Використання сучасних матеріалів при виготовленні моделей

Міністерство освіти і науки України

Лисичанський педагогічний коледж

Луганського національного університету імені Тараса Шевченка

Використання сучасних матеріалів при виготовленні моделей

Студента 4 курсу (ОКР)Бакалавр

Спеціальності "Технічна освіта"

Перевірив: викладач

Загально технічних дисциплін

моделювання технічний літак матеріал

2008р.

Вступ

1. Моделювання найпростіших технічних об’єктів

1.1 Моделі і моделювання

1.2 Класифікація моделей

2. Використання сучасних матеріалів при моделюванні

2.1 Теоретичні основи технічного моделювання

2.2 Матеріали для виготовлення моделі

Висновок

Вступ

Підвищення творчої активності трудящих багато в чому залежить від їх підготовки до винахідницької і раціоналізаторської діяльності. Новаторам виробництва, що творчо відносяться до своєї праці, потрібні не тільки глибокі знання науково-технічних і економічних основ виробництва, але і спеціальні знання і уміння по раціоналізації і винахідництву. Основи їх повинні бути закладені ще в школі.

Вчитель трудового навчання бере безпосередню участь в підготовці підростаючого покоління до трудової творчої діяльності. На уроках праці, в процесі професійного навчання і продуктивної праці учнів, в позакласній роботі він повинен формувати знання, розвивати творчі здібності школярів, 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 чого застосовується, 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?" звичайно відповідають: це зменшена копія корабля, літака, автомобіля, ракети або якогось іншого рухомого, найчастіше - самохідного технічного об'єкту. Потім звичайно уточнюються 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, її призначення 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, реактивних літаків або моделей-фантазій на зразок фотонних зорельотів, позаземних міст і ін.

Здавалося б, дивне сусідство: каравела Колумба і надзвуковий винищувач. Але у людей, що іменуються моделістами, ці речі, проте, прийнято розглядати приблизно на рівних всього лише як настільні моделі (їх називають також макетами). Моделі парусників роблять, як правило, неплаваючими, а реактивних літаків що не літають. І на те є свої цілком об'єктивні підстави.

Справа, перш за все в тому, що морські, авіаційні та інші моделісти це люди, які неодмінно повинні змагатися один з одним: чия модель швидше пройде дистанцію, зробить більше кругів у польоті, вище підніметься в повітря, далі і точніше пропливе під водою? За всі ці показники нараховується певна кількість очок і відповідно до нього розподіляються місця на змаганнях.

Мініатюрні старовинні парусники за умовами змагань в гонках не 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 налагоджене масове виробництво модельних реактивних двигунів, а уручну виготовляти їх дуже важко.

Людей, які будують мініатюрні літальні апарати, зменшені багато крат кораблі, автомобілі, космічні ракети і потім примушують всю цю саморобну мікротехніку плавати, їздити, літати, беруть участь з нею в змаганнях на спритність і майстерність, іменують моделістами, незалежно від професії, роду занять. Сам же вид такої технічної самодіяльності називається моделізмом (не моделюванням!) 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 завжди воно уживалося для позначення зразка, прообразу або речі, схожої в якомусь відношенні з іншою річчю. Цілком імовірно, що саме таке найзагальніше поняття слова "модель" послужило надалі підставою для використання його як науковий термін у технічних, природних, математичних, соціальних і інших науках.

У науковій літературі перша згадка про моделі ми знаходимо в знаменитому творі Вітрувія "Десять книг про архітектуру". У ньому автор приводить ряд прикладів того, як в цілях переконливості і наочності дії нових конструкцій бойових машин і знарядь створювалися їх моделі і як ці моделі випробовувалися. У книзі десятої свого трактату Вітрувій розповідає, як "якийсь архітектор на ім'я Каллій приїхав в місто Родос, прочитав лекцію і показав модель стіни зі встановленими на ній кранами, що обертаються, якими він захопив гелеполь, що наближався до зміцнень, і перетягнув його по всю сторону стіни".

Люди почали використовувати моделі ще в тих часів, коли не знали не тільки теорії подібності, але і взагалі ніяких фізичних теорій. Будівельники храмів і фортець Давнього Єгипту, водопроводів Римської імперії перевіряли свої плани на моделях, зроблених з піску, глини і каменя.

Першу спробу теоретичного обгрунтування методу моделювання зробив Леонардо да Вінчі. "Говорять, - пише він, - що маленькі моделі ні в одному своїй дії не відповідають ефекту великих. Тут я маю намір показати, що висновок помилково..." Далі Леонардо да Вінчі намагається вивести загальні закономірності моделювання і показати значення моделей для практики. Наприклад, він пропонує створити скляну модель ока, модель, що дозволяє "спостерігати крізь скло, що робить кров в серці", і ін. Проте Леонардо да Вінчі в своїх роботах не одержує загальних законів подібності між моделлю і реальним об'єктом, явищем.

До питань подібності все частіше звертаються при створенні різних конструкцій і їх моделювання в XVI-XVII вв. Галі" лей в своєму творі "Розмови про дві нові науки" пише, що вченню про подібність почали приділяти багато уваги, коли у Венеції стали споруджувати галери, що мали великі, чим раніше, розміри. "Міцність подібних тіл не зберігає того ж відношення.

Одним з перших теоретично обгрунтовано застосував подібність І. 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. в Росії винахідник першого літака А. Ф. Можайській. Двигуном моделі, забезпеченої трьома маленькими повітряними гвинтами, служила годинникова пружина, що заводилася 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 газом балона, як на дирижаблі або аеростаті, взагалі здатна літати.

Моделі, що літають, на всіх етапах розвитку авіації грали виключно важливу роль як засіб експериментального дослідження.

У 1871 р. англійський корабельний інженер Вільям Фруд запропонував своєрідну методику випробування моделей і перерахунку їх результатів для визначення опору корабля середовищу. Він же рекомендував побудувати спеціальний басейн-лабораторію, в якій суднобудівники могли б проводити досліди з моделями майбутніх суден, виявляти їх якості задовго до споруди.

Видатні російські кораблебудівники академік А, Н. Крилов і адмірал С. О. Макаров рахували моделювання одним з найважливіших методів експериментального дослідження. Зокрема, всесторонньому аналізу і вивченню вони обидва піддали свого часу модель знаменитого криголама "Ермак", що будувався за проектом С. О. Макарова. За допомогою її були виявлені завчасно багато важливих особливостей і уточнені можливості щонайпотужнішого по тому часу 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 якомусь відношенні схоже з іншим предметом, об'єктом вивчення або практичного інтересу, що є. Іноді моделлю називають зразок або пробний екземпляр з серії вироблюваних виробів, еталон, з яким порівнюють інші предмети даного роду. Часто моделлю іменують певний тип серійної продукції: нові марки автомобілів, велосипедів, тракторів, зразки одягу і ін. Легко відмітити, що у всіх цих випадках із словом "модель", не дивлячись на досить широкий діапазон його застосування, так або інакше зв'язаний певний загальний сенс, виступаючий в поняттях схожості, відображення і відтворення. Мабуть, саме дана обставина послужила підставою для того, щоб в науці 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 пізнання дійсності, який полягає у відображенні або відтворенні явища, що вивчається, за допомогою якої-небудь системи, побудованої штучно людиною. Іноді як моделі використовуються також об'єкти живої і неживої природи, узяті в готовому вигляді. Таким чином, якщо говорити взагалі про наукові моделі, то як найзагальніша їх ознака або властивість слід вказати на здатність останніх відображати, відтворювати предмети, явища навколишнього світу, їх закономірний порядок 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 з намагніченою залізною кулею тереллой: магнітна стрілка на його поверхні поводилася приблизно так само, як і на поверхні Землі. Звідси учений робить висновок: Земля є колосальним магнітом. Висновок зроблений із спільності проявів до спільності причини. Але спільність причини не припускає спільності матеріалу моделі і прототипу. Тому не можна говорити, що цей досвід "відповідає дійсній природі речей", оскільки Земля складається головним чином із заліза, нікелю і інших важких елементів. Стосовно моделей такого типа уживаються терміни: "технічні", "діючі", "матеріальні", "фізичні", "речовинні", "речовинно-агрегатні" і ін. Надалі такі моделі знайшли застосування головним чином в техніці, тому ми використовуватимемо термін "технічне моделювання".