Реферат: Космические вездеходы

Московская городская конференция проектных и исследовательских работ

Проектно-исследовательская работа

Тема: «Космические вездеходы»

Сучков Александр

Москва

2017

Оглавление

Введение

1. Формулировка задачи проекта и обоснование выбора темы

2. План выполнения проекта

Основная часть

Выработка идеи создания вездеходов-автоматов и ее детальная проработка

1. Причины создания лунохода

2. Новые технические мысли в разработке лунохода

3. Модели собственных вездеходов-автоматов и их «профессии

4.Технология изготовления собственных конструкций космических вездеходов, испытания и оценка проекта

5.Оценка испытаний

Заключение

Список использованной литературы и интернет ресурсов

Приложение

Фотографии и чертежи моделей

Тезисы

Рецензия

Текст выступления

Последние дополнения и усовершенствования

Введение

Определение потребности создания космических вездеходов-автоматов краткая формулировка задачи

Цель: изучить вопрос освоения планет и спутников космическими роботами, создать модели космических вездеходов разной функциональной принадлежности по разным поверхностям, провести испытания каждой модели.

Задачи:

1. Выявить причины создания космических вездеходов.

2. Создать экспериментальные модели планетоходов.

3. Представить подробное техническое сопровождение конструкциям вездеходов.

4. Рассказать о достижениях в области создания луноходов и марсоходов.

5. Наметить дальнейшие шаги в исследовании и конструировании универсальной модели космического вездехода.

Гипотеза: космические вездеходы станут первопроходцами в изучении планет и спутников. Надо только знать, куда какой космический робот посылать и для чего.

Методы: опытно-конструкторский, наблюдение, анализ, поисковый, экспериментальный.

Оборудование:

§ Книга-копия А.Л.Кемурджиана «Планетоходы»

§ Стенд «Космические вездеходы»

§ Модели космических вездеходов

§ Чертежи космических вездеходов-автоматов

§ Модели грунтов

§ Таблица видов вездеходов

§ Рисунок «Роботы на других планетах»

§ Фотография Лунохода-1 и Лунохода-2

§ Рисунок: «Взаимодействие космических вездеходов глазами художника»

§ Модели космических вездеходов собственного изготовления

§ Инструкции по управлению космическими вездеходами

§ Показатели достижений по проходимости космических вездеходов

§ Показатели моих космических вездеходов

Предлагаю вашему вниманию свою проектную работу «Космические вездеходы». В течение 6-и лет я изучаю темы, связанные с космосом.

В прошлом году я изучал тему «В космос - на лифте?!». В ходе исследования создал модель лифта, способного плавно поднимать космонавтов и грузы на орбиту.

Мне понравилось конструировать технику для космоса. Я задумался: «Кто будет первым высаживаться на планеты и спутники, чтобы изучать их?» Понятно, что для человека это пока небезопасно. Значит изучением планет и спутников должны заняться космические вездеходы-автоматы.

Актуальность: возможность изучения планет и спутников без участия человека!

Новизна: многофункциональность космических вездеходов.

Практическая значимость: дистанционное освоение планет и спутников Солнечной системы.

Выдвинул гипотезу: предположу, что космические вездеходы станут первопроходцами в изучении планет и спутников.Надо только знать, куда какой космический робот посылать и для чего.

Для подтверждения гипотезы попробую создать модели собственных космических вездеходов-автоматов и провести испытания на разном грунте.

Наступит момент, когда целые флотилии роботов станут…

нашими глазами, ушами, руками… на иных планетах…

1. Формулировка задачи проекта и обоснование выбора темы

Чтобы подтвердить свою гипотезу и доказать ее поставил задачи:

1. Изучить предполагаемые поверхности планет и спутников.

2. Создать модели вездеходов подходящие для той или иной поверхности.

3. Определить функциональные возможности («профессию») каждой модели в зависимости от цели высадки.

В связи с этими задачами поставил цель - создать модели вездеходов разной функциональной принадлежности для разного типа поверхностей.

Коллекция вездеходов «своими руками»

2. План выполнения проекта

1. Познакомиться с источниками информации по созданию планетоходов: навести исторические справки о различных идеях, собрать информацию об аналогах, применяемых материалах и деталях конструкций.

2. Понять принципы работы вездеходов-автоматов.

3. Сделать чертежи, рисунки общего вида каждой модели.

4. Сконструировать 3 действующие модели на основе деталей конструкторских наборов «Gigo» [3] и «Lego» [4].

5. Провести испытания на разном грунте.

6. Обобщить информацию по испытанию моделей: провести сравнительный анализ проходимости вездеходов и обобщить выбор конкретной «модели будущего».

7. Самоанализ процесса и результатов проектирования моделей вездеходов-автоматов.

Основная часть

1. Выработка идеи создания вездехода-автомата и ее детальная проработка

Самые распространенные из автоматических аппаратов, использующихся в космических исследованиях - это роверы (луноходы, марсоходы), способные передвигаться по поверхности планеты, неся на борту научные приборы, функционирующие в автоматическом режиме.

Самый тяжёлый планетоходготовят к отправке на Марс

2. Причина создания лунохода

Когда я познакомился с книгой «Планетоходы» под редакцией А.Л. Кемурджиана и Интернет-ресурсами по данной теме, понял, что проектированиемлуноходов и марсоходов стали заниматься с 60-х годов прошлого века в знаменитом ОКБ-1, которым руководил Сергей Павлович Королев (1907-1966). [5] Именно там родилась идея создания самоходных аппаратов по типу луноходов для изучения Луны как наиболее близкого к Земле небесного тела.

Луноход -1 Луноход - 2

3. Новые технические мысли в разработке лунохода

Всё в Луноходе от блоков питания до подвески и колес было уникальным и новым:

- разработка ходовой части должна была пройти жесткие ограничения по массе самоходного шасси (не более 85 кг) в сочетании с высочайшими требованиями по прочности и надежности. В итоге специалисты по конструированию танковой техники создали движитель, который состоял из восьми мотор-колес, упругой подвески, блока автоматики для контроля состояния ходовой части;

- задача терморегуляции аппарата решалась инженерами в виду того, что луноходу предстояло работать в условиях чудовищного перепада температур: освещенный Солнцем борт нагревается до +150 °C, а противоположный -- почти на триста градусов холоднее. При этом внутри «Лунохода», для нормальной работы всех систем должна была поддерживаться комнатная температура. Для этого в верхней части корпуса «Лунохода» разместили радиатор системы охлаждения, который на ночь закрывался своеобразной крышкой для сохранения тепла. На этой же «крышке» с внутренней стороны были смонтированы панели солнечных батарей, днем снабжавшие «Луноход» электричеством. А во время лунной ночи «Луноход» обогревался радиоизотопным источником тепла исистемой нагревателей, работающих от аккумулятора;

- вопрос о системе управления также потребовал правильного решения. Сначала рассматривались проекты полностью автоматического планетохода, но потом остановились на радиоуправляемом варианте.

Луноход-1 проработал на поверхности Луны почти год (с 17.11.1970 г. по 4.10.1971).Потом на Луну отправили «Луноход - 2» массой 836 кг.Он был предназначен для изучения механических свойств лунной поверхности, фотосъёмки и телесъёмки, проведения экспериментов с наземным лазернымдальномером, наблюдений за солнечным излучением. С его помощью была переда подробная фотокарта места высадки для посадки американского «Аполлона».

4. Модели собственных вездеходов-автоматов и их «профессии»

После 50 лет существования пилотируемой космонавтики снова встал вопрос: а стоит ли создавать дорогие планетоходы? Специалисты категоричны: отправка космонавтов на Луну, Марс и другие космические объекты несет угрозу их жизни и пока неоправданна с финансовой точки зрения, поэтому освоением космического пространства должны заняться роботы. Следуя этим соображениям, я создал 3 модели космических вездеходов. В зависимости от поверхности грунта сделал планетоходы-разведчики: шагающий, гусеничный, колесный. Для каждого робота придумал «профессию»: бурильщик, копальщик, хватальщик.

Представил возможности каждой модели в таблице:

5. Технология изготовления собственных конструкций космических вездеходов, испытания и оценка проекта

Конструкции моделей вездеходов-автоматов собираются последовательно по чертежам и схемам. Работают модели от электропитания. Пультовое управление приводит вездеходы в действие.Модели собирались комбинированно из деталей конструкторов «Gigo» и «Lego» (См. Приложение 1 «Чертежи моделей»).

Дизайн-спецификация моделей вездеходов-автоматов

Предлагаю вашему вниманию чертежи каждого робота-вездехода. В них отражены принципы работы каждой модели. Давайте посмотрим, на что они способны и определим их достоинства и возможности.

Бурильщик «Слон»

Модель 1 - «Слон» способен шагать по грунту из небольших камней и перешагивать ямки, камни благодаря его высокой конструкции. Реальная высота робота не более 10 метров. Система шестеренок приводит механизм в действие: «червяк» двигает округлую шестеренку среднего размера, и приводит в движение задние и передние ноги. Колеса укреплены на небольшой оси и скрепляются между собой штифтом. (Демонстрация модели 1)

Возможности и достоинства модели:оборудован бурильной установкой, может брать образцы грунта с глубины 6-7 метров! Способен поднимать около 100 кг! Лабораторный отсек находится в буре.

Копальщик «Бульдозер»

Модель 2 - «Бульдозер» может въезжать на холмы, переезжая камни. Гусеничную систему приводит в движение маленькая шестеренка, которая вращает большую шестеренку, а та в свою очередь передает движение на маленькую шестеренку. Особенностью этой модели является ковш. Он двигается с помощью шестеренки «червяка». Главное предназначение робота - поднимать и загружать грунт. Реальный размер конструкции в длину не более 6 метров. (Демонстрация модели 2)

Возможности и достоинства модели: оборудован бурильной установкой, с помощью которой может горизонтально собирать образцы грунта горных и скальных пород! В случае планетарной бури с помощью бура может укрыться в скале (горе), тогда не понадобиться защитный колпак от грунтовой пыли. Лабораторный отсек находится в буре. Прекрасно скатывается с обрыва высотой 2 метра!

Хватальщик «Манипулятор»

Модель 3 - «Манипулятор» удобна для переезда с одного места на другое, чтобы собрать различные образцы грунта. Хватательное движение производится с помощью сложной системы шестеренок и рамы. Колеса приводятся в движение с помощью двигателя, который установлен на раме. Длина конструкции без «руки» не более 7 метров. (Демонстрация модели 3)

Возможности и достоинства модели: оборудован системой обнаружения обрывов, может останавливаться у обрыва и объезжать препятствия! Лабораторный отсек находится в «руке».

Предполагается, что все модели - трансформеры-раскладушки. Раскладка будет происходить на планете. Так, у «Слона» будут раскладываться ноги. У «Бульдозера» - ковш. У «Манипулятора» - рука.

6. Оценка испытаний