Действующая макет Водянного вакуумно-насосного двигателя

МБОУ гимназия имени Ф.К. Салманова «Научно­практическая конференция молодых исследователей  «Светочи России»  «Водяной вакуумно ­ насосный двигатель» Выполнил: Ученик 7Б класса Бузаджи  Александр                                                                                             Учитель: Федоров В.Л.Город Сургут 2017 год. Содержание I.   Введение…………………………………………………………………..3 II. Теоретическая часть………………………………………………………....3­ 7            III. Практическая часть…………… ……………………………………..    8­9            IV. Вывод…………………………………………………………………… 9­10            V. Список использованной литературы…………………………….......... 10                   VI Приложение1,2,3…….......................……………………………  11­15I. Введение Проблема создания экологически чистого двигателя меня всегда интересовала. В будущем   я   собираюсь   связать   свою   жизнь   с   миром   техники   и   электроники. Проблема   загрязнения   окружающей   среды   двигателями   внутреннего   сгорания очень   актуальна  для   жителей   городов.  Электродвигатели   требуют   затраты  на электроэнергию и привязаны к источникам электроэнергии. Ученые придумали водородные двигатели, но они сложны и затратны. Чудо двигатель Николы Тесло в   наше   время   никто   воспроизвести   не   может.   Поэтому   в   последнее   время большое   внимание   уделяется   разработке   двигателей   на   основе   физических принципов.   Зная,   как   страдает   здоровье   людей,   животных   и   растений   от загрязнения   воздуха   и   почвы   выхлопными   газами   я   мечтал   изобрести экологически безвредный двигатель. Проанализировав известные мне физические принципы   движения   и   перемещения,   я   попытался   их   скомбинировать   в замкнутую   цепь   и   изготовить   действующий   макет   принципиально   нового экологически безопасного двигателя. Который будет:  во­первых ­  прост в изготовлении; во­вторых – будет разработан на принципах вакуумной камеры; насоса, струи воды,     передаточного   отношения   зубчатого   механизма;   противовесов;   и клапанной системы; в­третьих – будет недорогим; в­четвёртых – будет хорошим образцом для изготовления водяного вакуумно­ насосного двигателя; в­пятых  ­ будет практичным. Для этого я поставил себе цель: спроектировать и изготовить действующий макет «Водяного вакуумно­насосного двигателя». Задачи: 1. Изучить  информацию по теме 2.Исследовать   принципы   работы   кривошипно­шатунного   механизма;   ручного насоса   для   скважин;   сердечно­сосудистой   системы   человека;   мельничного водяного колеса; клапанной системы; противовесов; коробки передач.3. Анализировать и систематизировать знания изученного материала в замкнутую систему передачи вращательного и поступательного движения. 4. Разработать макет «водяного вакуумно­насосного двигателя» а) Выбрать способ управления макетом б) Подобрать материалы в) Собрать макет 5. Испытать действующий макет в естественных условиях 6. Сделать выводы. II.Теоретическая часть Многие изобретатели безуспешно пытались изобрести «Вечный двигатель».  Однако благодаря их усилиям накопилось много интересных  теоретических и практических наработок. Факты для размышления   Что, как  не вечный двигатель представляет собой работа системы  кровообращения в организме человека. Если  вести правильный образ жизни,  при котором на смену отмершей клетки будет рождаться такая же здоровая  клетка – вот Вам и вечный двигатель. По библии первый человек жил на земле около 1000 лет.                           Схема системы кровообращения человекаСердце­ четырехкамерный насос, толкающий и всасывающий кровь;  сердечные клапана – регулируют направление движения крови, давление в  сосудах и создают вакуум для всасывания венозной крови; сосуды разного  диаметра­ усиливают или уменьшают давление крови при ее циркуляции.   В Журнале «Техника молодежи « в 80е годы опубликовывалась статья о  практическом применении вакуумного насоса для поднимания воды из реки  на дачу расположенной на 5 метров выше  уровня реки.   На дачах поднимают воду с десятка метров, из пробуренных скважин, на  поверхность земли, с помощью ручного насоса «качка» ­ разработанного на  основе поршневой системы и рычага. Падающая вода крутит колесо и жернова мельниц и турбины электростанций.   Из курса физики известно, что если из одного, из двух сосудов с водой  соединенных между собой трубкой вылить воду, то она пополнится из другого до одинакового уровня. А если эти сосуды будут герметичны, то  образующийся вакуум, втягивает в себя порцию воды равную вылитой порции.   Из курса Технологии известно, что передавая вращение с зубчатого колеса  меньшего диаметра на колесо большего диаметра можно увеличить мощность  и наоборот увеличить скорость вращения передавая вращение с зубчатого  колеса большего диаметра на колесо меньшего диаметра.   Также известно, что если сместить центр тяжести на колесе за счет  противовеса, то при его вращении можно увеличить центробежную силу в  определенном моменте вращения.      Проанализировав данную информацию, мне захотелось ее  систематизировать, в замкнутую систему передачи вращательного и  поступательного движения и заново проанализировав  провести испытание на  макете. Основная часть   Из герметичного  сосуда с водой поднятого на высоту вытекает вода и  крутит колесо с лопастями. Этот сосуд герметично соединен с другим  сосудом с водой, поэтому он будет пополняться водой из второго сосуда.(образующийся вакуум затягивает воду). Можно  замкнуть эту цепь, так, что  бы вытекаемая  из первого сосуда вода,  после вращения колеса попадала во  второй сосуд. 1 Н2О 2 Рисунок №1 Напрашивается вопрос, а хватит ли силы для подъема воды на высоту первого сосуда и силы струи,  позволяющего крутить колесо?  Не будем напрягаться в расчетах,  а просто включим в эту цепь насос,  приводимый в движение от вала на котором неподвижно закреплено колесо, с  лопастями вращаемое струей воды и герметично соединим его с первым  сосудом. Насос представляет собой­ поршень двигающийся в цилиндре по  принципу работы кривошипно­шатунного механизма.   1 Н2О 2Н2О Рисунок №2 Проанализируем принцип работы:  1) вода вращает  колесо неподвижно насаженное на вал 2) вал,   вращаясь,   приводит   в   поступательное   движение   поршень   через кривошипно­шатунный механизм 3) поршень идет вниз и тянет воду на себя, помогая поднимать воду в первый сосуд, и  проталкивает воду во второй сосуд  4) двигаясь   вверх,   поршень   толкает   воду   в   обратном   направлении, создавая давление в первом сосуде, и усиливает струю воды крутящую колесо с лопастями.    Чтобы вода не вытекала под давлением поршня из первого сосуда во второй сосуд, поставим между ними клапан пропускающий воду только в одном направлении. Чтобы   увеличить   мощность   поступательного   движения   поршня, поставим   перед   кривошипно­шатунным   механизмом,   шестереночный механизм усиления мощности  (с  меньшей шестерни на большую и так несколько раз ­ коробка передач). Можно вращающийся вал соединить с генератором тока и получаемую энергию использовать для нагревания воды усиливая давление (вода при нагревании   расширяется),   можно   эту   энергию   подвести   к электродвигателю,   который   будет   увеличивать   скорость   и   мощность поступательного движения поршня в этой системе.      На колесе и валу  можно установить уравновешенные противовесы, помогающие увеличивать центробежную силу вращения в нужной точке поворота колеса и расположения поршня.  1 Н2О2 Н2О Рисунок №3 III.Практическая часть    Мои возможности и способности очень ограничены возрастными и  социальными условиями, но моя идея интересна, оригинальна и гуманна.           Разработать водяной вакуумно­насосный двигатель мне пока не под силу, а  сделать макет такого двигателя, показывающий принцип его работы я могу. Описание работы Для работы понадобились: Материалы: 1. Доска 30*200*500 мм 2. Тонколистовой метал толщиной 0,2­0,3 мм 3. Брусок 25*25*700 мм 4. Брусок 70*70*700 мм 5. Круглая коробка из­ под чипсов 6. Клей 7. Краска аэрозольная 8. Брусок 60*150*500 мм 9.  Гвозди и шурупы различного размера 10. Шканты 6*30 мм 11. Соединительные шланги 12. Клей «Момент»  13 Пластиковая ёмкость из­ под воды  Инструменты и приспособления: 1. Разметочные инструменты  2. Ножовка 3. Набор напильников 4. Ножницы по металлу5. Сверла (набор) 6. Сверлильный станок 7. Токарный станок по обработке древесины 8. Молоток 9. Набор отвёрток Приготовив всё необходимое, я  приступил  к работе. 1. Выточил вал диаметром 15 мм на СТД­120М  2. Выточил поршень диаметром 60 мм на СТД­120М  3. Выточил конус на СТД­120М и изготовил из него шатун  4. Выточил вал диаметром 7 мм на СТД­120М и изготовил поршневой палец и шейку для шатуна 5. Из   остатков   заготовки   для   поршня   изготовил   щечки   кривошипно­ шатунного механизма 6. Собрал кривошипно­шатунный механизм и закрепил его на валу 7. Изготовил цилиндр из коробки от  чипсов и вставил в него поршень 8. Из бруса 60*150 мм изготовил головку цилиндра, выточив углубление под поршень на СТД­120М 9. Из бруса 60*150 мм изготовил колесо на СТД­120М и пропилил в нем  прорези под лопасти 10. Из ТЛМ 0,3 мм изготовил лопасти и закрепил их на колесе 11. Из ТЛМ 0,3 мм изготовил поддон 12. Из доски 30*200*500 мм изготовил основание макета 13. Из бруса 60*150 мм изготовил стойки и просверлил в них отверстия под вал. 14.  Собрал   макет,   скрепляя   детали   шурупами,   гвоздями,   клеем   и шкантами. Экономические расчёты:  Доска 30*200*500 мм­ 105 руб.  Тонколистовой метал толщиной 0,2­0,3 мм 1*1 м­ 96 руб.  Брусок 25*25*700 мм­ 50 руб.  Брусок 70*70*700 мм­ 280 руб.  Мелкие расходы­ 200 руб.  Брусок 60*150*500 мм­ 105­ 205 руб.  11. Соединительные шланги 5 м­ 340 руб. Итого:  1276 руб. IV. Вывод: Исследовав принципы работы кривошипно­шатунного механизма; ручного насоса для   скважин;   сердечно­сосудистой   системы   человека;   мельничного   водяного колеса; клапанной системы; противовесов; коробки передач.Проанализировал   и   систематизировал   знания   изученного   материала   и спроектировал замкнутую систему передачи вращательного и поступательного движения. Я, спроектировал, изготовил и испытал действующий макет «водяного вакуумно­ насосного двигателя». Таким образом, я добился поставленной цели. Наглядное   пособие   для   изучения   работы   двигателя   внутреннего Для проведения разработки и создания водяного вакуумно­ насосного Наглядное   пособие   изучения   действия   двух   герметично   соединенных Созданную модель можно использовать как: l сгорания и колеса мельницы. l сосудов с водой.  l двигателя  Считаю,   что   человек   всегда   должен   развиваться,   пусть   даже   начиная   с простых на первый взгляд работ как, моя сейчас. Я  изготовил и могу продемонстрировать работу системы передачи  вращательного и поступательного движений на изготовленном нами макете   «Водяного вакуумно­насосного двигателя». 2017 год назван в России годом «Экологической безопасности».    Как патриот своей страны, мою разработку я посвящаю году  «Экологической безопасности» в России. Чтобы изготовить водяной вакуумно­ насосный двигатель,   нужен производственный цех­лаборатория. Необходимы точные  механические расчеты. Таких возможностей у меня нет. V. Литература и Интернет­ ресурсы: 1. Шпаковский В.О. «Для тех, кто любит мастерить». М., Просвещение,  ­  shatunnyj    ­  mehanizm    /  1990г. 2. http://     krivoshipno     3. https://yandex.ru/images/ 4. https://easy­physic.ru/soobshhayushhiesya­sosudy/ 5. https://sadovodu.com/2016/12/ 6. https://yandex.ru/search/?tex 7. П27  Физика. 7 кл. : учебник для общеобразовательных учреждений/ А.В.   Перышкин.   –   2   издание,   стереотип.   –   М.:Дрофа,2013.­221, [3]С,:Ил 8. https://yandex.ru/images/search?text 9. https://yandex.ru/images/search?text= 10.https://yandex.ru/images/search?p=Приложение 1 Как работает сердце Для перекачки крови через сердце в его камерах происходят чередующиеся  расслабления (диастолы) и сокращения (систолы), во время которых камеры  наполняются кровью и выталкивают ее соответственно.Правое предсердие сердца получает бедную кислородом кровь по двух  главным венам: верхней полой и нижней полой, а также из более мелкого  венечного синуса, который собирает кровь из стенок самого сердца. При  сокращении правого предсердия кровь через трехстворчатый клапан попадает в правый желудочек. Когда правый желудочек достаточно наполнится  кровью, он сокращается и выбрасывает кровь через легочные артерии в малый  круг кровообращения. Кровь, обогащенная кислородом в легких, по легочным венам попадает в  левое предсердие. После заполнения кровью левое предсердие сокращается и  через митральный клапан выталкивает кровь в левый желудочек. После заполнения кровью левый желудочек сокращается и с большой силой  выбрасывает кровь в аорту. Из аорты кровь попадает в сосуды большого круга кровообращения, разнося кислород ко всем клеткам тела. Клапаны сердцаКлапаны действуют как ворота, давая крови возможность переходить из  одной камеры сердца в другую и из камер сердца в связанные с ними  кровеносные сосуды. В сердце имеются следующие клапаны: трехстворчатый,  легочный (легочного ствола), двустворчатый (он же митральный) и  аортальный. Трехстворчатый клапанТрехстворчатый клапан расположен между правым предсердием и правым желудочком. При открытии этого клапана кровь переходит из правого  предсердия в правый желудочек. Трехстворчатый  клапан предотвращает обратный ток крови в  предсердие, закрываясь во время сокращения  желудочка. Само название этого клапана говорит о том, что он состоит из трех створок. Клапан легочной артерии При закрытом трехстворчатом клапане кровь в  правом желудочке находит выход только в  легочный ствол. Легочный ствол делится на левую  и правую легочные артерии, которые идут  соответственно в левое и правое легкое. Вход в  легочный ствол закрывается легочным клапаном.  Легочный клапан состоит из трех створок, которые открыты в момент сокращения правого желудочка  и закрыты в момент его расслабления. Легочный  клапан позволяет крови попадать из правого  желудочка в легочные артерии, но предотвращает  обратный ток крови из легочных артерий в правый  желудочек. Двустворчатый клапан (митральный клапан) Двустворчатый или митральный клапан регулирует ток крови из левого предсердия в левый  желудочек. Как и трехстворчатый клапан, двустворчатый клапан закрывается  в момент сокращения левого желудочка. Митральный клапан состоит из двух  створок. Аортальный клапан Аортальный клапан состоит из трех створок и закрывает собой вход в аорту.  Этот клапан пропускает кровь из левого желудочка в момент его сокращения  и препятствует обратному току крови из аорты в левый желудочек.                                                                                                                                                                                                                      Приложение 2                                               Колесо мельницыПриложение 3