальної ситуації, відбувається накопичення даних і застосуваннямфізичних принципів. Сюди входять також перевірка, оцінка, узагальнення іоптимізація результатів. На основі інженерного аналізу складається технічнезавдання. Воно містить всі початкові дані, необхідні для розробки проектумашини.
Технічне завдання є первинним основоположним проектнимдокументом, яким керуються конструктори. Цей документ визначає технічний пошукконструкторів в потрібному напрямі і затверджується особою, що відповідає затехнічний рівень виробництва або галузі, для якої призначена машина.
Технічне завдання на розробку проекту машини повиннеосвітлювати такі питання: мета створення машини; параметри, режим і умови їїроботи; дані про експериментальні роботи, порівняльну оцінку технічного рівнямашини; вказівки по принциповому пристрою машини і принципу її дії; ступіньмеханізації і автоматизації машини, умови експлуатації; терміни виконанняпроекту; серійність випуску; вказівка про завод-виготівник; технічні вимоги домашини і проекту.
Технічне завдання не є догмою. В процесі конструкторськихробіт в нього можуть бути внесені зміни, що передбачають поліпшення технічногопристрою, що розробляється.
Прогнозування і проектування називають пошуковою частиноюстворення нової машини. Тому успішна розробка технічного завдання залежить відколективу фахівців, що беруть участь в ній. Інженери-проектувальники повинніволодіти наступними якостями:
винахідливістю умінням генерувати цінні ідеї і принципи,лежачі в основі об'єктів і процесів, призначених для досягнення поставленоїмети;
схильністю до аналітичної діяльності здатністю аналізуватиданий елемент, систему або процес, використовуючи технічні або наукові принципиз метою отримання правильних результатів;
глибоким знанням техніки — наявністю узагальнених знань протехніку взагалі і зокрема доскональне знання технічних пристроїв в тій області,з якою пов'язане проектування знанням
технології виробництва розумінням можливостей технологічнихпроцесів;
володінням математичним апаратом умінням у разі потребизастосувати математику і обчислювальну техніку; умінням ухвалювати рішення вскладних умовах, з повним обліком всіх істотних чинників.
здатністю виражати свої думки чітко і переконливо. Технічнеконструювання є важливою частиною процесу створення машини або споруди ізакінчується складанням технічного проекту.
2.2 Матеріали для виготовлення моделі
Двигуни. Виготовлення моделей починають з аналізу
проектно-конструкторської і технологічної документації,розробленої для конкретної моделі або технічного пристрою. Перш за всезвертають увагу на те, які готові деталі і вузли використовуються в даномутехнічному об'єкті. В більшості випадків головним таким вузлом є двигун, бо виготовленняйого в любительських умовах вельми скрутне (окрім резіномотора). Щоб правильнойого підібрати, необхідно мати загальні відомості про двигуни, що випускаютьсяспеціально для розвитку технічної творчості. Слід також мати на увазі, що втехнічних пристроях, не призначених для участі в змаганнях, допускаються довикористання двигуни внутрішнього згорання мопедів, мотоциклів, бензопил і т.п.Разом з поршневими двигунами внутрішнього згорання в моделях найчастішевикористовуються електричні і реактивні двигуни.
Модельні двигуни за призначенням розділяються на наступнівиди:
1.Двигуни для швидкісних моделей. Вони повинні матимаксимальну питому потужність. Випускаються такі двигуни з робочим об'ємом 1,5;2,5; 5; 10 см3.
2. Двигуни для таймерних моделей літаків. До нихпред'являються ті ж вимоги, що і для швидкісних моделей, але робочий об'єм неповинен перевищувати 2,5 см3.
3. Двигуни для гоночних моделей літаків. Вони повинні матимаксимальну питому потужність при мінімальній витраті палива, хороші високіякості, великий ресурс. Робочий об'єм не повинен перевищувати 2.5 см3.
4. Двигуни для пілотажних моделей літаків. Ці двигуни повинністійко працювати при різних режимах і мати невелику масу.
5. Двигуни для керованих по радіо моделей. Вони повинні матипристрої, що дозволяють регулювати потужність. Робочий об'єм циліндрів неповинен перевищувати 10 см3.
6. Двигуни для кордових моделей-копій літаків. Вимоги до нихті ж, що і до двигунів для керованих по радіо моделей, але робочий об'ємрозширений 20 см3.
7. Двигуни до моделей, призначених для повітряного бою 'Доцих двигунів пред'являються ті ж вимоги, що і до двигунів таймерних моделей,але вони повинні бути міцнішій конструкції.
8. Двигуни для морських моделей. Використовуються авіамоделниє двигуни, але з водяним охолоджуванням, оскільки в них замість повітряногогвинта встановлений маховик, від якого обертання передається грібному гвинту.Робочий об'єм розширений 20 см3.
9. Двигуни для автомоделей. Застосовуються ті ж двигуни, що ідля морських моделей. Обертання на колеса передається від маховика черезтрансмісію.
Гвинти моделей літаків виготовляють з твердих, міцних і прямошарових порід деревини (липи, буку, клена і ін.). Добре себе зарекомендувалигвинти, склеєні з Рейки наклеюють одна на одну із зрушенням на деякий кут,залежний від розрахункового настановного кута лопатей. Після виготовлення гвинтстатично балансують, ретельно покривають лаком.
Найпоширенішим і ефективнішим є гребний гвинт Для моделейсудів і кораблів грібний гвинт виготовляють різними способами. Спосібвиготовлення вибирається залежно від типу використовуваного двигуна. Длямоделей з гумовим двигуном використовують прості гвинти, виготовлені листовійлатуні або міді завтовшки 0,5-1 мм креслять коло, діаметр якого рівний довжинігвинта, ділять його на три частини і проводять радіуси. Потім на заготівкукладуть підготовлений наперед шаблон гвинта і обкреслюють контури на валу,лопаті відгортають опуклістю в i стежку носа моделі на кут 30-35°. Грібнийгвинт, виготовленим яким чином, припаюють до валу з дроту відповідногодіаметру.
Для моделей з електродвигунами або двигунами внутрішньогозгорання грібні гвинти виготовляють точнішими способами. Один з них полягає внаступному. На токарному верстаті точать циліндрову маточину і обтічник увигляді конуса. Відразу ж в них свердлять отвори і нарізують різьблення длякріплення на гребному валу. Потім в маточині прорізають пази під кутом до їїосі 25-30°. Пази можна проточити на вертікально- або горизонтально-фрезерномуверстаті з ділильною головкою, а також за допомогою спеціального пристосування.Далі приступають до виготовлення лопатей грібного гвинта. З білої жерстізаготовлюють шаблон лопаті гвинта і по ньому з латуні завтовшки 1-2 мм вирізують всі лопаті. Ці лопаті разом з шаблоном збирають в пакет і обробляють напилком. Потімїх вставляють в пази циліндрової маточини і припаюють. Контроль крокових кутівздійснюють за допомогою спеціальних пристосувань. Грібний гвинт встановлюють настрижень того ж діаметру, що і вихідний вал двигуна, і балансують. Післябалансування гвинт шліфують і полірують.
Найбільш ефективний спосіб виготовлення гребногогвинтаотливка з дюралюмінію шляхом в плавлення або випалювання моделі. Модельвиготовляють з пінопласту, формують сумішшю і заливають рідким металом.Пінопласт вигоряє, а дюралюміній заповнює форму. Для отримання якісноговідливання модель гребного гвинта необхідно класти у формувальну сумішлопатнями вниз і робити декілька отворів для швидкого відведення газів з форми.
При використанні двигунів внутрішнього згорання дляавтомобілів момент, що крутить, передають на колеса через маховик. В цьомувипадку потрібен дуже ретельне балансування маховика і стерпна вихідного валудвигуна з первинним валом трансмісії. Для забезпечення стерпної можнавикористовувати гнучку муфту. У ряді випадків що крутить момент від двигуна доредуктора зручно передавати через ремінну передачу.
Разом з поршневими двигунами в моделях широковикористовуються електродвигуни. Такі двигуни малої потужності, що живлятьсяпостійним або змінним струмом, називаються мікро електродвигунами. Двигунизмінного струму випускаються нашою промисловістю з редуктором. Вони реверсивні,асинхронні, з короткозамкнутим ротором, запускаються з використаннямконденсатора.
У моделюванні електродвигуни постійного струмувикористовуються частіше, ніж двигуни змінного струму, оскільки вони компактні,надійні, легко запускаються, прості в експлуатації, безшумні і мають великийтермін роботи. Двигуни змінного струму, як видно з таблиці, мають відносновелику масу, значні габаритні розміри і, головне, харчуються від мережінапругою 127В. Тому вони використовуються у функціональних моделях аботехнічних пристроях. Реактивні двигуни використовуються значно рідше, чомпоршневі і електродвигуни. В основному їх застосовують для кордовихавіамоделей.
Редуктори і корпусні деталі.
Після вибору необхідного для моделі двигуна приступають допідбору редуктора або деталей для його виготовлення. В більшості випадків йогодоводиться робити для автомоделей, оскільки авіа- і судномоделі їх непотребують. Для моделей автомобілів можуть бути використані редуктори відіграшок, що прийшли в непридатність, годинникових механізмів і т.п. Редукторипромислового виготовлення встановлюються в моделях, які реалізуються черезмагазини учбово-наочної допомоги, „Юний технік“ і ін. Деякі випадковоузяті редуктори не завжди задовольняють вимогам конкретної моделі, їх частодоводиться переробляти або виготовляти з набору зубчатих коліс.
Найпростіший спосіб виготовлення корпусу моделі — зробитийого з цілісної або заздалегідь склеєної заготівки. Цим способом можнаскористатися, наприклад, при виготовленні моделі корабля. Як заготівку в цьомувипадку використовують деревину. Цілісний шматок деревини потрібних розмірівобробляють за допомогою столярних інструментів, надають йому форму корабля. Напалубі розташовують необхідні деталі, що імітують системи управління,спостереження, озброєння і т.д. Двигун встановлюють в спеціально передбаченійніші. Трудність виготовлення моделі полягає лише в тому, щоб точно скопіюватиформу оригіналу. Для цього використовують малюнки, діапозитиви, спеціальнішаблони і т.п.
Дещо складніше виготовлення корпусних деталей з жерсті.Спочатку з деревини (найчастіше з липи) роблять макет, наприклад, кузовиавтомобіля. На макеті розмічають окремі ділянки, які без особливих труднощівможна закрити цілим шматком жерсті. Розмітку роблять так, щоб при щільномуприляганні до моделі шматки жерсті були найбільшими. У тих місцях, де формаопукла, жерсть вигинають на спеціально підготовлених облямовуваннях. Шматкижерсті між собою сполучають встик за допомогою паяння м'яким припоєм. Стикишматків жерсті спаюють в декількох крапках, звертаючи при цьому увагу наміцність з'єднання. Це, по-перше, дозволяє при необхідності швидко замінитиневдало вибраний шматок жерсті, а по-друге, після збірки всього корпусу задопомогою киянки можна усунути нерівності, незграбності поверхні.
Після усунення нерівностей стики шматків жерсті спаюютьсуцільним швом. Якщо в окремих швах з'являться зазори, які важко запаяти,потрібно використовувати вставки з білої жерсті або підкладки з фольги. Потімповерхню жерсті знежирюють і шпаклюють нітрсшпакльовкой. При цьому дуже важливовибрати потрібну товщину шару шпаклівки. Якщо поверхня опинилася з великиминерівностями, шпаклівку через певний час наносять декількома шарами. Післятого, як шпаклівка висохне, поверхню корпусу шліфують спочатку крупною шкіркою,а потім — дрібної. Таким чином можна одержати корпус з високою якістю обробкиповерхні. Потім корпус моделі знімають з макету і використовують для збіркимоделі, що виготовляється. Остаточну обробку поверхні корпусу виконують післятого, як модель буде повністю зібрана.
Останнім часом широко застосовують спосіб виготовленнякорпусів з склотканини з використанням поліефірних смол ПН-1, ПН-3 абоепоксидних смол ЕД-5, ЕД-6.
Цей спосіб використовується не тільки для виготовленнякорпусних деталей моделей, але і для прес-форм, пуансонів і матриць дляштампування деталей, оболонкових форм для виготовлення виробів з гуми і т.п.
Слід зазначити, що технологія виготовлення корпусних деталеймоделей розроблена недостатньо. Способи, описані вище, трудомісткі, складні інездійснені. Вимагають подальшої розробки методи виготовлення макетів-копій. Нерозроблені способи виготовлення корпусних деталей з легких сплавів, фенолформальдегідних смол і інших конструкційних матеріалів. У зв'язку з цим передюними конструкторами і технікою розкривається широке поле для творчоїдіяльності по розробці технології виготовлення деталей для моделей різних:технічних пристроїв.
Окрім корпусних деталей, значний інтерес представляєтехнологія виготовлення різних коліс для моделей. В даний час найбільш поширеневиготовлення гумових коліс для моделей в прес-формах Інші деталі,використовувані в моделях, виготовляють відомими способами, що не потребуютьспеціальних роз'яснень. Не слід забувати, що при виготовленні будь-якої деталімоделі потрібно виходити з вимог надійності, естетичності, економії матеріаліві часу.
Збірка, обробка і випробування моделей. Після виготовленнямоделі приступають до її збірки. Перед збіркою вивчають технічну документацію іоцінюють, чи не виникла необхідність в яких-небудь змінах. Іноді буває, що припроектуванні і розробці креслень моделі ухвалюють певне рішення, наприклад, узв'язку з компоновкою деталей і вузлів, але потім може виникнути потреба взміні раніше ухваленого рішення. У таких випадках в документацію, в ескізкомпоновки потрібно внести корективи.
Потім перевіряють працездатність кожного вузла окремо. Збіркупочинають з установки основних збірних одиниць на рамі або в корпусі. При цьомуроз'ємні з'єднання сильно не затискають. Далі за допомогою виготовлених деталейсполучають між собою складальні одиниці. Деталі, які не пов'язані зскладальними одиницями, встановлюють останніми. Після установки всіх деталейперевіряють співісну приводу, натягнення ременів, наявність необхідних зазорів,вільний хід деталей управління і т.п. Переконавшись в правильності установкивсіх деталей, вузлів і механізмів, міцно затискають всі кріплення. Длязапобігання само відкручуванню різьблення кріпильні деталі покриваютьнітрокраськой. Після цього знову перевіряють, чи не порушилася стерпна втрансмісії. Для цього поволі провертають ротор або колінчастий вал двигуна.Якщо співвісна не порушена, вони повинні обертатися вільно.
Після збірки приступають до обробки моделі. Вона включаєдоведення поверхні до необхідного параметра шорсткості. Офарблювати корпусмоделі і її деталей необхідно враховувати, що при розпилюванні
фарби потрібно оберігати поверхні, не належні м попадання наних фарби. Для цього поверхня під топким шаром солідолу або вазеліну. Післязбірки і обробки модель проходить випробування. Це найвідповідальніший період вїї виготовленні. Правильно проведене випробування дозволяє зробити висновок проможливості виготовленої моделі.
Особливої уваги вимагають випробування авіамоделей, оскількинавіть незначна погрішність у виготовленні може привести до втрати їх льотнихякостей. Для швидкого запуску і стійкої роботи двигуна авіамоделі потрібноправильно приготувати паливну суміш. Для цього потрібні герметичний, чистийпосуд, фільтри, мензурка з діленнями до 1 см3, а також складені компонентипалива. До складу паливної суміші входять: горюча речовина (гас, етиловий ефір,метиловий спирт), змащувальне масло (касторове, мінеральне МК8, соляровоє) іприсадки.
Для кожної марки двигуна і режиму його роботи рекомендуєтьсяпевний рецепт паливної суміші. Відповідно до цього рецепту всі компоненти змішуютьсяв одній місткості і фільтруються. Змішувати компоненти палива слід в певнійпослідовності.
При складанні паливної суміші потрібно пам'ятати, що вживанікомпоненти легко випаровуються, отруйні і вибухонебезпечні. Тому готувати їхпотрібно в добре провітрюваному приміщенні або на відкритому повітрі, зберігатив шафі, що не згорає, в герметичних судинах з відповідними написами. Дляобкатки двигунів застосовують суміші з великим змістом змащувальних масел. Неможна обкатувати двигун в приміщенні без вентиляції, оскільки вихлопні газиотруйні

Висновок
Конструювання машин і механізмів впродовж багатьох столітьздійснювалося окремими людьми, умільцями, здібностями, що володіють, доподібного роду діяльності. Причому процес конструювання вони вели, як токажуть, „по місцю“, тобто по ходу виготовлення. Наприклад, пристворенні машини вони уточнювали форму і розміри її деталей і вузлів,кінематику механізмів, багато разів проводили випробування і лише тодіпропонували в масове виробництво.
Такий метод конструювання, звичайно ж, не може задовольнитине тільки сучасні темпи виробництва, але і вимоги, які пред'являються сьогоднідо машин і механізмів. Річ у тому, що сучасна техніка базується на використаннісукупності складних законів і явищ, об'єднує в собі всі кращі якості попередніханалогічних машин, враховує перспективу розвитку, має сучасне естетичнеоформлення, зважає на ергономічні вимоги і т.д.
Задовольнити таким вимогам повною мірою можна тільки у томувипадку, коли конструювання ведеться колективом фахівців і неодмінно нанауковій основі. Конструктори і інші працівники, причетні до процесу створеннянової техніки, повинні пройти спеціальну підготовку, оволодіти такимитехнічними предметами, як опір матеріалів, теорія механізмів і машин, деталімашин, технологія машинобудування, матеріалознавство і ін. Відповіднапідготовка інженерів-конструкторів ведеться у вищих учбових закладах зурахуванням спеціалізації.
Проте в умовах науково-технічної революції і такий підхід достворення і особливо до вдосконалення техніки не задовольняє вимогам практики.В даний час, а тим більше в майбутньому у вдосконаленні виробництва будепотрібно участь не тільки фахівців, але і найширших мас трудящих.