Авторы проекта: Алиярзаде Мухаммед Азад оглы, Сафарли Фидан Эльсевер гызы, Мусаева Лейли Назим гызы, Эйнуллаев Уджал Метин оглы
Бакинский Европейский лицей. г. Баку, Азербайджан
Руководитель: Ахмедбейли Хумар Эльчин гызы
Региональный представитель: Натиг Алиев
Предок современного колеса – бревна-катки, как предполагают ученые, появились еще в бронзовом веке и были предназначены для перемещения тяжестей на большие расстояния. Постепенное усовершенствование этих примитивных приспособлений привело к тому, что от бревна остались на концах два валика, а между ними — тонкая ось. Позже валики стали делать отдельно, а затем они жестко крепились с осью. Так появилось колесо и первая повозка. Колеса вырезались из целого ствола дерева, отчего колеса и повозки были очень тяжелыми. Чтобы уменьшить вес колеса, в нем начали делать вырезы, укрепляли поперечными скрепами для жесткости. После того, как люди освоили металл и научились выплавлять различные металлические изделия, появилось колесо с металлическим ободом и спицами. Это колесо было защищено от ударов о камни и вращалось во много раз быстрее. Огромным достижением стало изобретение колеса со ступицей, которое насаживалось на неподвижную ось. Колеса при этом вращались независимо друг от друга. Для того, чтобы уменьшить трение колеса об ось, ее смазывали дегтем или жиром.
Изобретение колеса сделало возможным его использование не только в транспортных средствах, но и в других областях, где колесо является составной частью различных механизмов, выполняя многочисленные функции.
Целью настоящей работы является выяснить какие именно функции выполняет колесо в различных устройствах, какие дополнительные элементы в устройстве колеса необходимы для выполнения этих функций.
Задачи проекта:
- Собрать информацию об использовании колеса в различных устройствах;
- Анализировать информацию о дополнительных элементах колес, используемых в различных механизмах, позволяющих наиболее эффективно выполнять те или иные функции;
- Создать мини-макет подвижных каруселей, составной частью которых является колесо;
- Оформить проведенное исследование в виде проекта-презентации (видеоролика).
Изобретение колеса способствовало развитию ремёсел. Колесо было применено в гончарном круге, мельнице, прялке, токарном станке. В ирригационных сооружениях, на мануфактурных фабриках, рудниках и т. п. применялись водяные колёса.
В водяных мельницах используется колесо, снабжённое специальными лопастями и когда струя воды падает на лопасть, то приводит колесо в движение. Оно, в свою очередь, заставляет двигаться механизм жерновов. Жернова - это тоже колёса, только каменные, и используются на мельницах для помола зерна.
Изобретение водяного колеса приписывают древнегреческому учёному Перахору. А водяные мельницы известны уже в Древнем Риме со II века до н. э.
Водяные колеса применялись в Древнем Египте для ирригации. Как это работало:
- К лопастям такого колеса прикреплялись кувшины.
- При вращении колеса в кувшины последовательно набиралась вода.
- Выливаясь из кувшинов в нужный канал, вода текла по нему, орошая посевы.
Ветряная мельница – это мельница, преобразующая энергию ветра в энергию вращения с помощью лопастей называемых парусами. Например, для производства муки вращение передается жерновам через две шестеренки на помол.
Шкивы в наши дни широко применяются в двигателях внутреннего сгорания, станках, бытовых приборах, ручных электроинструментах. Шкив - колесо с ободом или канавкой по окружности, которое передаёт движение приводному ремню или канату. Система из двух закреплённых на валах шкивов, между которыми находится кольцевой ремень, называется ременной передачей.
Зубчатое колесо, или Шестерня – это важнейшая деталь, которая применяется в механизмах зубчатой передачи и выполняет основную функцию - передает вращательное движения между валами, при помощи зацепления с зубьями соседней шестерни. Выглядит шестерня как диск с конической или цилиндрической поверхностью на которой на равном расстоянии расположены зубья.
Колесо новаторской конструкции - основа ходовой части машин Airtrax имеет похожую по форме на звезду ступицу из высокопрочной стали. Ступица жестко установлена на оси и не может поворачиваться вправо-влево. На ступице стоит не обычная резиновая шина, а 12 свободно вращающихся роликов (6 пар) особой формы, внешние края которых образуют ровный круг. Каждый ролик находится на оси, оси роликов расположены под углом к оси колеса. Благодаря такой конструкции машина может передвигаться любой стороной и в любом направлении: вперед, вбок и по диагонали, разворачиваться на месте, а может двигаться, совершая одновременно несколько движений, например, перемещаясь по диагонали и поворачиваясь вокруг оси.
В 20-е годы прошлого века Американской компанией Armstead Snow Motor было разработано винтовое самоходное транспортное средство. Вместо традиционных колес или гусениц необычная машина оснащалась винтовыми цилиндрами, которые за счет крутящего момента передвигали транспортное средство. Во время тестов эта машина показала удивительную проходимость по заснеженной местности.
Проект электромобиля EOscc2 разрабатывался для решения таких проблем, как нехватка парковочных мест и маневрирование в пробках.
Основание EOscc2 имеет квадратную форму, в виду чего, выворот колес смарта позволяет разворачивать автомобиль вокруг своей оси буквально на месте. Благодаря такому вывороту колес, автомобиль может двигаться боком в любую из сторон: фронт автомобиля будет направлен вперед, однако движение будет происходить влево или вправо, строго перпендикулярно.
Фолкеркское Колесо в Шотландии - первый в мире вращающийся судоподъёмник, сооруженный в 2002 году, соединяет каналы Форт-Клайд и Юнион. Диаметр судоподъёмника составляет 35 м, само сооружение состоит из центральной оси длиной в 100 м и двух отстоящих друг от друга архитектурных элементов, напоминающих своими очертаниями двойной топор.
В процессе работы колесо перемещает суда между каналами, поднимая и опуская две ёмкости, наполненные водой, грузоподъёмностью 300 т каждая. Колесо вращается по своей оси на 180°.
Колеса служат не только для езды, например, на автомобиле или велосипеде, но и для развлечений в колесе обозрения и во многих других аттракционах.
Колесо обозрения — аттракцион в виде большого вертикально установленного колеса, к ободу которого прикреплены кабинки для пассажиров. Колёса обозрения есть во многих парках развлечений и других местах.
Карусель представляет собой механизм, вращающийся вокруг своей оси. Она расположена вертикально либо под уклоном от вертикали не больше 5°.
В качестве посадочных мест выступают сидения, платформа или просто поручни. Сидения крепятся к полу, к центральной стойке или подвешиваются к крыше.
Все конструкции проектируются на металлической оси с опорой на подшипники. Благодаря этому карусель вращается бесшумно и плавно.
Виды детских каруселей:
- С вращающимися креслами. В такой карусели отсутствует сплошная платформа. На центральной оси размещена опорная конструкция. С ней жестко соединены балками сидения или поручни, которыми оборудованы посадочные места, равномерно распределенные по окружности.
- С вращающейся платформой. На внешней стороне сплошной вращающейся платформы размещены посадочные места. По другому варианту конструкции дополнительные сидения или поручни жестко закреплены на платформе (центральной оси).
- Вращающийся гриб. В этой карусели к нижней стороне опорной вращающейся конструкции жестко прикреплены посадочные места. Поручни имеют вид кругового замкнутого кольца.
- «Планирование в воздухе». Посадочные места зафиксированы на подвесных гибких элементах снизу опорной вращающейся конструкции. Гибкими элементами подвеса могут быть цепи или тросы. Посадочные места на них располагаются на одной высоте по отношению к игровой площадке.
- С движением по круговой колее. На этой конструкции перемещение происходит по волнистой или ровной круговой колее. Педали или рукоятки привода вращаются ногами или руками ребенка. Сами педали расположены на ведущем колесе. Такая карусель не просто развлечение, но отличная возможность физического развития ребенка.
- Вращающийся диск. Он имеет большой диаметр и наклонную ось вращающейся платформы. Во вращение карусель приводит сила тяжести при перемещении детей по платформе.
Проанализировав собранную информацию, мы решили создать свой мини-парк аттракционов, составной частью которых является колесо. Свою работу мы представляем в виде презентации – видеоролика, содержащего как материалы описательного характера, так и отражающего этапы практической работы.