Проект: «Рациональное использование солнечного тепла и энергии путём обогрева воды».

Автор: Сакаев Эрик Анварович и Молякин Никита Вадимович.

Образовательное учреждение: Республика Казахстан; Город Алматы; Специализированный Лицей №165.
Научный руководитель: Кронгарт Борис Аркадьевич. Учитель СЛ №165.

Цели:Использование солнечного тепла с целью обогревать холодную воду для использования в быту.

Основной текст в приложенном файле.
Актуальность данного исследования заключается в том, что можно использовать солнечное тепло для обогрева воды, которая будет в дальнейшем употребляться в быту. То есть принимать душ, мыть посуду и прочие бытовые потребности. Учитывая острые экологические и экономические проблемы в наше время использование данного проекта будет очень кстати, что позволит сократить расходы на горячую воду, которая, между прочем, гораздо дороже холодной.
Учитывая, что во многих поясах земного шара светлое врмя суток достаточно длинное – можно использовать данную систему, лишь обеспечив доступ к прямым солнечным лучам. Это позволяет давать ей нагреваться в течении некоторого времени и дальше использовать по назначению. Данная технология не прорыв в науке, но и редкость. Есть аналоги в Европейских странах, но их себестоимость гораздо дороже предложенного варианта в моём проекте.
Итоги исследования впечатляют. В летнее время мы установили данную систему в селе Узбекистана. Так как летом средняя температура воздуха составляет 40 градусов по Цельсию – вода нагревалась до высокой температуры. Использовать её без смешивания с холодной водой – вызывало проблемы, так как люди получали неприятные ощущения во время её применения. Температура здорового человека – 36,6 градусов по Цельсию, а температура воды прошедшая через данное “сооружение” – 50 градусов по Цельсию, а то и выше. Используя такой вид получения горячей воды природным путём мы смогли полностью отказаться от горячей воды в летний период. Но в зимний период горячая вода необходима для отопления помещения.
Литература:

1. Григорий Самуилович Ландсберг, Элементарный учебник физики: I, II, III тома.

Рванова Людмила Юрьевна, 11 класс, областная специализированная школа-лицей для одаренных детей ЛОРД, г. Петропавловск, Республика Казахстан

Руководитель: Грызов Иван Валентинович, учитель информатики областной специализированной школы-лицея для одаренных детей ЛОРД

Актуальность исследования. В современное время в астрономии широко используются телескопы, снабженные матрицами для цифровой фиксации результатов наблюдения. Эти телескопы снабжены системой гидирования, позволяющей получать изображение одного участка звездного неба с высокой точностью позицирования. Полученные серии фотографий позволяют определить временные изменения яркости астрономических объектов, находить объекты, меняющие свои координаты на звездном небе (спутники, метеоры и т. п.), оценивать влияние атмосферы на наблюдения. В связи с вышесказанным, актуальной является задача создания программных средств, автоматизирующих решения подобных задач. В нашем распоряжении оказались серии фотографий участков звездного неба созвездия Кассиопеи через равные промежутки времени на телескоп «Halfman», расположенный в обсерватории гимназии «Самопознание» фонда «Бобек», г. Алматы (рис. 3).  Перед нами была поставлена задача автоматизированного нахождения объектов с переменной яркостью на данных сериях фотографий.

Цель исследования: разработка и апробация системы анализа динамики светимости переменных звезд на основе алгоритмов компьютерного зрения.

Для реализации цели нами были поставлены следующие задачи.

1. Изучение теоретического материала, связанного с переменными звездами.
2. Ознакомление с алгоритмами обработки фотографий звездного неба.
3. Разработка системы для обработки серий фотографий одного участка неба.
4. Пробная эксплуатация системы и анализ полученных результатов.

Значимость и новизна исследования. Автоматизирован процесс нахождения переменных звезд на участке звездного неба по серии фотографий. Созданное программное обеспечение может быть применено в астрономических обсерваториях для решения задачи поиска звезд переменной яркости. 

Координатная система на фотографиях взята внутренняя, так как мы не имеем достаточного количества информации для привязки к небесной системе координат.

В процессе работы нами был выработан следующий алгоритм обработки полученной серии фотографий.

1. Удаление шума.
2. Обнаружение объектов, определение координат точек с наибольшей яркостью.
3. Сравнение яркостей объектов с аналогичными координатами на других фотографиях.

Имеющиеся в нашем распоряжении фотографии довольно хорошего качества, но с высоким уровнем шума, который необходимо удалить, иначе система примет этот шум за звезду и будет работать некорректно. Для удаления шума мы берем первую фотографию и переводим ее в черно-белый формат пороговым методом (рис. 4).

Нами был использован следующий алгоритм обнаружения объекта.

1. Перевод изображения в ч/б с удалением шума.
2. Сканирование изображения в вертикальном направлении.
3. После нахождения белой точки осуществление поиска в горизонтальном направлении в обе стороны и нахождение границ светлой области.
4. Поиск границ области в вертикальном направлении.
5. Нахождение координат центра полученной прямоугольной области.

По сути, нашей задачей является «окружение» изображения звезды прямоугольной оболочкой и нахождение центра этой области (рис. 5). Нахождение звезд производится на обработанной копии первой фотографии. Координаты звезд запоминаются и далее применяются для нахождения яркостей на каждой фотографии.

Полученные данные (рис. 6) обрабатываются написанной нами программой на языке Object Pascal с целью получения среднего значения и максимального отклонения, отбрасываются звезды с малым процентом отклонения от средней яркости. Взятые условные единицы яркости переводятся в логарифмическую шкалу. Для создания программы использована среда разработки Lazarus (рис. 7, 8).

Итоги исследования. В процессе пробной эксплуатации на основе имеющихся исходных данных были сделаны следующие выводы.

1. На основе имеющихся в нашем распоряжении средств разработки с открытым кодом возможно создание программного обеспечения для обработки астрономических фотографий.
2. Выбранные алгоритмы и технические решения показали достаточно высокую эффективность и скорость работы.
3. Большое влияние на результат обработки оказывает качество исходного материала, а также погодные условия в месте наблюдения.
4. К сожалению, из-за отсутствия временной разметки в исходных фотографиях можно говорить лишь о возможности оценки вероятности того, что звезда является переменной, но созданная программа позволяет отобрать звезды-кандидаты для дальнейшего исследования.

Созданное программное обеспечение может быть использовано в астрономических обсерваториях для решения задачи поиска звезд переменной яркости по серии фотографий участка звездного неба. 

Cписок литературы

1. Переменные звезды. Классификация и характеристики. – http://innotechnews.com/reviews/615-peremennye-zvjozdy-klassifikatsiya-i-kharakteristiki (Актуальная дата 10.10.2015).
2. А. В. Засов. Глоссарий. – Astronet.ru. http://www.astronet.ru/db/msg/1188527 (Актуальная дата 23.09.2015).
3. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии. М.: Едиториал УРСС, 2004.
4. Алексеев Е.Р. FreePascal и Lazarus. Учебник по программированию. М.: ALT Linux; Издательский дом ДМК-пресс, 2010.
5. Алексеев Е.Р., Чеснокова О.В., Кучер Т.В. Самоучитель по программированию на Free Pascal и Lazarus. – Донецк: ДонНТУ, Технопарк ДонНТУ УНИТЕХ, 2009.
6. Документация по Lazarus. – http://www.lazarus-ide.org/ (Актуальная дата 25.09.2015).
7. Документация по ImageMagik. – http://www.imagemagick.org/ (Актуальная дата 25.09.2015).

Тезисы доклада

Исследование устройств для создания подъемной силы с использованием эффектов несимметричного обтекания вращающихся тел воздушной средой

Дмитриенко Даниил Богданович
Центр творческого развития и гуманитарного образования для одаренных детей «Поиск», г. Ставрополь

Научный руководитель: Федоров Олег Леонидович
доцент, кандидат технических наук

Данная работа относится к области исследования аэродинамических характеристик осесимметричных тел, вращающихся в неподвижной вязкой несжимаемой среде.

При выборе темы исследования был проведен аналитический обзор уже существующих работ в этой области. Так в книге Л.А. Дорфмана подробно описаны причины возникновения несимметричного обтекания плоского диска потоком воздуха, а также приведены результаты опытных исследований, согласующихся с расчетными формулами [1]. Однако, не были рассмотрены другие, более сложные формы дисков, (например плоско-выпуклый  или выпукло-вогнутый) и недостаточно исследованы энергетические характеристики подобных тел вращения.

Актуальность исследования

 Данной области исследования посвящен ряд работ[1-5], однако, недостаточно изучены характеристики обтекания тел, симметричных относительно  оси вращения, потоком воздуха,  в частности, выпуклых дисков сложных конструкций. Именно эти устройства будут объектом данного исследования. Практический интерес также представляет обтекание тел потоком вязкой несжимаемой жидкости или газа в ограниченном или полуограниченном пространстве (эффект Коанда). Эффект несимметричного обтекания вращающегося осесимметричного тела воздушной средой, выражающийся в появлении подъемной силы, может иметь место только если форма тела несимметрична относительно плоскости вращения.  Поэтому такой объект может представлять собой новый вид движителя и использоваться в беспилотных летательных аппаратах или летательных аппаратах легкой и сверхлегкой  авиации. Важным видится выбор оптимальных параметров, определяющих движение и форму тела движителя, с целью улучшения его энергетических характеристик. Этими параметрами могут быть радиус диска, радиус его кривизны, угловая скорость вращения, а также совершенно новые элементы, усложняющие конструкцию диска. Таким образом, данное исследование представляет научный интерес, поскольку расширяет область наших знаний в теоретической и прикладной аэродинамике и может являться перспективным для авиастроения.

Цель исследования

К целям данного исследования относятся:

1. Разработка модели устройства для создания подъемной силы с использованием аэродинамических эффектов несимметричного обтекания вращающихся тел воздушной средой.
2. Нахождение зависимостей определяемых энергетических характеристик – тяги (подъемной силы), потребляемой мощности, и энерговооруженности от определяющих параметров, и рассмотрение перспектив для создания устройств натурального размера ― беспилотных и пилотируемых летательных аппаратов.

Постановка задачи

Основной задачей исследования является экспериментальное определение зависимостей подъемной силы (тяги) и потребляемой мощности от формы вращающегося устройства (движителя), а также угловой скорости его вращения. Не менее важным представляется нахождение аналитической зависимости энергетических характеристик движителя от параметров его вращения и оптимальной конструкции его устройства, соответствующей наиболее выгодным энергетическим характеристикам. Параметром вращения является угловая скорость ω, а энергетическими параметрами, как уже говорилось выше, - подъемная сила (тяга) Т, потребляемая устройством мощность N и энерговооруженность q. Энерговооруженность (удельная тяга) – это отношение подъемной силы, создаваемой движителем, к мощности, затрачиваемой на его вращение . Вращение движителя происходит в неподвижной среде. Таким образом, энергетические характеристики определялись в режиме работы на месте устройства для создания подъемной силы. Экспериментальное исследование зависимости  энергетических характеристик от угловой скорости вращения и различной геометрической формы проводилось на четырех моделях движителей и проводилось сравнение с моделью двухлопастного воздушного винта постоянного шага и ширины лопастей с помощью экспериментальной установки, показанной на рис. 1 Приложения. Определены спектры обтекания моделей воздушной средой. Результаты исследований показаны на рис.2 – 14 приложения.

В работе были найдены аналитические зависимости энергетических характеристик от определяющих параметров и проведено их сравнение с полученными экспериментальными данными. Определена оптимальная модель дискового движителя (модель4).Найдены возможности уменьшения момента трения диска (потребляемой мощности) за счет конструктивных мероприятий (постановка дополнительного диска). В исследовании использовались методы математических и физических моделей, приближений, анализа размерностей и теории подобия, пропорциональных оценок.

Проведены оценочные расчеты движителя натуральных размеров применительно к беспилотному летательному аппарату и проведено сравнение с воздушным винтом натуральных размеров, найдено, что дисковый движитель имеет преимущество по сравнению с винтом по энерговооруженности, а также по потерям тяги на обдув конструкции. Определены пути дальнейших исследований для повышения энергетических характеристик движителя.

Итоги исследования

На основании проведенного исследования можно сделать вывод о том, что использование устройств для создания подъемной силы, за счет эффектов несимметричного обтекания тел вращения потоком воздуха, является перспективным направлением в авиастроении. Энергетические характеристики исследуемых моделей превосходят энергетические характеристики существующих аналогов, что было доказано экспериментально. Предложенные направления конструктивных решений позволят продолжить исследования в данной области с целью нахождения еще более выгодных решений для подобных устройств и, возможно, создания новых типов летательных аппаратов. 

Литература

1.Дорфман Л.А. Гидродинамическое сопротивление и теплоотдача вращающихся тел. М.: Физматгиз, 1960. С. 15-16.

2.Мартынов А.К. Прикладная аэродинамика. М.: Машиностроение, 1972. 448с.

3.Физическая энциклопедия под редакцией А.М. Прохорова. т.1 М.: Советская энциклопедия, 1988. С.160-170.

4.Краснов Н.Ф. Аэродинамика тел вращения. М.: Машиностроение, 1964. 567с.

5.Шайдаков В.И. Аэродинамика винта в кольце. М.: Изд-во МАИ, 1996.88с.

ТЕЗИС

РАСЧЕТ НОРМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ОБОЛОЧКАХ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

Коновалов Андрей Валерьевич;

Руководитель: Князев Александр Александрович,

кандидат физмат наук, доцент, учитель физики МАОУ "ФТЛ №1".

МАОУ «Физико-технический лицей №1», г. Саратов.

Актуальность исследования

При создании летательных аппаратов широкое применение получили тонкостенные конструкции. Они представляют собой удлиненные оболочки цилиндрической или конической формы с произвольным контуром поперечного сечения. Точный расчет подобных конструкций представляет сложную и громоздкую задачу. Поэтому в инженерной практике находят широкое применение прикладные методы расчета, базирующиеся на ряде допущений. В данной работе излагается один из таких методов. Эта часть теории называется теорией оболочек.

В проделанной работе приводится лишь часть допущений, перекликающихся с решенными задачами касающуюся расчета нормальных напряжений на примере стального стержня, на которого действует поперечная нагрузка.

Полученные для вычисления нормальных напряжений в сечениях тонкостенных конструкций формулы, позволяют довольно просто рассчитывать нагрузку в сложных пространственных конструкциях. 

Цель исследования

Целью исследования  является демонстрация того, как используя столь простые представления  из школьной физики можно решать более сложные задачи, например, расчёты  напряжений в оболочках авиационных конструкций, крыла самолёта и его фюзеляжа.

1. Изучение теоретического материала из дисциплины «Сопротивление материалов».
2. Ознакомление с основными методами решения задач по сопромату.
3. Вывод формул для вычисления нормальных напряжений в сечениях тонкостенных конструкций.
4. Решение задач, направленных на определение нормальных напряжений в поперечных сечениях шпангоутов и плоских рам, на основе изученных материалов.
5. Получение навыка построения эпюр.
6. Проведение сравнительного анализа, и заключение вывода о состоятельности выбранного алгоритма.

Значимость и новизна исследования

Новизна представленного исследования, в понимании автора доклада, состоит в том, что рассматриваемый материал выходит за пределы школьной программы и углубляет его представления о применении статики в частности, в самолетостроении.

Итоги исследования

Изложена балочная теория расчета тонкостенных оболочек, используемых в конструкциях современных летательных аппаратов.

Получены формулы для вычисления нормальных напряжений в сечениях тонкостенных конструкций.

Решены задачи, направленные на определение нормальных напряжений в поперечных сечениях шпангоутов и плоских рам. В частности:

1. Построены эпюры продольных сил.
2. Построены эпюры нормальных напряжений.
3. Определено перемещение свободного конца бруса.

В самостоятельной работе приведены соответствующие рассуждения и справочные материалы для их определения.

Список используемой литературы:

Добронравов В.В. Курс теоретической механики: учебник для вузов. – изд. 3-е, перераб. – М.: Высшая школа, 1974.

Кан С.Н. Cтроительная механика оболочек / С.Н. Кан. – М.: Машиностроение,1966.

 Страхов Г.И., Чунарева Н.Н. Строительная механика самолета. – М.:МИИГА, 1983.

Строительная механика летательных аппаратов: учебник для авиационных специальностей вузов / под ред. И.Ф. Образцова. – М.:Машиностроение,1986.

Комплексный анализ рабочих характеристик двух модификаций бесклапанного прямоточного воздушно-реактивного двигателя

В.В.Азарова МБОУ - лицей №22, г Орел, Россия. 

Научные руководители:И.С.Головкин, педагог дополнительного образования,  Дом детского творчества Заводского района г. Орла, Л.А.Азарова, заместитель директора, МБОУ-СОШ №6 г.Орла

Цель работы:

• Изготовить усовершенствованную модель бесклапанного пульсирующего воздушно-реактивного прямоточного двигателя, изучить принцип его работы, сравнить рабочие характеристики с первоначальным образцом ПуВРД, работающего по принципу Локвуда - Хиллера.
• Проанализировать рентабельность нетрадиционного применения бесклапанных прямоточных пульсирующих воздушно-реактивных двигателей в современной промышленности.    

Актуальность исследования:

С приходом турбореактивных двигателей бесклапанные пульсирующие воздушно-реактивные двигатели стали не состоятельны в "большой" авиации. Но правда ли, что бесклапанные ПуВРД себя изжили?

Задачи:

Создание второго двигателя с улучшенными рабочими характеристиками по сравнению с уже изготовленным двигателем, работающим по принципу Локвуда-Хиллера, а также нахождение нестандартного применения  ПуВРД, в котором эта категория двигателей была бы состоятельной.

Значимость и новизна исследования:

Самым известным ПуВРД на сегодняшний момент является двигатель, работающий по принципу Локвуда-Хиллера, но, сделав и проанализировав его прототип, мы нашли некоторые недостатки. Поэтому создание нового улучшенного двигателя позволит расширить возможности данной категории двигателей и обеспечит их устойчивость на российском рынке.

Ход исследования

Проведя теоретическое и практическое исследование U-образного прототипа бесклапанного воздушно-реактивного двигателя, работающего по принципу Локвуда-Хиллера, в нем было выявлены некоторые недостатки.

Поэтому было решено исправить недостатки в конструкции данного двигателя: создать бесклапанный воздушно-реактивный двигатель с улучшенными рабочими характеристиками по сравнению с U-образным двигателем, работающим по принципу Локвуда-Хиллера.

Сравнивая основные характеристики построенных двигателей, можно сказать, что изменения в конструкции Локвуда-Хиллера дали положительные результаты. Для изготовления второго двигателя была использована сталь меньшей толщины, что значительно уменьшило массу двигателя. Из-за оптимального соотношения размеров камеры сгорания к воздухозаборнику было обеспечено большее поступление топливовоздушной смеси в камеру сгорания, и, как следствие, тяга выросла больше, чем в 2 раза; уменьшился расход потребляемого топлива; увеличилось число циклов в секунду. Поэтому КПД двигателя увеличилось с 5% до 10%.

Нетрадиционное применение ПуВРД

Постоянно повышающиеся налоги на отопление заставляют задуматься над созданием прибора, который бы хорошо грел и при этом потреблял мало топлива. Такой прибор уже давно существует - это масляная печь, работающая на тяжелом, плохо горящем и сильно загрязненном топливе сложного состава. Для гаража – оптимальный вариант.

Сделать из прямоточного бесклапанного ПуВРД масляную печь совсем нетрудно. Достаточно лишь изменить конструкцию воздухозаборной трубы и использовать при изготовлении металл с очень высокой термоустойчивостью и  толщиной не менее 4 мм

Выводы:

• Изготовлена и испытана усовершенствованная модель бесклапанного пульсирующего воздушно-реактивного прямоточного двигателя.
• Проанализированы рабочие характеристики двух модификаций ПуВРД: выпрямленный двигатель показал улучшенные рабочие характеристики. U- образная модификация двигателя из–за небольших габаритов будет удобнее в эксплуатации.
• Проанализирована рентабельность применения двигателей  в современной промышленности.
• Анализ нетрадиционного применения ПуВРД показал, что возможно расширить спектр его использования в жизни.                                              

Литература:

• Соболев Д. А. «История самолётов. Начальный период» —  М.: РОССПЭН, 1995
• Рольф Вилле "Постройка летающих моделей-копий", перевод с немецкого В.Н. Пальянова, Издательство ДОСААФ СССР, Москва 1986
• Журнал «Популярная механика» август 2013
•  Бородин В.А. «Авиамодельный ПуВРД», Москва, 1951
• Азарова В.В.,  «Изготовление и изучение принципа работы бесклапанного воздушно- реактивного прямоточного двигателя», материалы 3-ей Всероссийской молодежной научно-практической конференции Орловского государственного университета «МИФ-2015» (Математика – Информатика – Физика) с элементами научной школы, посвященная 70-летию Победы в Великой Отечественной войне, (http://www.univ-orel.ru/files/doc/mif_2015.pdf) 2015г. 

Автор работы: Курлыков Игорь Алексеевич, ученик 11А класса МАОУ СОШ с.БЕРДЮЖЬЕ. Руководитель:Петрулёв Пётр Николаевич

Цель : Создание плана-проекта разработки. Разработка программной (теория) и технической части. Тестирование и моделирование ситуаций и возможностей   использования.  Анализ итогов . Сравнение с моделями сторонних производителей, в данной сфере. 

Актуальность:

Проект беспилотный комплекс «Яга»  - новый взгляд и доработка, совершенствование и нововведения  в сфере программных комплексов и беспилотных летательных аппаратов.

В том числе это попытка изучить все свойства устройств ,программы и алгоритмы полёта . физику .А также изучить сферу.Данное проектное исследование  предлагает не только создание  единой базы обработки и классификации полученных данных , но и создание источника информации исследовательского направления на базе комплекса . На сегодняшний день этот комплекс является единственным в своём роде.  

Идея: создать коцепт системы предварительно изучив все что нужно , в регультате получив готовый продукт 

Методы исследования:

Способы начального исследования для получения конкретной стартовой информации для дальнейшей обработки:

1. Исследование и сравнение уже существующих беспилотных аппаратов.
2. Выявление минусов и плюсов, как программных так и технических.
3. Предположение о потребительском спросе на комплекс.
4. Расчёт ценовой характеристики.
5. Практическая нужда, в комплексах такого рода.
6. .Возможность создания производства в  масштабах страны или области для решения конкретных задач

Основные задачи которые может решить комплекс

1.Беспилотный контроль местности

2.Аэросьёмка

3.Измерение погодных условий

4.Исследование каких либо территорий и агроклиматических ресурсов

6.Работа  условиях городской среды

7.Работа в условиях низкой температуры(-30с)

8.Режим спасения . Усиление сигнала GPRS.

9.Анализ загрезнённости окружающей среды

10. Работа на месторождениях нефти и газа . А также анализ состояния труб газо – нефтепроводов.

11.Экстренное реагировани

12. Работа в системе из нескольких аппаратов

13.Дополнительные программируемые функции

Особенности ориентации комплекса является то , что  он может выполнять задачи в автоматическом режиме при этом сам выбирает путь следования.

Разработка Полётного Контроллера  CopterBrain 2  .

CopterBrain – этом плата для управления полётом , включающая всё , что нужно полётному контроллеру

Новизна

1.Объеденение исследовательского комплекса и беспилотного аппарата

2.Объединение информационной системы и комплекса

3.Уменьшение цены

4.Нововведения в конструкции беспилотных аппаратов

5.Собственное программное обеспечение

6.Автоматизация

7.Полётный контроллер CopterBrain

Итоги

Создан  программный комплекс

Проведена частичная модуляция задач (пака  TEST)

Создан первый прототип

Создан план и способы его реализации

Созданы новые устройства

Создано новое ПО

Протестирована работа прототипа в связке с системой

Список использованной литературы  

1. http://habrahabr.ru/post/227425/
2. http://www.youtube.com/user/0arduinoLab
3. http://www.youtube.com/user/AmperkaRu
4. http://www.youtube.com/user/MacPuffdog
5. http://www.youtube.com/user/tolik7772
6. http://www.youtube.com/channel/UCTXOorupCLqqQifs2jbz7rQ
7. http://arduino.ru/forum/proekty/tyazhelyi-kvadrokopter-na-arduino-mega-2560
8. http://geektimes.ru/post/256822/
9. http://cppstudio.com
10. https://ru.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B
11. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D1%8B%D0%BB%D0%BE_%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D1%91%D1%82%D0%B0

Историко-исследовательская работа на тему

«Какое будущее у аэрокосмического транспорта?»

 SpaceX — Дорога в будущее

Об истории и перспективах развития компании SpaceX

Автор: Аглеев Линар Амирович, ученик 10 класса МОБУ СОШ №2 с. Бижбуляк.

Научный руководитель: Гибатов Ильдар Рафисович, учитель истории МОБУ СОШ №2 с. Бижбуляк.

Гипотеза исследования: в будущем можно  будет использовать  проекты SpaceX  как  универсальный аэрокосмический транспорт.

Цель работы: выяснить, можно ли  для развития аэрокосмического транспорта использовать проекты Space X.

 Задачи:                                

1. Изучить историю компании;
2. Изучить эволюцию ракетоносителей SpaceX;
3. Изучить перспективы проектов

Методы исследования:

1. Изучение и анализ литературы и соответствующих сайтов в сети Интернет;
2. Анализ отчетов компании;
3. Сравнение с отечественными идеями.

Объект исследования: частная космическая компания Space Exploration Technologies

Проект SpaceX. История проекта

Путём изучения литературы и источников в сети Интернет я узнаю о проекте SpaceX, ее основателе, истории создания компании. В ходе исследований изучаю ее ракетоносители и привожу их технические характеристики, разбираю причины неудачных запусков.

Перспективы ракетоносителей SpaceX

Продолжая знакомиться со SpaceX, я выяснил, что следующим развитием ее ракет является РН Falcon Heavy — ракета сверхтяжелого класса, она будет способна доставить полностью загруженный космический корабль Dragon на Марс, или на Юпитер. Также узнаю, что в ней будет использована уникальная система перекрестной подачи топлива.

Двигатели, разработанные в компании SpaceX

Компания SpaceX в своих РН использует двигатели собственной разработки Merlin, которые  работают по схеме открытого цикла. Данная схема проста, надёжна, и  недорогая в создании и использовании, также это с большим заделом на будущее, способствует использованию многоразовых систем.  Привожу сравнение тяги двигателя с другими и их стоимость, вычисляю тяговооруженность двигателя.

Reusable — многоразовость

Исследуя ракетоносители и двигатели компании, я узнал о проекте возвращаемой первой ступени ракетоносителей  компании SpaceX. Я выяснил, что таким способом стоимость запуска снижается на ~60%. И эти средства компания может вложить в свои будущие разработки и перспективы.

Dragon

В  2004 году компания начала разрабатывать  корабль Dragon, свой первый полёт он совершил в декабре 2010 года. Уникальность Dragon заключается в возможности возвращать грузы с МКС на Землю и  это первый корабль, произведенный частной компанией, который пристыковался к МКС. Узнаю, что в перспективе корабля — уникальная миссия «Mars 2020».

Заключение

На основании всех приведенных материалов я пришел к выводу, что в будущем можно  будет использовать  проект SpaceX  для аэрокосмического транспорта.

Список использованной литературы

1. Эшли Вэнс — Илон Маск. Tesla, SpaceX и дорога в будущее. (Издательство: Олимп-Бизнес; 2015 г.; ISBN 978-5-9693-0307-2, 978-0-06-230123-9, 978-59693-0330-0)
2. В.А. Афанасьев — Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов (Издательство: М.: Изд-во МАИ.; 1994 г.; ISBN: 5-7035-0318-3)
3. В. Максимовский — «Ангара-Байкал. О разгонном ракетном модуле многоразового использования»
4. Официальный сайт SpaceX — http://spacex.com
5. Официальный YouTube-канал SpaceX — https://goo.gl/w6x3gW
6. Материал из Википедии — https://ru.wikipedia.org/wiki/SpaceX

РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ

Лелюхина Кристина Александровна

ДТДиМ, МОБУ Лицей № 5

Лелюхин Александр Сергеевич, к.т.н., доцент, ГОУ ОГУ

 

Планы, связанные с межпланетными перелетами, с предупреждением астероидной опасности, со строительством индустриального пояса вокруг Земли и лунных баз, открыли второе дыхание космонавтики. «И ни одно из возникающих ее направлений не обойдется без этих необычных машин — ракет».

Целью работы являлось изучение принципов реактивного движения и формирование навыков работы с математическими моделями физических процессов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие   задачи: познакомиться с историей отечественной космонавтики; рассмотреть физические принципы реактивного движения; исследовать с помощью приложения «Открытая физика» влияние массы топлива на конечную скорость ракеты; разработать действующую модель реактивной тележки; найти примеры устройств, пригодных для демонстрации реактивного движения.

Впервые возможность и необходимость использования ракетных двигателей для запуска человека или автоматических устройств в космическое пространство была обоснована Константином Эдуардовичем Циолковским в статье «Исследование мировых пространств реактивными приборами», опубликованной в 1903 г.

Первая советская жидкостная ракета «ГИРД-09» была создана в 1933 г. под руководством Сергея Павловича Королева по проекту М. К. Тихонравова. Двигатель ракеты работал на жидком кислороде и бензине.

Дальнейшая успешная разработка ракетно-космической техники, выполненная под руководством академика С. П. Королева, позволила осуществить в нашей стране: запуск первого в мире искусственного спутника Земли (4 октября 1957г.); полет вокруг Земли первого в мире космонавта Юрия Алексеевича Гагарина (12 апреля 1961 г.); первый в истории космонавтики выход в открытый космос космонавта Алексея Архиповича Леонова (18 марта 1965 г.); запуск межпланетных автоматических станций на Луну, Марс, Венеру.

Реактивное движение основано на принципе отдачи. В ракете при сгорании топлива газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются из сопла с большой скоростью относительно ракеты.

Формула, описывающая движение ракеты, была получена К.Э. Циолковским и носит его имя: $V=U\times \ln \left(\frac{M_0}{M}\right)$

где $\frac{M_0}{M}$- отношение начальной и конечной масс ракеты.

Из формулы Циолковского следует, что конечная скорость ракеты может превышать относительную скорость истечения газов. Таким образом, ракета может быть разогнана до больших скоростей, необходимых для космических полетов.

Для исследования реактивного движения использовалась программа «Открытая физика». С помощью математической модели были получены данные о максимальной скорости ракеты в зависимости от массы топлива, при условии, что масса ракеты без топлива равна 1 тонне, скорость истечения продуктов горения -3км/с.

Результаты представлены в таблице.

Масса топлива, т	Масса ракеты с топливом, т	Скорость ракеты, км\с
10	11	7
20	21	9.1
30	31	10.3
40	41	11.1
50	51	11.8

По экспериментальным данным было определено влияние массы топлива на конечную скорость ракеты при заданных скорости истечения продуктов горения и массе ракеты без топлива. Были найдены точки, в которых ракета достигает первой, второй и третьей космических скоростей. Далее методом подбора было определено количество топлива, обеспечивающее достижение заданных скоростей.

Было установлено, что: первая космическая скорость, равная 7,91 км/с, достигается нашей ракетой при массе топлива 13 тонн; вторая космическая скорость, равная 11,19 км/с, достигается при массе топлива 40 тонн; третья космическая скорость, равная 16,67 км/с, при заданных параметрах моделирования не может быть достигнута.

В работах И. Ньютона, относящихся к 1663 году, был найден рисунок тележки, приводимой в движение паровым реактивным двигателем.

Я решила создать реактивную тележку, подобную модели реактивной тележки Ньютона. В нее входят: топливный бак тележки, который изготовлен из яичной скорлупы; роль топлива играет вода, заполняющая топливный бак; сухое горючее обеспечивает кипение воды в топливном баке; пары воды вырываются из сопла на большой скорости и создают реактивную тягу; теплоизолирующая платформа выполнена из алюминиевой фольги и служит для защиты пластиковой платформы от перегрева.

Сначала заполняем яичную скорлупу водой, устанавливаем тележку на ровную горизонтальную поверхность, поджигаем горючее и ждем, пока оно разгорится и закипит вода. В результате кипения образуется водяной пар, давление в баке повышается. Пар, вырываясь из сопла, создает реактивную тягу. Тележка приходит в движение (рис.1).

Рисунок 1 - Тележка на реактивной тяге

В ходе выполнения исследования по выбранной теме были изучены принципы реактивного движения, получены навыки работы с математической моделью «Реактивное движение», имитирующей полет ракеты и достигнуты следующие результаты: показано, что можно гордиться решающим вкладом в теорию и практику космонавтики отечественных ученых, инженеров и конструкторов; установлено, что реактивное движение основано на принципе отдачи; скорость ракеты зависит от отношения начальной и конечной масс и от относительной скорости выбрасываемых газов; экспериментально показана возможность создания реактивной тележки, описанной в работах Ньютона.

 Список использованной литературы

1. Алексеева М.Н. Физика – юным. Книга для внеклассного чтения 7 класс. - М: Просвещение, 1980.- 113 с.
2. Великое уравнение механики. Журнал «Квант». – 2003. -№ 5, с. 35.
3. Почему именно ракета? Журнал «Квант»: - 2005. Приложение № 6. С. 142.

Тезисы доклада.

Экспериментальное исследование использования «эффекта Коанда» для создания летательных аппаратов.

Выполнила: Столярова Екатерина Александровна, уч-ся 9 «А» класса МОУ лицей № 14, г. Жуковский, Московская обл.

Научный руководитель: Осин Михаил Николаевич, доцент МФТИ, к.т.н.

1. Цель работы. Экспериментальное исследование «эффекта Коанда» и возможность его применения для создания подъемной силы в летательных аппаратах.

2. Актуальность и значимость исследования. В настоящее время, в связи со значительным прогрессом в развитии микроэлектроники, активно развивается тема создания беспилотных летательных аппаратов. Как правило, аппараты, обладающие способностью вертикального взлета и посадки, строятся по схеме несущего винта, что затрудняет их эксплуатацию в городской застройке, вблизи деревьев и линий электропередач. Указанное обстоятельство вынуждает изобретателей обращаться к созданию аппаратов, построенных по нетрадиционным схемам. Одним из возможных направлений является создание летательного аппарата, использующего «эффект Коанда» для создания подъемной силы. Одно из преимуществ данной схемы – отсутствие движущихся частей на внешней поверхности аппарата.

3. Полученные результаты. Изготовлена экспериментальная установка, представляющая собой полусферу, внутри которой в центральном канале расположен импеллер. Воздух, нагнетаемый импеллером, через кольцевую щель выдувается на внешнюю поверхность полусферы. Произведена визуализация потока методом аналогичным методу каолинового покрытия и определен характер возникающего течения вокруг установки при различных значениях ширины щели. Показана принципиальная возможность создания летательного аппарата, подъемная сила которого создается с использованием «эффекта Коанда». Сняты тяговые характеристики экспериментальной установки. Найден оптимальный размер щели, составляющий 3 мм для разработанной экспериментальной установки. Показана необходимость согласования параметров двигательной установки летательного аппарата и геометрии его соплового аппарата.

Литература.

1. Яворский Б. М., Пинский А. А. Основы физики: Учебн. В 2 т. Т. 1. Механика. Молекулярная физика. Электродинамика / Под ред. Ю.И. Дика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003.

2. Харитонов А.М. Техника и методы аэрофизического эксперимента. Ч.2. Новосибирск: НГТУ, 2007.

3. Шкуренков В. Эффект Коанда. Журнал «Юный техник» 1970-01, стр. 49.

4. Смирнов Г. Забытый эффект аэродинамики. Журнал «Техника – молодежи» 1967-01, стр.12-13.

Исследовательский проект: "Исследование столбов Тэйлора как примера самоорганизации материи"

Некрасова Мария Андреевна

Центр творческого развития и гуманитарного образования для одаренных детей «Поиск», г. Ставрополь

Научный руководитель: Козлов Станислав Алексеевич

Кандидат физико-математических наук, доцент

Актуальность исследования:

Исследованию данного явления посвящено много работ, однако они не дают полного объяснения механизмов возникновения и условий существования столбов Тэйлора. Между тем, данное явление может представлять большой интерес как с точки зрения теории гидро- и аэродинамики, так и с позиции применения в  научных исследованиях вихрей,  океанских течений, космических объектов и непосредственно в технике.

Цели и задачи исследования:

Основными задачами данного исследования являются экспериментальное получение и доказательство существования «столбов Тэйлора». И далее эксперименты для  объяснения данного явления, механизмов его возникновения, условий развития или разрушения, других его свойств, а также поиск возможного применения данного явления как в технике.

Суть данного явления, согласно теореме Тэйлора, заключается в следующем: если во вращающейся жидкости достаточно медленно перемещать сферическое тело вдоль оси вращения, то вместе с ним движется весь столб жидкости, в который вписано это тело. Столбы Тэйлора  проявляются также в случае, когда жидкость вращается в сосуде большого диаметра, а по его дну перпендикулярно оси вращения перемещается тело.

Основным следствием является характерное уменьшения скорости погружения и всплытия тел.

В процессе работы подобраны жидкости и сферические тела таких размеров и плотностей, которые  соответствуют эффекту Тэйлора. Были проведены исследования оптимальных условий их возникновения, получены количественные  данные, не только подтверждающие существование «столбов Тэйлора», но и выявляющие их свойства, взаимовлияние и  зависимость от внешних параметров.

Список использованной литературы:

1. Дж. Педлоски «Геофизическая гидродинамика», том 1 М.: «Мир», 1984, с. 60-62.
2. С.В. Алексеенко, П.А. Куйбин, В.Л. Окулов «Введение в теорию концентрированных вихрей», Институт теплофизики имени С.С. Кутателадзе, Новосибирск, 2003, с. 180-182.
3. Бетяев Станислав «Вращающиеся потоки» (Столбы Тэйлора).
4. Х.Гринспен Теория вращающихся жидкостей, 1975г.

Исследование полета снаряда в атмосфере

Луковников Андрей Алексеевич

Иркутская область, г. Иркутск,

МБОУ Лицей №1, 9 класс

Руководитель: Мельникова Мария Иванова, учитель математики высшей квалификационной категории, МБОУ г. Иркутска Лицей № 1

• Гипотеза исследования

Высота полета зависит от формы ракеты и характеристик атмосферы.

• Цель исследования

Исследовать движение снаряда в атмосфере. Для этого: изучить влияние формы снаряда на полет, построить действующую твердотопливную ракету. Произвести запуски ракеты в различных конфигурациях на разных высотах. Изучить влияние атмосферы на полет.

• Для достижения данных целей я поставил следующие задачи:

1. Проанализировать литературу по данной теме.
2. Ознакомиться с теорией баллистического движения в атмосфере.
3. Рассчитать теоретические траектории движения снаряда в атмосфере.
4. Построить действующую твердотопливную ракету.
5. Провести запуски ракеты в различных конфигурациях на разных высотах с регистрирующей аппаратурой на борту.
6. Сравнить теоретические и практические выкладки.
7. Сделать выводы по результатам исследования.

• Актуальность темы.

В наше неспокойное время для повышения обороноспособности страны требуются различные виды вооружений. Как показали недавние события в Сирии, большую роль в деле защиты России играют ракеты. Но при проектировании ракет возникает множество задач. В решении некоторых из них и может помочь моя работа. Результаты работы можно применить для расчета формы, скорости и высоты полета военных ракет, ракет для изучения метеопараметров в приземном слое атмосферы, а также при проектировании ракет для научных целей. На борту могут быть размещены как военные снаряды, так и различные датчики.  

Пули, снаряды и бомбы, так же как и теннисный, и футбольный мячи, и ядро легкоатлета, при полете движутся по баллистической траектории. Главной задачей научной баллистики является математическое решение задачи о зависимости кривой полета (траектории) брошенных и выстреленных тел от ее факторов (силы пороха, силы тяжести, формы снаряда, сопротивления воздуха, трения). Баллистика сначала рассматривает движение снаряда без учёта силы сопротивления воздуха под действием только силы тяжести (параболическая траектория). Данный вопрос рассматривался мною в работах «Кривая как траектория движения тел» (2014г) и «Баллистика. Траектория движения тел в безвоздушном пространстве» (2015г).        После этого рассматривается движение снаряда как вращающегося тела с учётом действия сил тяжести и сопротивления воздуха.

В настоящей работе исследовалось влияние формы ракеты и характеристик атмосферы на высоту полета.

1. Ракета

Для использования ракетных двигателей МРД-20 была сконструирована ракета, внешний вид которой показан в приложении на рис.1. Длина ракеты 65,2 см, максимальный диаметр 3,3 см, масса с двигателем 187 г.

1. Эксперименты

Были поставлены следующие эксперименты:

1) Запуск ракеты с обтекателем на высоте 450 м.

2)  Запуск ракеты без обтекателя на высоте 450 м.

3) Запуск ракеты с обтекателем на высоте 2000 м.

1. Моделирование ракеты

Программа «Open Rockets» для теоретического расчета моделей ракет. Согласно теоретическим расчетам апогей траектории полета ракеты 290 м, максимальная скорость 82 м\с, максимальное ускорение 136 м\с², диаметр парашюта 48 см.

Были сделаны следующие выводы:

При движении снаряда в воздухе кроме силы тяжести на него действует сила сопротивления воздуха. Величина силы сопротивления воздуха и, следовательно, интенсивность воздействия на снаряд, может значительно превосходить силу тяжести. Эта разница тем больше, чем меньше вес снаряда и больше скорость его полёта. При этом необходимо отметить, что величина силы сопротивления возрастает особенно резко при движении снарядов со скоростями, превышающими скорость звука. Но это тема дальнейшего исследования.

В результате изучения теории баллистического движения и проведения экспериментов можно сделать вывод, что сила сопротивления воздуха является одним из главных факторов, препятствующих достижению больших дальностей стрельб. Однако во многих случаях нужно учитывать, что снаряд будет не только двигаться поступательно, но и вращаться. Следует принимать во внимание все аэродинамические силы, а не только силу сопротивления воздуха. Такого подхода требует, например, расчет движения ракеты с работающим двигателем (на активном участке траектории).

Источники информации

(книжный ресурс) Robert L.McCoy «Modern Exterior Ballistics»

(книжный ресурс) Брайн Литц  «Прикладная баллистика»

(книжный ресурс) С.Г. Губин, С.А, Горовой  «Баллистика»

(книжный ресурс) Н.В. Майевский  «Курс внешней баллистики»

(электронный ресурс) http://dic.academic.ru

(электронный ресурс) http://ru.wikipedia.org

(электронный ресурс) www.nakka-rocketry.net

"Экспериментальное моделирование создания кратеров на небесных телах после ударного воздействия"

Кабдышев Нурлан, Нурдавлетов Динмухаммед, 10 класс, гимназия «Самопознание»,

ННПООЦ «Бобек», Казахстан, г. Алматы

Научный руководитель: кпн Загайнова В.И.

Цель работы: Экспериментальное моделирование ударных кратеров на планетах и спутниках планет в Солнечной системе.

Актульность:

Если мы посмотрим в бинокль или телескоп на Луну, то увидим, что кратеры - наиболее узнаваемые черты ее поверхности. Они доминируют на поверхности многих планет и спутников в Солнечной системе. Как они возникли? Из-за вулканической активности в прошлом или они созданы другим процессом?

Актуальность данного исследования состоит в том, что по виду ударных кратеров на планетах и спутниках, мы можем с большой долей вероятности определить, как возникли кратеры на поверхности небесных тел в Солнечной системе, а также смоделировать состав поверхностного грунта планеты или спутника планеты.

Методы исследования:

• методы теоретического анализа и синтеза
• методы наблюдательно-практического анализа и синтеза
• метод моделирования

Этапы исследования. В ходе выполнения работы были поставлены и выполнены следующие задачи:

1. Знакомство с теоретическим материалом по данной теме (изучена литература о происхождении лунных кратеров. Основные гипотезы: вулканическая И. Шретера и метеоритная Ф. Груитуйзена. М. Шумейкер и Д. Леви доказали метеоритную теорию).
2. Создание прибора и проведение эксперимента по моделированию ударных кратеров .
3. Фотографирование и отбор фотографического материала по планетам и спутникам для дальнейшей обработки.
4. Моделирование поверхностного грунта небесных тел Солнечной системы.
5. Моделирование ударных кратеров.
6. Оформление проекта
7. Создание презентационного материала с использованием средств Microsoft Power Point и графического представления объектно-ориентированного программирования на основе рассмотрения факторов изучаемой проблемы.

Новизна исследования и степень самостоятельности:

Самостоятельно построен прибор и проведены эксперименты по созданию ударных кратеров. Смоделированы ударные кратеры на планетах и спутниках планет. Сделаны выводы о составе повехностного грунта планеты или спутника планеты.

           Новизна данной работы заключается в сочетании наблюдений в телескоп, фотографировании на цифровой аппарат и обработке снимков с помощью современной программного обеспечения, а также постановке эксперимета в лабораторных условиях и моделировании ударных кратеров.

Результаты работы и выводы:

1. Создан прибор для эксперимента по созданию ударных кратеров.

Проведены рассчеты и построены графики. Найдена прямая зависимость между диаметром кратера и высотой падающего снаряда, а также его величиной (графики 1 и 2). При чем, темпы роста диаметра кратера не остаются постоянными, а уменьшаются с увеличением высоты падения (график 3).

1. Смоделированы   ударные кратеры на Луне в проекции. По моделям кратеров и по фотографиям Луны для исследования, мы убедились, что по конфигурации тени в кратере можно смоделировать его форму. На Луне можно увидеть кратеры самой различной формы: кратеры с плоским и круглым дном, воронкообразные, с центральной горкой и т.д.
2. Сделаны выводы о том, что большинство кратеров на небесных телах Солнечной системы носят характер кратеров ударного происхождения.
3. Проведены эксперименты по составу повехностного грунта небесных тел Солнечной системы:

- на повехности Луны грунт похож по виду на цемент или гипс;

- на спутниках Юпитера Каллисто и Европе на лед.

Области практического использования результатов:

            Данный проект позволяет получить картину рельефа поверхностей планет и спутников в Солнечной системе без их прямого исследования, что вносит определенный вклад в методы практического исследования объектов Солнечной системы.

Литература

1. Андрианов Н.К., Марленский А.Д. Астрономические наблюдения в школе. - М.: Просвещение 1987г.
2. Астрономический календарь. Постоянная часть. - М.: Наука 1981г.
3. Зейлик Б. С. О происхождении дугообразных и кольцевых структур на Земле и на других планетах (ударно-взрывная тектоника) . , М.: Геоинформ, 58 с. (1978).
4. Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии. - М.: Наука 1971г.
5. Курышев В.И. Практикум по астрономии. - М.: Просвещение 1986г.
6. Шевченко В.В. Луна и ее наблюдение. - М.: Наука 1981г.

Учебное заведение: ГБОУ СОШ №345 им. А.С. Пушкина, г. Москва

тел.: (499)261-83-29; E-mail: 345@edu.mos.ru

Название работы: Ускорение расширения-сжатия Вселенной

Автор работы: Крамарев Никита

Класс:11

тел.: (985)926-67-98; E-mail: kramarev-nikita@mail.ru

Научный руководитель: Львовский Марк Бениаминович, кандидат технических наук, учитель физики в школе №345

Цель исследования: Изучение параметров, влияющих на динамику расширения-сжатия Вселенной, и разработка теории ее эволюции на основе анализа топологии мегамира и известных космологических моделей (Фридмана, пульсирующей Вселенной, ΛCDM-модель).

Актуальность: Теория Большого Взрыва, к сожалению, имеет некоторые противоречия, связанные с законом сохранения энергии и «тепловой смертью» Вселенной. Поэтому в современном мире выросла необходимость создания новой космологической теории, которая описывала бы эволюцию Вселенной согласно астрономическим наблюдениям и фундаментальным законам физики.

Значимость и новизна: В отличии от многих других теорий, которые отдельно объясняют эволюцию темной энергии или барионной материи, здесь рассматривается совокупность всех факторов, влияющих на динамику мегамира. Высказано предположение о влиянии сингулярностей на расширение Вселенной. Также предсказано, что ускоренное расширение со временем сменится сжатием.

Методы решения: Для описания динамики мегамира, автором проводился поиск параметров, влияющих на ускорение сжатия-расширения Вселенной. Было найдено три таких параметра:

1. Энергия вакуума Эйнштейна—Глинера или темная энергия (ТЭ)^[1].
2. Гравитация барионного вещества.
3. Воздействие сингулярностей. Считая, что Вселенная плоская, однородная^[3,4] и обладает всеми свойствами евклидовой геометрии, можно представить расширение мегамира в виде векторного поля внутри растущей сферы (на рис. 1 приложения к оригинальной работе указано сечение), где все вектора пространства направлены из центра (следовательно, центр – фокус, особая точка векторного поля; в реальности физ. смысла не имеет). Но картина меняется при возникновении в шаре дополнительных особых точек, которые искажают векторное поле, направляя каждый вектор в свою сторону (см. рис. 2). В реальности же дополнительными особыми точками являются гравитационные сингулярности – черные дыры.

Таким образом, существует воздействие, препятствующее расширению Вселенной.

Как было показано, на протяжении последних 13 млрд лет Вселенная развивалась под действием ТЭ, гравитации барионного вещества и сингулярностей. Причем, энергия вакуума имеет свойства антигравитации и расширяет Вселенную, а всемирное тяготение и сингулярности сжимают.

В определенный момент времени жизни Вселенной преобладает одна из вышеперечисленных сил, в результате чего мегамир расширяется или сжимается. На графике (см. рис. 7) примерно показано изменение ускорения сжатия-расширения Вселенной с течением времени.

На промежутках времени:

1-2 – «эпоха звезд»; влияние гравитации и черных дыр очень мало, поэтому Вселенная расширяется только под воздействием ТЭ;

2-3 – «эпоха черных дыр», где количество сингулярностей настолько возросло, что Вселенная начала сжиматься, и где окрестность точки 3 обозначает «тепловую смерть Вселенной»;

3-1` - стремительное сжатие мегамира под действием гравитации (т.к. расстояние между объектами значительно уменьшилось под действием локальных сингулярностей). Итог – гравитационная сингулярность (точка 1`). Данная концепция согласуется с Теорией Пульсирующей Вселенной (ТПВ).

Анализ полученных результатов: На основании проведенного исследования некоторых космологических моделей, топологии и параметров, влияющих на ускорение Вселенной, были сделаны следующие выводы:

-ТПВ описывает динамику мегамира (рис. 8).

-Ускорение сжатия-расширения зависит от гравитации, воздействия ТЭ и сингулярностей, и на разных этапах ее эволюции (инфляция, эпоха звезд, «тепловая смерть», сжатие) какое-то из воздействий преобладает.

-На данном этапе своей эволюции Вселенная расширяется преимущественно под влиянием ТЭ, т.к. воздействия гравитации и сингулярностей крайне малы.

-«Тепловая смерть» неизбежна, однако она не является финалом эволюции, т.к. после этого мегамир начнет резко сжиматься под воздействием сингулярностей, количество которых к тому времени будет очень большим. Итог – Большой Взрыв.

-Получено уравнение, описывающее ускорение расширения-сжатия Вселенной.

Таким образом, основные цели проектной работы достигнуты; найдена космологическая модель, описывающая сценарий дальнейшей эволюции Вселенной. Однако в рамках данного проекта остались невыясненными вопросы:

-Каковы значения некоторых констант в последнем уравнении?

-Как подсчитать количество всех черных дыр во Вселенной (кандидаты: центры галактик и мощные рентгеновские источники^[5])?

Ответы на эти вопросы помогут точнее описать природу мегамира.

Все подробности см. в оригинальной работе.

Список литературы:

1.Темная энергия вблизи нас - http://www.astronet.ru/db/msg/1210535.

2.WMAP - https://en.wikipedia.org/wiki/Wilkinson_Microwave_Anisotropy_Probe.

3.Подтверждена однородность крупномасштабной структуры Вселенной -

http://www.modcos.com/news.php?id=275.

4.Почему Вселенную называют плоской? - http://postnauka.ru/faq/43334.

5.Поиски черных дыр - Успехи физических наук (Том 173, №4).

Далекая сверхновая - http://www.astronet.ru/db/msg/1167183.

Разрыв Вселенной - http://www.astronet.ru/db/msg/1187653.

Может ли наша Вселенная быть конечной и топологически сложной? - http://www.astronet.ru/db/msg/1195719.

Квазары и пульсары - http://www.astrotime.ru/kvazars.html.

Большой взрыв - http://elementy.ru/trefil/big_bang.

Когда родились черные дыры? - http://modcos.com/news.php?id=20.

Черные дыры: физика и астрофизика - http://modcos.com/articles.php?id=130.

Новое предположение о форме Вселенной - http://www.modcos.com/news.php?id=45.

Before the Big Bang - http://www.universetoday.com/8187/before-the-big-bang/?1752006.

Космологические модели; Чёрная дыра; Космологический принцип - https://ru.wikipedia.org/wiki.

Physical Foundation of Cosmology (V. Mukhanov) Cambridge University Press (ISBN-13 978-0-511-13679-5 eBook).

1. Модуль орбитальной станции с искусственной гравитацией.

2. Автор: Северин Святославович Денисенко.

3. Учебное заведение: ГБПОУ "Воробьёвы горы" Школа №1260, 7 "Б" класс.

4. Научный куководитель: Александр Борисович Петухов, ГБПОУ "Воробьёвы горы".

5. Цель: создание модуля искусственной гравитации для орбитальных станций. 

6. Искусственная гравитация обеспечивается вращением модулей и создаваемой центробежной силой. Для вращения модулей используются подшипники и электромоторы со смазкой Криогель ТУ 38.101924-82. Корпус модуля предполагается сделать из тонкого алюминия и кевларовой ткани, пропитанной смолой. Из расчетов следует, что скорость вращения модуля 2,5 км/ч-1,25 рад/сек-71,6 град/сек. Диаметр внешнего модуля - 4 м., внутреннего - 3,9 м. Длина внешнего модуля - 5 м, внутреннего - 4,5 м. Притяжение будет обеспечиваться 1/3 g. 

7. Актуальность исследования: Проект, при его реализации, не только позволит продлить время работы космонавтов на орбите, но и использовать модули для постоянного выращивания на орбите растений которые выделяя кислород, позволят уменьшить количество доставляемого на орбиту груза и частично решат проблему питания космонавтов на орбите. 

8. Значимость и новизна исследования: Проект рассчитан на существующие технологии, что упрощает его реализацию.

9. Итоги исследования: Создан план модуля, обозначены рамки применения проекта, определены материалы и технологии для постройки модуля. Создаётс макет модуля.

10. Список литературы:

Martina Pinni. Space-BEE: Space Biomedical Environenment A Personal Centrifuge within an Infatable Structure, 2

NASA-Johnsin Space Center's/ Space and Life Sciences Division. A Publication of the University of Houston's College of Architecture Vol.1, No. 5: Jan-Feb. 1988

Бертрон Р. Роль искусственной гравитации в освоении космоса. Аcta Астронавт. 33: 217-20. 1994

Вениаминов С.С. Червонов А.М. Космический мусор - угроза человечеству. М: ИКИ РАН, 2012

Космические смазки. Режим доступа: http//www/bibliotekar.ru/6-smazka/36.htm

Малоземов В.В. Рожнов В.Ф., Правецкий В.Н. Системы жизнеобеспечения экипажей летательных аппаратов. Из-во "Машиностроение", 1986 г.

"ПАМПИМ СВС (Полу-АвтономныйМеханический ПланетарныйИсследователь, Солнечно-Ветровой Самозаряжающийся)"

Авторы проекта: Юрченко Александр Андреевич, Мазенков Михаил Александрович, Захаров Александр Дмитриевич

Образовательное учреждение: МАОУ лицей №82 г. Нижнего Новгорода

Руководитель: Пешкова Елена Александровна, учитель физики и астрономии МАОУ лицея №82

Ежегодно НACA и РосКосмос запускает большое количество планетоходов-исследователей. Аппараты постоянно совершенствуются, но в большинстве случаев они ломаются, встретившись с каким-нибудь критическим фактором. Для того чтобы исправить такое положение дел,необходимо научить планетоходы учиться на своих ошибках. Для работы в этом направлении мы используем когнитивные технологии.

Чтобы научить робота анализировать свои действия, нужно понять, как человеку удается осознавать свои поступки.

Цель работы: разработка метода, позволяющего увеличить эффективность работы планетоходов, путем внедрения когнитивных технологий. 

Задачи работы:

1. Создание программы, позволяющей роботу "учиться на собственных ошибках", используя когнитивные технологии
2. Усовершенствование технического обеспечения относительно предыдущих планетоходов
3. Разработка и построение модели робота-исследователя для наглядного представления его работы
4. Рассмотрение возможных проблем при создании робота (неполадки при работе на других планетах, высокая себестоимость, неэффективная работа аналитических программ и так далее) и их предотвращение
5. Применение экологичных источников энергии в работе робота (электрическая энергия), а также возможность установки автономной электростанции, работающей на солнечной и ветровой энергиии автономной электростанции, работающей на солнечной и ветровой энергии

Итоги работы:

Собрана модель планетохода, разработан новый метод исследования планет, с помощью когнитивных технологий. В работе были рассмотрены все аспекты и проблемы, применены экологичные источники энергии.

Исследовательский проект:"Изучение особенностей работы и совершенствование характеристик гибридного ракетного двигателя"

Кругликов Денис Валерьевич

МБОУ ДО ЦДО "Аэрокосмическая школа", МБОУ СОШ № 63 ,11 класс

Кольга Вадим Валентинович, д.п.н., к.т.н, профессор кафедры летательных аппаратов СибГАУ им. Ф.М. Решетнева, проректор КГПУ им. В.П. Астафьева

Краткая потановка цели и задач исселедования:

 Изучить устройство гибридных ракетных двигателей, особенности их работы и эксплуатации; изготовить опытный образец для изучения принципа работы и проведения огневых испытаний.  Совершенствование технических характеристик гибридных ракетных двигателей. Создание многоразового гибридного ракетного двигателя в качестве демонстрационной модели для направления «летательные аппараты» МБОУ ДО ЦДО «Аэрокосмическая школа».

Описание научно-исследовательской работы:

В работе описывается создание опытного образца гибридного ракетного двигателя (ГРД), используемого для изучения особенностей проектирования и эксплутации ракетных двигателей данного типа. Кратко описываются основные сложности возникающие при создании двигателя данного типа и пути их решения.

Актуальность, значимость и новизна исследования:

Важной особенностью ГРД является возможность сочетания компонентов, не совместимых в двигателях других схем. В ГРД могут применяться такие твердые компоненты, которые по условиям совместимости не могут быть применены в твердотопливных ракетных двигателях (РДТТ), и их соотношения могут быть уникальными. 

В РФ, на данный момент, исследованием и постройкой ГРД занимается лишь Исследовательский Центр имени М. В. Келдыша. Научные публикации в этой области имеет Институт теоритической и прикладной механики СО РАН. Серийные образцы ГРД в РФ не производятся. Особенно интересным ГРД стал с развитием т.н. «частного космоса». Для запусков малых спутников целесообразно использовать именно ракеты с ГРД, т.к. это более выгодно с экономической точки зрения. Технологически изготовление ГРД значительно проще, чем ЖРД, и их производство вполне под силу частным космическим компаниям.

Итоги исследования:

Создан рабочий образец гибридного ракетного двигателя. Проведена серия огневых стендовых испытаний. На основе проведенных опытов предложены конструктивные изменения двигательной установки. Разрабатываются чертежи новых усовершенствованных узлов (инжекторы, сопла и др.).  Готовится порядок проведения натурных экспериментов. Модель имеет модульную компоновку, что позволяет мобильно изменять любые узлы двигателя, экспериментировать с различными деталями.

Список использованной литературы:

1. 1. Алемасов В.Е., Дерегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей — М.: Машиностроение, 1989. — 435 c.
   2. Головков Л. Г. Гибридные ракетные двигатели. М., Воениздат, 1976. 168 с.
   3. А.М. Губертов, В.В. Миронов, Р.Г. Голлендер. Процессы в гибридных ракетных двигателях – М.: Наука, 2008. – 405 с.
   4. Головков, Л.Г. Гибридные ракетные двигатели.– М.: Воениздат, 1976. – 168 с.
   5. Феодосьев В.И., Синярев Г.Б. Введение в ракетную технику. – М, "Государственное Технико-Теоретическое Издательство литературы",1961, - 509 с.
   6. А. В. Потапкин, T.-S. Lee. Экспериментальное исследование тяговых характеристик гибридного ракетного двигателя при различных способах подачи окислителя. - Физика горения и взрыва, 2004. - т. 40, N◦4, 15 с.
   7. А.Л. Картышев, И.С. Шулев. О возможности эффективного применения гибридных ракетных двигателей в космической ракете-носителе. – ЮУрГУ, http://dspace.susu.ac.ru/bitstream/handle/0001.74/1557/2.pdf?sequence=1
   8. Arif Karabeyoglu. Hybrid rocket propulsion for future space launch. –Stanford University, 2008, https://web.stanford.edu/dept/aeroastro/cgi-bin/events/50thAnniversary/media/Karabeyoglu.pdf

Сейчас в Военно-Космических силах РФ используется огромное количество воздушных судов специального назначения. Но больше половины из них сделаны на базе устаревших советских самолетов. В ближайшие 10-15 лет у тех бортов, которые сейчас в строю, закончится ресурс планера, что приведет к большому дефициту современных отечественных самолетов малой и средней вместимости

Название научно-исследовательской работы: «Будет жарко»

Автор: Аржиманова Анна Шакировна
Образовательное учреждение, в котором обучается автор работы: Гимназия-комплекс №26 с углубленным изучением французского языка

Научный руководитель: Мавлянова Юлдуз Ашуровна – учитель математики гимназии - комплекс №26 с углубленным изучением французского языка

Краткая постановка цели и задач исследования:
Цель исследования заключается в рассмотрении вероятности глобального потепления, изучении  условий, способствующих отдалению глобального потепления на более поздний срок, а также поиску способов устранения причин и последствий глобального потепления.

В процессе работы были поставлены следующие задачи:
- Найти изменения в температуре и климате нашей и других стран мира за последние пять десятков лет.
- Проанализировать полученные данные и выявить последовательность изменения температурных показателей за прошедшие годы.
- Выяснить факторы, влияющие на изменение климатических условий Земли и изучить важнейшие из них.
- Рассмотреть, что произойдет в мире, если не начать действовать.
- Создать принципиально новые способы урегулирования  ситуации.

Основной текст тезисов.
Уже в наше время перед человечеством встали экологические проблемы, требующие принятия срочных мер. Наиболее глобальная проблема, которую я рассматриваю более подробно – глобальное потепление. Доказательством наличия этой проблемы является повышение температуры, поднятие уровня Мирового Океана, таяние ледников. Повышение температуры Земли на 50 градусов поставит крест на человеческой цивилизации, а увеличение температуры на 150 градусов вызовет гибель почти всех живых организмов планеты.
Повышение температуры создает благоприятные условия для развития болезней, чему способствует не только высокая температура и влажность, но и расширение ареала обитания ряда животных – переносчиков болезней. К середине 21 века ожидается, что заболевание малярией вырастет на 60 процентов. Усиленное развитие микрофлоры и нехватка чистой питьевой воды будет способствовать росту инфекционных кишечных заболеваний.
Уже сейчас передовые умы размышляют над тем, как нивелировать процессы глобального потепления. Были предложены следующие способы:
выведение новых сортов растений и пород деревьев, листья которых обладают более высоким альбедо;
покраска крыш в белый цвет;
установка зеркал на околоземной орбите;
возведение купола над ледниками для укрытия их  от солнечных лучей;
замена традиционного вида энергии на нетрадиционные, такие как ПЭС, ГЭС, ВЭС, СЭС, АЭС;
вылавливание парниковых газов;
создание законодательных нормативов.
Однако ни одна из этих идей не повлияет должным образом на решение проблемы, поэтому я предлагаю свое изобретение.

Актуальность исследования: Моя исследовательская работа посвящена довольно актуальной теме на сегодняшний день – глобальному потеплению. Существует ли глобальное потепление вообще? Каковы будут его последствия? Что влияет на глобальное потепление, и самое главное: как можно предотвратить его дальнейшее развитие? Эта работа близка каждому из нас, ведь именно от нас, от нашего и следующих поколений, зависит будущее всего мира.

Значимость и новизна исследования:
Уже сейчас передовые умы размышляют над тем, как нивелировать процессы глобального потепления. Предложено большое количество средств и изобретений, однако ни одно из них не является достаточным для решения  проблемы. Поэтому я предлагаю принципиально новый способ урегулирования проблемы.

Итоги исследования: В ходе выполненной работы я нашла изменения в температуре и климате нашей и других стран мира за последние 5 десятков лет, проанализировала полученные данные и выявила последовательность изменения температурных показателей за прошедшие годы, рассмотрела важнейшие факторы, влияющие на изменение климатических условий Земли и создала принципиально новые способы урегулирования ситуации. Я надеюсь, что разработанная мной технология найдет воплощение в жизнь и снизит влияние глобального потепления как на нас самих, так и на нашу планету.

Использованная литература:

1. Еженедельник “География”, № 36/2004

2. “География в школе”, статья профессора Ростовского

государственного университета В.А. Вронского “Глобальное потепление

климата и окружающая среда на рубеже XXI века”

3. Журнал “Вокруг света”

4. "Глобальное потепление климата и автотранспорт", Канило Павел Макарович

4. География Киргизии

5.Данные с метео станции в г. Бишкек

6. Интернет-ресурсы

Тема: Исследование возможности полетов летательных аппаратов на основе ионного ветра.

Автор работы: Аниканова Виктория Владиславовна, ученица 10 класса СУНЦ НГУ г.Новосибирск.

Научный руководитель: учитель высшей категории Муниципального автономного общеобразовательного учреждения города Новосибирска «Лицей №176» Ахременко Татьяна Геннадьевна.

Цель: получить подъемную силу без использования двигателя и топлива.

Актуальность исследования: 

Современные летательные аппараты, во время полета, расходуют большое количество углеродосодержащего топлива, которого на нашей Земле ограниченное количество. Своими выбросами загрязняют окружающую среду и отравляют нас. Разработка экологически чистых двигателей очень актуальна и востребована в современном мире. Существуют направления исследований, в которых для перемещения тел в пространстве используются электрические явления.

Задачи:

Ознакомиться с понятием ионного ветра, опытным путем получить ионный ветер, тем самым показать возможность существования подъемной силы, созданной потоком частиц, рассчитать параметры установки, необходимые для получения подъемной силы, подготовить действующую модель ионолета. 

Гипотеза:

Подъем тела в воздух и преодаление силы притяжения возможно с помощью потока заряженных частиц. 

Ход исследования:

Ознакомилась с теоретическим понятием ионного ветра. Рассчитала необходимые параметры установки (ионолёт+необходимое напряжение). Сконструировала 4 модели ионолёта, различающихся техническими характеристиками (форма, вес, количество рёбер и т.д.). Провела эксперименты, зафиксировала результаты (получен ионный ветер, тем самым, подтверждена возможность существования подъёмной силы, созданной потоком частиц). Для каждой конструкции была вычислена подъёмная сила и сила тяжести. Сравнив их, получила обоснование результатов проведённых экспериментов. Получила действующую модель ионолёта. Сделала выводы.

Выводы: 

1. В современном мире исследования возможности полета на альтернативных источниках энергии актуальны.
2. Учёные уже предложили использовать ионный ветер для охлаждения микроэлектроники вместо вентиляторов, уменьшая массу приборов и полностью избавляя их от шума.
3. Поставленные цели и задачи были выполнены:
   • Изучено и экспериментально получено явление ионного ветра.
   • Для экспериментального исследования эффекта Бифельда-Брауна были сконструированы действующие модели.
   • Рассчитаны условия, необходимые для получения подъемной силы.
4. Особенности подготовки ионолета к работе:

• выяснили, что для отрыва от поверхности, необходимо иметь диэлектрическую поверхность, чтобы уменьшить электризацию между ионолетом и поверхностью;
• для увеличения подъёмной силы края фольги не должны заламываться, мяться;
• трение между поверхностью (стола) и опорой ионолёта должно быть минимально;
• контакты между фольгой и медным проводом следует спаивать, а не скручивать.

1. Экспериментальным путём подтверждена гипотеза: подъём тела в воздух и преодоление силы притяжения возможен с помощью ионного ветра.

Литература: 

1. М. Лавриненко. Антигравитация – миф?/ http://intelogic.ru/news/2009-08-21-17
2. М. Лавриненко. Двигатель для НЛО. Эффект Бифельда Брауна. /http://intelogic.ru/news/ionoplan_bez_podvizhnykh_ehlementov_ehffekt_bifelda_brauna/2013-02-25-66
3. М. Лавриненко. Очень странный летающий объект./http://aleksstreltsov9.narod.ru/
4. Эмиль Бикташев. Платформы Бифельда-Брауна летают за счет электрического искривления пространства. / http://g-global-expo.org/index.php/ru/featured/51-novaya-fizika/318-platformy-bifelda-brauna-letayut-za-schjot-elektricheskogo-iskrivleniya-prostranstva
5. Эффект_Бифельда-Брауна /http://wiki.ciit.zp.ua/index.php/
6. Косыев В.Я. Эффект Бифельда-Брауна и другие электромагнитогравитационные эффекты /http://electrik.info/2009/02/22/jelektromagnitogravitacionnye-jeffekty.html
7. Эффект Бифельда-Брауна (ионный ветер). /http://pikabu.ru/story/yeffekt_bifeldabrauna_ionnyiy_veter_2491320
8. Учебное пособие. /http://physicsleti.narod.ru/fiz/html/point_1_3.html
9. И. В. Яковлев. Электрический заряд/ http://mathus.ru/phys/charge.pdf
10. Савельев И.В. Курс общей физики. 2 том. М. Наука, 1987
11. Карагодин Д.А.Электрогравитация Т. Т. Брауна http://antigov.org/content/view/55/36

                                                                Россия, Забайкальский Край, город Чита
                                                                                                                    Автор

                                                                                 Скороход  Максим Сергеевич
                                                        МБОУ«Многопрофильная гимназия№12 г.Читы»
                                                                                                          5 «В» класс

                                                                                                            Научный руководитель

                                                                                                      Рогалева Елена Николаевна

                                                                                                                 Учитель математики

                                                                                                               Научный консультант

                                                                                                   Сущенко Руслан Алексеевич

                                                                                    Педагог дополнительного образования

                                                                                        Областной станции юных техников

                                                                                      Преподаватель авиа -моделирования

Цель работы

Выявление результатов применения математических методов в построении модели самолета.

Задачи

• Изучить литературу по областям : математика, геометрия, история авиации.
• Выяснить где и как применяется математика в авиа-моделирование и авиастроении.
• Показать результат моего исследования.
• Доказать что математика связана с авиа-моделированием и авиастроением.

Методы и приёмы, которые использовались в работе

1. Теоретический метод
   1. Изучение ранее опубликованной литературы
   2. Анализ
   3. Научное моделирование
2. Эмпирический метод
   1. Измерение
   2. Сравнение
   3. Материальное моделирование

Причины использования предлагаемых методов и приёмов

• простота
• наглядность
• точность

Полученные данные

Наглядное представление кордовой гоночной модели самолета F2C

Вывод

В ходе проведения научной-исследовательской  работы было доказано, что  современное авиастроение основано на математических методах.

Проблема
Какова взаимосвязь между математикой, авиа-моделированием и авиацией.

Актуальность проблемы  и практическое использование результатов.

Кордовая гоночная модель самолета F2C выступает как математический объект. Объединяются знания по математике, геометрии, авиа-моделированию, физики. И реализация их на практике.

Объект  исследования

Кордовая гоночная модель самолета F2C.

Предмет исследования
Понятия и законы математики, физики в авиа-моделировании.   

Гипотеза

 Если предположить, что авиастроение основывается на математических методах, то можно выявить, какие математические методы лежат в основе моделирования.

Описание метода. Этапы поведения исследования

1. Выбор темы, формулировка проблемы.
2. Изучение теоретического материала по авиа-моделированию, авиастроению, математики.
3. Поиск ранее проведенных исследований на данную тему.
4. Выбор объектов исследования (кордовая гоночная модель самолета F2C) и методов решения проблемы.
5. Создание модели.
6. Проведение анализа объекта, проверка гипотезы.
7. Сбор, систематизация полученных материалов, оценка результатов.
8. Написание самой работы.

1. Метан как перспективное ракетное горючее. Метановые двигатели
2. Автор: Еркович Павел Станиславович
3. Учащийся 10 класса ГБОУ №1220 Обучающийся группы «Теория полета» АКО ЦТО ГБПОУ “Воробьевы горы”.
4. Научный руководитель: Лысенко Анна Сергеевна рук. Отдела АКО ЦТО ГБПОУ “Воробьевы горы”.
5. Цель: Исследование хар-ик метанового топлива
6. Предлагаемое горючее является перспективным, активно осваивается другими отраслями промышленности, обладает более широкой сырьевой базой по сравнению с керосином и низкой стоимостью — это является важным моментом, учитывая прогнозируемые проблемы производства керосина. Метан как по плотности, так и по эффективности находится между керосином и водородом.  Способы получения метана многочисленны. Главный источник метана природный газ, который состоит на 80 - 96% из метана. Остальное — это пропан, бутан и другие газы того же ряда, которые можно вообще не удалять, они очень схожи по свойствам с метаном.
7. Актуальность исследования: при реализации проекта появится возможность межпланетных перелетов и увеличения грузоподъемности космических аппаратов
8. Использование метанового топлива в двигателях позволит забыть о проблемах нехватки горючего для космических аппаратов.
9. Метан на данный момент — одно из самых перспективных горючих для ракетной техники. Есть все основания полагать, что будущее у него будет безоблачным, но его мировая экспансия произойдёт не сразу, а только через некоторое время.
10. Материал взят из источников:- http://ria.ru/ , http://teslauto.ru/ , http://topwar.ru/ , http://globalscience.ru/ , http://livescience.ru/

«Исследование характеристик высотного солнечного розьера на водяном паре»

Баснев Глеб, Гайдук Сергей, 6А класс, физ.-мат. школа № 2007, г. Москва

Научный руководитель Беляков-Бодин В.И., к.т.н., с.н.с., член-корр. РАЕН

Цель работы – анализ динамики наполнения оболочки солнечного розьера на водяном

паре [1] при его старте с помощью ракеты, предложенном в [2] (см. рис.1).

Розьером называется аэростат, сплавная сила которого создаётся как за счёт нагрева

содержимого оболочки, так и использования лёгкого газа, которым может быть и водяной

пар. Обычно для поддержания воды в газообразном состоянии используются различные

нагреватели [3].

Однако, при давлении 611 Па (т.е. уже на высоте 34,5 км) температура кипения воды

падает почти до 0оС. Правда, на этой высоте забортная температура составляет -38оС, но с

ростом высоты она также растёт и на высоте 39,5 км достигает -25оС, а на высоте 48 км

даже -2,5оС. А главное, внутри оболочки температура значительно выше, так что вода в

оболочке в диапазоне высот полёта розьера 40-48 км вполне может находиться в

газообразном состоянии.

Проведенная нами оценка показала, что на высоте 48 км температура пара в оболочке

будет не менее 29оС, что даёт возможность увеличить на 35% вес полезного груза при

«минимальном» варианте высотного розьера объёмом 30000 кубометров [2].

Этот результат представляется важным, поскольку возможность ракетного запуска

варианта розьера с объёмом оболочки 65450 кубометров, предложенного в работе [2],

нашими расчётами не подтверждается. В указанной работе без достаточных оснований

полагалось, что процесс расширения в 1000 раз пара вскипевшей воды идёт по изотерме,

как при расширении газа в вакуум [4]. Однако, при таком подходе не учитывается работа

по развёртыванию оболочки, тем более – в газовую среду, пусть и очень разреженную.

Значит, процесс приходится рассматривать как адиабатический, а это означает быстрое

остывание пара до 0оС и торможение процесса до скорости его протекания, которая

определяется темпом нагрева оболочки и пара солнцем.

Наши расчёты показывают, что солнечной энергии, поступающей за время

парашютирования наполняющейся оболочки розьера, может не хватить на подогрев,

необходимый для возгонки 42 кг льда, в который должна превратиться вода после потери

теплоты парообразования первых 8 кг испарившейся воды.

Выходом может быть отказ от выбранного «максимального» варианта высотного розьера

и доработка альтернативного «минимального» варианта: увеличение площади купольной

системы и добавление возможности поворота наполняющейся оболочки к солнцу для

увеличения поглощаемого потока света (рис. 2). Возможно также наполнение свёрнутой

оболочки на земле не водой, а рыхлым снегом, который после выброса в разреженную

среду превратится в снежную пыль, легче испаряющуюся при нагреве, чем ледяная глыба.

Наша работа актуальна, потому что отечественное воздухоплавание отстаёт от

зарубежных конкурентов и недостаточно используется для научных исследований и

хозяйственной деятельности – в частности, для организации мониторинга Арктики с

помощью предлагаемых розьеров.

И тема разработки, и полученные нами результаты являются новыми, а их значимость – в

создании новых технических решений воздухоплавательных аппаратов. Итогом работы

явились конструктивные улучшения и уточнение технических характеристик нового вида

аэростатов: высотных солнечных розьеров на водяном паре.

Литература

1. Бахтин Б.И., Беляков-Бодин В.И., Хаврошкин О.Б. Высотный

воздухоплавательный аппарат (ВВПА) и космическая пыль. «Вестник РАЕН» №

4 том 10, 2010, стр. 63-69.

2. Рогов Е.М. НТТМ-2014. Близко, тепло и всё видно. «Изобретатель и

рационализатор», № 12, 2014, стр. 27-28.

3. Байбиков А.С. Электрический паровой аэростат. Изобретение РФ //

4. Стасенко А.Л. Расширение газа в пустоту. «Квант» № 11, 1987.

5. Laurent E. Vol stratosphérique 2004 pour effectuer des mesures de temperature. (см.

http://ballonsolaire.pagesperso-orange.fr/vol-strato-2004.htm )

Ученик 10 «А» класса, МОБУ СОШ №4

г. Нефтекамск, Республика Башкортостан

Гиззатуллина Алсу Нарисовна

Учитель физики, МОБУСОШ №4

г. Нефтекамск, Республика Башкортостан

Целью настоящего исследования является изучить отличия истребителей по поколениям и построить графики развития бортовой аппаратуры, вооружения и лётных характеристик истребителей.

В соответствии с поставленной целью в данном исследовании решаются следующие Задачи:

1. Сравнить и проанализировать развитие поколения истребителей
2. Рассмотреть наиболее сбалансированный представитель 4 поколения
3. Доказать необходимость использования ЭДСУ в истребителях

При исследовании были использованы следующие методы: общенаучный метод - изучение и анализ научной литературы, интернет источников, сравнение, моделирование; также был использован индуктивный метод – рассмотрев прошлое, проанализировать настоящее, и заглянув в будущее создания и пятого и шестого поколения, мы смогли сформулировать окончательный вывод.

1.2. Первое поколение

• 2.1. Характерные отличия

Скорость полета более 800 км/ч. Наличие ТРД двигатели

• 2.2. Представители

Saab 21R. Lockheed F-80 Shooting Star.

• 1.3. Второе поколение

• 3.1. Характерные отличия

Сверхзвуковая скорость полета, превышает 1193 км/чю Стреловидное крыло. Первые турбореактивные двигатели с форсажем. Системы заправки в воздухе. Наличие радара. Использование ракет, как основное оружие

• 3.2. Представители

МиГ-15. North American F-86 Sabre.

• 1.4. Третье поколение

• 4.1. Характерные отличия

Многорежимность полета. Многоцелевые самолёты. Использование ракет большой и средней дальности.. Радары повышенной мощности.

• 4.2. Представители

МиГ-23. McDonnell Douglas F-4 Phantom II.

• 1.5. Четвертое поколение

• 5.1. Характерные отличия

Двухконтурный турбореактивный двигатель с низкой степенью двухконтурности (далее ДТРД). Управляемые ракеты. Улучшенная маневренность. Интегральная схема. Применение композиционных материалов

• 5.2. Представители

Су-27. F-16 Fighting Falcon. Су-34.

• 1.6. Пятое поколение

• 6.1. Характерные отличия

Многофункциональность. Стелс-технологии с размещением вооружения внутри фюзеляжа. Возможность полета на сверхзвуковых скоростях без использования форсажа. Повышенная боевая автономность. Увеличение тягового усилия больше 1

• 6.2. Представители

F-22 Raptor. ПАК ФА.

           1.7. Будущее. Шестое поколение

•      7.1. Характерные отличия

Гиперзвуковая скорость. Пилотируемый и беспилотный режим полета. Нанесения дальнего удара. Суперманевреность за счет управления вектора тяги ± 20 градусов.

• 7.2. Представители

Российский прототип 6 поколения истребителей. Американский прототип 6 поколения истребителей.

Глава 2. Самый сбалансированный истребитель.

• 2.1. Самый удачный самолет поколения 4++

• 1.1. Су-27

Су-27 является удачным представителем поколения 4++, его наплывы обеспечивают большую поёмную силу, а соответственно и большую максимальную взлетную массу (28т), два экономичных двухконтурных двигателей обеспечивают большую дальность (3250 км) полета, а их тяга на форсаже составляет: 25000 кгс (*10 Н).

Нельзя не отметить превосходную маневренность Су-27, знаменитую “кобру Пугачёва” выход на запредельные углы атаки в 120°, это достигается применением в данном истребителе систему ЭДСУ, это позволяет достичь сверх манёвренности.

Вывод

При исследовании отличий пяти поколений истребителей, выявлено:

Из вышеизложенного следует несколько выводов:

В ходе анализа и сравнения истребителей, выявлено, что истребители непрерывно развиваются на всем промежутке времени своего существования.

Исходя из первой таблицы и видео, где представлены основные характеристики истребителей четвёртого поколения, Су-27 является лучшим в своём классе, из – за превосходных тактико-технических характеристик и совокупности его боевых возможностей.

Список литературы:

1. Поршневой авиационный двигатель.
2. Почему авиационный поршневой двигатель уступил реактивному.
3. Двухконтурный турбореактивный двигатель.
4. Бипланы и монопланы.
5. Messerschmitt Me.262.
6. Крыло изменяемой стреловидности.
7. Самолет интегральной аэродинамической компоновки.
8. Утка (аэродинамическая схема).
9. Опытный перехватчик Е-155П.
10. Н011 Барс.
11. МиГ-31.
12. Су-27. Луший в мире истребитель. Видео (с 1 - 1:20 мин).
13. Су-27.
14. Большой репортаж. "Суперсамолеты. Военная и гражданская авиация".
15. Перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации.
16. Программа для создания печатных плат Sprint Layout.
17. Программа для отладки и создания принципиальных схем Proteus.
18. Российский Истребитель шестого Поколения. и F-X истребитель 6 поколения

Наш прибор, именуемый ПФШсГА-1 (Противогаз школьный фильтровой с газоанализаторами), предназначен для работы в условиях повышенной опасности, в частности для работы в местности, в которой процентное содержание различных газов в воздухе не соответствует атмосферному. Мы говорим о местах скопления опасных, ядовитых и взрывоопасных газов, в частности о пещерах, во многих из которых работы затруднены вследствие повышенной опасности для человека.

Проведенные в лабораторных условиях эксперименты, пройденные нашим прибором с достаточно высокими результатами, позволяют сказать, что наш прибор может быть использован в природных условиях с первоначальной и главной целью – защитить человека.

Наш прибор, именуемый ПФШсГА-1 (Противогаз школьный фильтровой с газоанализаторами), предназначен для работы в условиях повышенной опасности, в частности для работы в местности, в которой процентное содержание различных газов в воздухе не соответствует атмосферному. Мы говорим о местах скопления опасных, ядовитых и взрывоопасных газов, в частности о пещерах, во многих из которых работы затруднены вследствие повышенной опасности для человека.

Проведенные в лабораторных условиях эксперименты, пройденные нашим прибором с достаточно высокими результатами, позволяют сказать, что наш прибор может быть использован в природных условиях с первоначальной и главной целью – защитить человека.

1. Название научно-исследовательской работы: "Альтернативное стрелковое оружие"

2. Автор работы: Кудряков Дмитрий Ильич

3. Образовательные учреждения: г.Воронеж МБОУ "Лицей №1" 11 класс

4. Научный руководитель: Лебедянская Любовь Николаевна, преподаватель физики МБОУ "Лицей №1"

5. Цель работы: 

• Выяснить перспективность электромагнитного и лазерного оружия.
• Собрать работающие установки каждого вида, выяснив принцип их работы.

6. Текст тезисов: В современном мире наука движется бешенными темпами. Естесттвенно, что огромные средства тратятся государствами на развитие собственного вооружения. Мне стало интересно разобраться, что же будет через 100 лет. На сколько изменится вооружение и вообще что будет подразумеваться под словом война? Вероятно еловечество не скоро уйдет от оружия где основная часть-порох или другое взрывчате вещество. Но все же, уже сейчас продвигается электромагнитное оружи, про которое и будет основная часть моего доклада.  

7. Актуальность: актуальность моей работы заключаетсяя в том, что на данный момент некоторые виды электромагнитного оружия уже используется в действующей армии некоторых стран. И не только, так же похожие установки используются и вмирных целях. И уже скоро эти технологии станут использоваться повсеместно.

8. Результаты: на данный момент собраны устройства, являющиеся электромагнитным оружием. Они наглядно покажут действие подобного воружения. Выяснено и проанализиовано много теории, и сделаны соответствующие выводы о перспективности подобного вооружения. Придуман концепт принципиально нового вида оружия.

9.Значимость: Я считаю,что моя работа внесет ясность в такую мифическую область как электромагнитное оружие,так же я надеюсь в будущем занять дальнейшим изучением в этой области и, возможно, осуществить свои идеи на практике, но уже в лабараторных условиях.

10.Литература: 

Статьи в Викепедии:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%83%D1%88%D0%BA%D0%B0_%D0%93%D0%B0%D1%83%D1%81%D1%81%D0%B0

Интернет сборник характеристик радиодеталей:

http://datasheet.ru

Л. А. Вайнштейн «Электромагнитные волны»

http://books.academic.ru/book.nsf/57058275

Учебник 10 ,11 класс Мякишев и Бухальцев

ТЕЗИС

Применение беспилотных летательных аппаратов

в сельскохозяйственной деятельности.

Притугин Михаил Алексеевич;

Руководитель: Князев Александр Александрович, учитель физики МАОУ "ФТЛ №1".

МАОУ «Физико-технический лицей №1», г. Саратов.

Актуальность исследования

Использование дронов в современном мире применяется в очень малых количествах.

Дроны подходят для многих видов работ: доставка товаров, спасательные работы или наблюдением за территорией. Они способны намного облегчить работу людей, и спасти много человеческих жизней. В моем понимании максимальная польза от дронов возможна

в сельскохозяйственной сфере.

В ближайшем будущем дроны будут использоваться сельскохозяйственной сфере повсеместно. С их помощью можно не только следить за посевами, но и поливать их.

В Японии около 40% посевных площадей поливают дроны, которые управляются с земли людьми. Этот способ намного эффективнее, чем полив с самолета, т.к стоимость среднего самолета 3 млн. рублей, а стоимость дрона, необходимого для создание такой же производительности 300 тыс. рублей.

Значимость и новизна исследования

Тема моей работы является значимой, т.к использование дронов в нашей жизни поможет сократить не только энергетические затраты, но и человеческие жизни.

Итоги исследования

Изложено строение дрона на примере квадрокоптера.

Собраны два вида дронов:

Квадрокоптер
Дукоптер

Написана примерная программа управления поливкой поля и визуализацией полета дрона.

Проведены полевые испытания первого квадрокоптера.

Использованная литература

Книги:

“Беспилотные летательные аппараты” П. М. Афонин ; ред. Л. С. Чернобровкин

“Геоинформационные системы и радиотехнические средства систем управления воздушным движением” В. Б. Андриенко ; ред. Ю. В. Иванов

“Параметрические методы оптимизации в динамике полёта беспилотных летательных аппаратов” А. С. Шалыгин, И. Л. Петрова, В. А. Санников

“Траекторные задачи динамики беспилотных летательных аппаратов”

А. С. Шалыгин, И. Л. Петрова

“Системы автономного и командного радиоуправления”

В. В. Смирнов ; ред. В. В. Смирнов.

Сайты:

rc-aviation.ru

startapy.ru

kvadrokopter.net

В данной работе были рассмотренны зависимости полета планера от его характеристик.Более подробная аннотация в файле с текстом работы.

Cоздание беспилотного летательного аппарата, отвечающего следующим требованиям: энергоэффективность, многофункциональность, возможность автономной и продолжительной работы в состоянии полета или зависания в одной точке, независимость направления полета от воздушных потоков, относительная простота сборки и доступность составных частей.

Я выяснил, какие на данный момент имеются источники энергии. Узнал в чём их достоинства и недостатки. Затем я исследовал карту Воронежской области и нашёл места, где можно поставить альтернативные источники энергии(верогенераторы, солнечные панели).

Тезисы для научной конференции «Старт в науку»

1. Наноструктурная обработка алюминия для улучшения характеристик космической техники.
2. Крохалев Олег Дмитриевич; Галиева Мадина Айдаровна
3. МБОУ «Физико-математический лицей» г.Сергиев Посад (МБОУ ФМЛ)
4. Классен Николай Владимирович, заведующий лабораторией ИФТТ РАН
5. 1)  Теоретическое и экспериментальное исследование наномасштабного тепломассопереноса при пластическом деформировании поверхности алюминия в присутствии кислорода.

          2) Теоретический и экспериментальный поиск путей формирования сплошных пленок сапфира на поверхности алюминия локальным пластическим деформированием приповерхностного слоя.

          3)​ Оптимизация процесса формирования сапфировых пленок для:

• увеличения коэффициента отражения света поверхности алюминия;
• электрической изоляции поверхности алюминия;
• химической пассивации и механического упрочнения поверхности алюминия;
• антиобледенительной защиты поверхности;
• прецизионного полирования поверхности монолитного сапфира;
• уменьшения коэффециента трения между алюминием и воздухом.

1. Основная способ предлагаемой в проекте обработки поверхности алюминия – шариковая обкатка. В данном случае будут использоваться два фактора:

• управление наноразмерным рельефом поверхности путем регулировки условий обкатки (диаметр обрабатывающего шарика, сила его прижатия и скорость обкатки);
• внедрение в приповерхностный слой посредством кругооборота между поверхностью и объемом материала веществ, нанесенных на поверхность и предназначенных улучшить функциональные свойства материала. 

Для химического и механического упрочнения алюминия необходимо увеличить в тысячу или более раз толщину монолитного слоя оксида на его поверхности, для чего требуется обеспечить соответствующее увеличение количества приповерхностных атомов алюминия, вступающих в контакт с кислородом из внешней среды. Для решения этой задачи предлагается использовать механическую пластичность  металлического алюминия. В поверхность металлического алюминия вдавливается шарик из твердого материала. При этом часть поверхности непосредственно под шариком утапливается вглубь металла, а прилегающие к шарику области выдавливаются наружу. Приповерхностные оксиды внедряются в металл, а на поверхность выходят неокисленные атомы алюминия, окисляющиеся в результате соединения с кислородом из окружающей среды. После многократного прокатывания обрабатываемого участка прижимаемым к поверхности шариком подавляющее число атомов алюминия, расположенных в слое определенной толщины у поверхности металла, окажутся оксидированными. Таким образом, за счет перемешивания атомов и молекул у поверхности будет сформирован слой оксида алюминия. (приложение 1)

1. Повышение химической стойкости (инертности) и уменьшение трения поверхностей алюминиевых изделий позволит тратить меньшее количество энергии двигателей на преодоление силы трения, создаваемой встречным потоком воздуха, при выходе космического корабля на оптимальную высоту. Таким образом и произойдет увеличение эффективности работы двигателей ракет и других летательных аппаратов.

Кроме того,  уменьшение уровня адгезии пыли и увеличение коэффициент отражения (см.Научная новизна) обеспечивает улучшение работы алюминиевых зеркал, использующихся  с солнечными батареями для получения энергии.

1. Научная новизна:

• Заметное уменьшение поглощения света поверхностью: после абразивной полировки коэффициент отражения света составляет 88 %, а после обкатки увеличивается до 92 %, то есть поглощение уменьшается в полтора раза.
• Укрепление непрочного поверхностного слоя алюминия прокаткой: Упрочненный слой можно подвергать его бережной очистке, улучшая отражательные способности объекта.
• Возможное уменьшение адгезии пыли вследствие наноскопической гладкости материала, препятствующее задержке инородных частиц на поверхности обрабатываемого объекта.

      9. Итоги:

• Посредством видеозаписи поляризационно-оптической картины локального пластического микродеформирования зарегистрирована динамика развития сверхструктуры дефектов в приповерхностном слое кристалла и показано, что монокристаллические области заполняются квазипериодическими рядами перекрещивающихся полос скольжения.
• Посредством видеозаписи оптической картины локального пластического микродеформирования зарегистрирована динамика  проникновения  инородных веществ в приповерхностный слой кристалла и показано, что  при возвратно-поступательном движении по поверхности деформирующего шарика траектории проникновения этих веществ представляют собой дуги квазиокружностей.
• Посредством поляризационно-оптических микронаблюдений обнаружено формирование монокристаллических пленок сапфира размерами порядка 100 микрон на поверхности алюминия в результате многократной шариковой обкатки его поверхности.(приложение 4, приложение 5- образцы полученного сапфира в поляризованном свете)
• Предложена модель формирования перекрещивающихся квазипараллельных рядов структурных дефектов в приповерхностном слое кристалла, подвергающегося локальному сжимающе-сдвиговому деформированию. Модель  основана на генерировании дислокаций у поверхности под действием сжимающего напряжения и движением их внутрь по наиболее выгодным для этого кристаллографическим плоскостям.
• Предложена модель дугообразного проникновения инородных веществ внутрь кристалла при локальном сжимающе-сдвиговом деформировании, основанная на захвате наночастиц этих веществ дислокациями, увлекающими наночастицы вглубь кристалла. Дугообразная форма траекторий объясняется возвратно-поступательным движением деформирующего шарика, в результате чего в каждой точке приповерхностного слоя происходит периодическое вращательное изменение направления локального напряжения.
• Предложена модель формирования монокристаллических пленок сапфира на поверхности локально деформируемого алюминия (см.Ключевая идея).
• Коэффициент отражения поверхности алюминия увеличен посредством прокатки (за счет снижения коэффициента поглощения света материалом примерно в полтора раза).
• Посредством прокатки получена возможность внедрения инородных веществ в материал на глубину около 50 микрон (приложение 2 - микрофотографии модельного кристалла йодистого цезия).

Приложения

 Приложение 1

 Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Противогаз школьный фильтровой с газоанализаторами

Авторы: Тагирова Джанет, Сидоров Данила, СОШ №1293(2) г.Москва

Научный руководитель: учитель физики Петрова Валентина Ивановна, СОШ №1293(2) г.Москва

Цель – обеспечение безопасности человека при работе в неизученных условиях, предотвращение возможной опасности.

Задача - защита человека от пагубного воздействия факторов изучаемой местности или местности проведения работ.

Наш проект предполагает обеспечение безопасности и своевременное оповещение человека о возможно грозящей опасности. Аппарат соединил в себе несколько функций: защита человека на начальных этапах работы и своевременное оповещение человека о небезопасных условиях работы.


Актуальность проекта:


Сфера деятельности, в рамках которой проведено исследование, то есть спелеология, достаточно актуально на данный момент, так как, вследствие большого интереса в других сферах, недра нашей планеты малоисследованны, вследствие чего возникает необходимость тщательной проверки приемлемости условий для дальнейшего изучения территории человеком. Наше устройство направлено на выявление угрозы жизни и здоровью человека и своевременное оповещение об опасности, то есть прибор может стать неотъемлемой частью снаряжения спелеолога.

Значимость и новизна проекта

Значимость нашего проекта заключается в необходимости предоставления безопасных условий для работы специалистов по изучению ранее неизведанных территорий. Допустим, в находящемся на юге республики Дагестан селении Хнов Ахтынского района существует некоторое количество пещер, работы в которых были приостановлены еще на начальных этапах вследствие большого скопления сернистого газа, по причине чего пещеры не могли быть изучены.


Наш прибор, именуемый ПФШсГА-1 (Противогаз школьный фильтровой с газоанализаторами), предназначен для работы в условиях повышенной опасности, в частности для работы в местности, в которой процентное содержание различных газов в воздухе не соответствует атмосферному. Мы говорим о местах скопления опасных, ядовитых и взрывоопасных газов, в частности о пещерах, во многих из которых работы затруднены вследствие повышенной опасности для человека.

Проведенные в лабораторных условиях эксперименты, пройденные нашим прибором с достаточно высокими результатами, позволяют сказать, что наш прибор может быть использован в природных условиях с первоначальной и главной целью – защитить человека.

Итоги проекта

Наш проект позволил соединить в одном приборе не только саму защиту , которая несомненно спасла бы от опасных газов (ПФШ), но и приборы, которые помогли бы избежать случайностей .

Эксперимент тоже позволил сделать нам выводы о приборе.

Наш прибор, прошедший эксперименты в лабораторных условиях, показал, что может быть применен на практике, что и являлось главной задачей всего исследования, ведь прежде всего речь должна идти о сохранении безопасности человека!

Список литературы

«Путешествие под землю» В.Дублянский, В.Илюхин.
«Подземелья России» А.Перепелицын.

Голубенко Кристиной Максимовной

МАОУ лицей № 23
г. Калининград

ководители:
учитель физики МАОУ лицея № 23
Голинская Татьяна Владимировна
аспирант кафедры теоретической физики
БФУ им.И. КантаБайгашов Алексей Евгеньевич

Цель исследования:

Изучение зависимости между изменениями солнечной и геомагнитной активности.

Задачи исследования:

• познакомиться с понятием магнитного поля Земли;
• узнать причины его изменения;
• проследить его вариации.

В ночь с 7 по 8 октября 2015 г. жители ряда стран Европы и некоторых городов России могли наблюдать полярное сияние. Калининградская область не стала исключением. На примере этого явления автор работы проследил зависимость между солнечной активностью и состоянием магнитного поля Земли. Для этого были использованы данные геомагнитных обсерваторий и космических спутников, проведен анализ полученных результатов.

Актуальность: 

Магнитные бури, которые чаще всего являются следствием солнечной активности, могут влиять на состояние здоровья метеочувствительных людей, вызывая головные боли, повышение давления и другие симптомы.

Значимость исследования:

Проследить изменения геомагнитного поля и солнечной активности может каждый желающий, воспользовавшись данными обсерваторий, находящимися в свободном доступе в сети интернет. Полученная информация может быть полезна метеозависимыи людям и просто интересующемся наукой.

Итоги исследования:

Магнитное поле Земли может изменяться. Геомагнитные бури, то есть резкие изменения земного магнитного поля, могут сопровождаться полярным сиянием. Причиной их возникновения служит взаимодействие сильных потоков солнечного ветра с магнитосферой. Обычно буря длится несколько часов, от 6 до 12, а затем состояние магнитного поля медленно возвращается к норме.

Список исспользованной литературы:

• Трухин В.И. Геомагнитное поле и эволюция Земли. http://www.phys.msu.ru/
•  Eris Chaisson, Steve McMillan Astronomy today. Prentice-Hall, Inc. Upper Saddle River, 2002
•  http://helioviewer.org/
• http://pribory-magic.narod.ru/Kp_ap22.htm
•  http://tesis.lebedev.ru/
•  http://www.swpc.noaa.gov/news/g2-moderate-geomagnetic-storms-forecasted-07-08-october
•  Александров Н.Л. Полярные сияния. СОЖ, Науки о Земле, Процессы на поверхности Земли, 2001. http://www.issep.rssi.ru/sej_str/ST1231.htm
•  Амиантов А.С., Зайцев А.Н., Одинцов В.И., Петров В.Г. Вариации магнитного поля Земли. База цифровых данных магнитных обсерваторий России за 1984–2000 годы на СD-ROM. ИЗМИРАН, Москва, 2001
•  ЖИЗНЬ ЗЕМЛИ В АТМОСФЕРЕ СОЛНЦА. В. КононовичТ.М. Матвейчук, О.Б. Смирнова С.Ф. Красоткин, http://dec1.sinp.msu.ru/~rumith/kosmofizika/ucheba/sun_act.htm
•  Лазутин Л.Л. Полярные сияния. Наука в России, № 4, 2001 
• Материалы в Интернете: http://ciencia.nasa.gov/;
• Н⦁ .⦁ В⦁ . ⦁ КОРОНОВСКИЙ. ⦁ Московский⦁ ⦁ государственный⦁ ⦁ университет⦁ ⦁ им⦁ . ⦁ М⦁ .⦁ В⦁ . ⦁ Ломоносова. Опубликовано в Соросовском Образовательном Журнале, N5, 1996, cтр.56-63 Полярные сияния и процессы в магнитосфере Земли. Сергей Исаев, Михаил Пудовкин. Изд. «Наука. Ленинградское отделение» , 197 2- 244 с.
•  Пудовкин М.И. Основы физики космической плазмы Курс лекций. Санкт-Петербург, 2009-151 с.
• Пудовкин М.И. Основы физики Солнца. СПб, 2001
• Солнечно-земная физика. Выпуск 4. – Сборник научных трудов. Издательство Сибирского отделения РАН, 2004
•  Элементарный учебник физики: Учебное пособие. В 3-х т./ Под ред. Г.С.Ландсберга. Т.II.Электричество и магнетизм. - Репринт.10 изд. перераб. – М.: «ШРАЙК», «В.РОДЖЕР», 1995 – 480 с., илл.
• http://www.izmiran.ru/ionosphere/?LANG=ru

Изучение сил, действующих на тело во время движения в воздухе. Выявление условий, при которых это движение будет наиболее продуктивным 

Суфьянова Ляйсен,

Васильева Полина,

Масабиков Вадим,10 класс,

МАОУ гимназия № 1 г. Белебея

Научный руководитель:

 Коровина Людмила Анатольевна ,

учитель физики.

            Сначала люди осваивали землю, потом воду , и вот появилась относительно новая наука- аэродинамика. Полностью освоить воздушное пространство- важная мечта человечества, а данная научно-исследовательская  работа направлена на претворение этого в жизнь, так как наши исследования помогают классифицировать и упорядочить силы «полета». В этом и заключается новизна и значимость работы.

           Цели: изучить силы, действующие на тело во время его движения в воздухе, исходя из этого вывести формулы этих сил ,и,  как следствие, разобрать, при каких условиях такое  движения было бы наиболее продуктивным.Задачи:     при помощи сконструированных нами установок и проведенных опытов изучить силы, действующие на тело во время его движения в воздухе и разобрать формулы для их нахождения; выявить условия, при которых это движение будет наиболее продуктивным.

           Мы живем в эпоху непрерывных нововведений, каждый день над нами пролетают сотни и даже тысячи самолетов, вертолетов и подобных летающих объектов. Очень актуально было бы  изучить  вид  этого движения и рассмотреть, при каких условиях оно было бы наиболее продуктивным.

           Сначала мы изучили силу сопротивления.. Для того, чтобы облегчить движение нужно, чтобы сопротивление было меньше. Мы построили первую установку и  помощью нее доказали, что для этого понадобится  максимально уменьшить площадь поперечного сечения  тела и придать ему наиболее обтекаемую форму. Так же данная установка помогла нам изучить факторы, от которых зависит сила сопротивление и, по результатам полученных исследований, изучить вывод формулы.

           Мы построили вторую установку ,с помощью которой выяснили, что подъемная сила поднимает тело только в том случае, если будет существовать угол атаки, причем он должен  быть положительным. Так же лично для нашей установки мы нашли оптимальный угол атаки, а значит такой угол можно найти для любого крыла. С помощью опыта, проделанного с видоизмененной второй установкой, сделали вывод, что зависимость подъемной силы от скорости прямая. Так же изучили вывод формулы данной силы.

            При  меньшей силе сопротивления и при большей подъемной силе, воздух будет минимально препятствовать телу. Изучили ,что характеристикой качества профиля служит величина аэродинамического качества. Значит, чем больше аэродинамическое качество, тем телу будет легче двигаться в воздухе.

            В ходе научно-исследовательской работы мы подробно изучили все силы, действующие на тело во время движения в воздухе и выявили условия продуктивности полета.

Зенин Олег Игоревич, 11 класс, Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №24 с углубленным изучением иностранных языков».

Научные руководители: канд. физ-мат. н Алексеев И.Ю. и педагог дополнительного образования Лавут Е.С.

Краткая постановка задачи: Исследование активности запятненной звезды IN Com на основе спектральных наблюдений в области линии H-alpha. Исследование газовой оболочки звезды и неоднородностей в ее звездном ветре.

Актуальность задачи: IN Com – один из крайних случаев проявлений магнитной активности у холодных звезд с внешней конвективной оболочкой, находящейся на стадии асимптотической ветви гигантов (АВГ). Представляет интерес сравнение ее показателей с активностью холодных звезд других эволюционных статусов, в том числе и Солнца.

Методы: При работе использовались спектральные наблюдения высокого (R = 20000) разрешения переменной, полученные руководителем в течение 7 лет на 2.6-метровом телескопе имени Шайна Крымской обсерватории с помощью кудэ спектрографа в области линии H-alpha (6563 AA). Для обработки наблюдений был использован разработанный в НИИ КрАО пакет программ SPE. Также использовались полученные руководителем фотометрические UBVRI наблюдения, выполненные на 1.25-метровом телескопе АЗТ-11 КрАО с помощью фотометра-поляриметра Пииролы.

Анализ результатов: Наше исследование показало, что эмиссия в линии H-alpha образуется не в хромосфере, как у подавляющего большинства  запятненных звезд, а в оптически-тонкой протяженной (до 1.5 радиуса звезды) газовой оболочке, имеющей форму диска, “накачиваемой” звездным ветром и регулируемой циклом активности звезды. Отмечено присутствие долготной неоднородности звездного ветра, связанной с активными долготами (областями наибольшей запятненности) на звезде. Длительный (7 эпох с 2003 по 2013) ряд спектральных наблюдений и их анализ проведены впервые в мире (до этого существовали только разрозненные наблюдения). Впервые предложена гипотеза ветрового газового диска и уточнен эволюционный статус переменной.

Использованная литература

1. G. Strassmeier, B. Hubl, J. B. Rice, Astron. Astrophys., 322, 511, 1997
2. Jasniewicz, F. Thévenin, R. Monier, B. A. Skiff, Astron. Astrophys., 307, 200, 1996.
3. Кустанович И. М. Спектральный анализ. Изд. 3-е, доп. М.: Высшая школа. — 1972. 352 с.
4. Алексеев И. Ю. Материалы IX конференции молодых учёных «Физика процесса в космосе и околозвёздной среде», Иркутск 2006.

Автор работы:Кружилин Иван
Центр творческого развития и гуманитарного образования для одаренных детей «Поиск», г. Ставрополь
Научный руководитель: Козлов Станислав Алексеевич
Кандидат физико-математических наук, доцент

Цель работы - изучение таких полётных характеристик двухдисковых цилиндров Магнуса, как длительность, дальность, высота полёта, форма траектории и их зависимость от соотношения скоростей, моментов инерции, геометрических размеров и масс цилиндров и дисков.

Данный эффект практического применения пока не нашёл. Нам представляется, что технический потенциал эффекта может быть использован более широко, если его свойства и характеристики будут изучены более детально.

Наблюдения показали, что созданная экспериментальная установка позволяет провести эффектные лекционные демонстрации и стать основой для лабораторной работы практикума по аэродинамике.

В данной работе был сделан набор различных планеров Магнуса,которые запускались из установки.Далее проводились измерения траектории полета и анализ полученных данных.В итоге было получено,что изменение параметров планера значительно влияет на траекторию его полета.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗРАСТА ЗВЁЗД ПО ДИАГРАММЕ ГЕРЦШПРУНГА-РЕССЕЛА.

Автор: Смотрова Екатерина Евгеньевна, ученица 11 класса МБОУ г. Иркутска Лицея №1, Иркутская область

Научный руководитель: Климушкин Дмитрий Юрьевич, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института Солнечно-Земной Физики СО РАН

  Цель: определение примерного возраста звёздных скоплений, используя данные диаграмм Герцшпрунга-Рессела.

  Для того чтобы достичь поставленной нами цели было необходимо выполнить следующие задачи:

• Изучить процесс эволюции звёзд и структуру диаграмм Герцшпрунга-Рессела;
• Описать эволюцию звёзд по диаграмме Герцшпрунга-Рессела;
• Выяснить, какие физические характеристики звезд понадобятся для расчетов, и составить алгоритм вычисления возраста скоплений.

  Как известно, вопрос об изучении звезд является одним из важнейших основ астрофизики, ведь это может помочь нам ответить на общенаучные проблемы, такие как происхождение химических элементов и всей Вселенной. Тем более, что путем наблюдения эволюции звезд проверяется справедливость известных человеку законов физики в экстремальных космических условиях.

На практике были рассмотрены характеристики звезд, с помощью которых можно вычислить возраст звездных скоплений, и составлен алгоритм для вычисления возраста звездных скоплений.

Основные формулы для вычислений:

• t=k/(L^0,7)(1), где k – коэффициент пропорциональности, t- возраст скопления;     
• M=m+5-5lg(R)(2) где R- расстояние, M- абсолютная звездная величина, m - видимая звездная величина;
• L/L0=2,512^(M0-M) (3), где L – светимость скопления, L0- светимость Солнца, M иM0 – абсолютные звездные величины

    Результаты вычислений представлены в таблице вместе со средними оценками из различных источников, на основе чего можно сделать вывод, что используя элементарные основы физики и астрономии, можно оценивать примерные возраста скоплений

Моделирование движения гидропневматической ракеты

МБОУ лицей №38

Шиков А. П.

Научный руководитель: Балакин Михаил Александрович (Учитель физики и астрономии)

Секция авиации и летательной техники, науки о Космосе, Земле и Океане

Цель:

• Создать модель ракеты на реактивной тяге и пусковой установки для проведения эксперимента.
• Смоделировать движение гидропневматической ракеты на реактивной тяге с помощью среды программирования PascalABC.NET

Актуальность:

Актуальность изучения реактивного движения в наше время навряд ли можно подвергнуть сомнению, так как именно наша страна сильна в этой отрасли, и мы хотим, чтобы она как можно дольше оставалась таковой.

Работа:

При моделировании  реактивного движения тела необходимо учитывать множество факторов, влияющих на полёт реальной ракеты и обычно «опускаемых» в школьном курсе физики. Так нельзя пренебрегать сопротивлением окружающей среды, так как при больших скоростях сила полного аэродинамического сопротивления, исходя из формулы расчета сопротивления (1)

(1)$Fc=c_x\frac{p{V}^2}{2}S$

 возрастает квадратично. Обязательно нужно, как можно более корректно, разобраться с процессом истечения рабочего вещества, так как скорость выхода «топлива» может сильно меняться по мере расхода вещества. Эти и другие проблемы мы и попытались решить в ходе выполнения работы.

Конечная цель моделирования – как можно более точное совпадение расчётной зависимости координаты ракеты от времени с такой же зависимостью, полученной экспериментально (при запуске ракеты).

Методы:

Математическое моделирование движения ракеты основывалось на численном решении уравнений движения. В полёте на ракету действовали силы тяги двигателя (реактивная сила), сопротивления воздуха и тяжести. Все три силы менялись по величине в течение полёта, за счёт изменения массы ракеты и её скорости.

Для расчёта движения ракеты был выбран алгоритм Эйлера численного интегрирования уравнений Ньютона. Выбор данного алгоритма обусловлен предполагаемой «гладкостью» функций, что позволяет использовать постоянный шаг интегрирования. Программа была составлена на языке Pascal ABC.

Краткое описание принципа действия ракеты:

• В ракету наливают воду(1/3 Объема)
• Пусковой стол и ракету приводят в горизонтальное положение.
• В ракету нагнетается давление(6~5 atm).
• При срыве затвора, под давлением пусковой стол «отпускает» ракету, и вода под давлением выходит, в связи с чем возникает реактивная сила.

Основной алгоритм программы моделирования:

begin

          fc:=kc*((1.2/2))*v*v*0.004; //Вычисление силы сопротивления воздуха

          a:=(u*k-m*g-fc)/m;          // Вычисление ускорения

          u:=u-((2/5)*((um/0.04)*dt));//Вычисление скорости выхода воды

          v:=v+a*dt;                  //Вычисление скорости тела

          y:=y+v*dt;                  //Вычисление координаты тела

         t:=t+dt*n;

          m:=m-k*dt;

          end;          // Вычисление массы ракеты

Итоги: Проведённая работа показала, что мы верно понимаем характер процессов, происходящих при движении ракеты с водяным двигателем. Также мы создали программу, моделирующую движение гидропневматической ракеты.

Квадрокоптер, который сможет искать полезные ископаемые в труднодоступных уголках страны