Конструирование модели «Собака-космонавт»

ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ТВОРЧЕСКИХ РАБОТ

«МЫ ГОРДОСТЬ РОДИНЫ»

Направление работы:

ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ТВОРЧЕСТВО

Тема:

Конструирование модели

«Собака-космонавт»

Автор: Лобатый Прохор Олегович

Научный руководитель: Сидоров Андрей Александрович

Место выполнения работы: Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №76 имени Д.Е. Васильева»,

г. Лесной, Свердловская область

2019

Содержание

Введение…………………………………………………………………….……………3

1. Основная часть

   1. Историческая справка…………………………………………………..……..5

   2. Альтернативные варианты проекта ……………………………….………..9

   3. Выбор материала …………………………………………………….……....11

2. Практическая часть

   1. Последовательность изготовления изделия ………………………….……13

   2. Экономическое обоснование………………………………………………..16

   3. Электронная схема………………………………………………….………..17

   4. Экологические обоснование ……………………………………….……….18

   5. Реклама…………………………………………………………….………….18

Заключение ………………………………………………………………..………..19

Список литературы…………………………………………………………..……..20

Приложение 1. Блок – схема программы……………………………………….....21

Приложение 2. Программный код электронной схемы……………………...…..22

Приложение 3. Электронная схема ……………………………………………….24

Приложение 4. Памятники собакам - космонавтам……………………………...25

Приложение 5. Фотографии этапов работы……………………………………...28

Введение

В нашей школе организуют и проводят большое количество мероприятий, посвященных Дню космонавтики. Классный руководитель рассказал нам о собаках – космонавтах. Собаки, как кандидаты на освоение космического пространства, обладали целым рядом преимуществ перед другими животными: хорошо поддавались дрессировке, легче переносили длительный период бездействия и были способны к выживанию в самых тяжелых условиях. Меня очень впечатлили эти героические животные. Но не все полеты собак проходили без жертв, были, к сожалению, и трагические случаи. Как погибшим собакам, так и благополучно вернувшимся на Землю в знак памяти и уважения перед их заслугами в освоении космоса во многих странах установлены памятники и памятные знаки.

Проблема. В моем родном городе Лесной Свердловской области нет памятника или музейной модели героическим собакам – космонавтам, поэтому я решил сделать модель, которую можно использовать в мероприятиях, посвященных Дню космонавтики, на базе Музея истории школы №76.

Гипотеза – модель собаке – космонавту можно сделать своими руками без больших материальных затрат из доступных материалов, для использования в мероприятиях, посвященных Дню космонавтики.

Новизна проекта заключается в том, что подобной модели не существует, т.к. это авторская разработка. Эта собака будет реагировать на движущийся объект и издавать лай, приветствуя проходящих людей.

Цель проекта - изготовление модели собака – космонавт с использованием электронной платы arduino nano.

Задачи:

- изучить существующие модели, материалы, из которых они изготовлены;

- создать свою модель из древесины, с использованием электронной платы arduino nano;

- собрать электронную схему воспроизведения лая собаки и горения глаз;

- разработать дизайн модели;

- изготовить изделие, соответствующие всем требованиям дизайна;

- ввести изделие в эксплуатацию;

- дать анализ проделанной работы.

Методы и приемы: анализ, обобщение, исследование, конструирование, изготовление модели.

1. Основная часть

1.1 Историческая справка

За несколько лет перед полетом первого человека в космос там уже побывали наши четвероногие друзья. Именно о них, о собаках-космонавтах пойдет речь. Во многих СМИ в последнее время активно обсуждаются полеты на Марс. Это еще не реальность, но уже обозримое будущее. По всему миру набирают добровольцев, которые согласятся приобрести «билет в один конец» и поучаствовать в колонизации красной планеты.Чтобы побывать так далеко, человечество проделало невероятную работу. Ученые, инженеры, медики – сотни людей героически старались «приблизить» космос. Но по-настоящему героическую миссию получили животные.

Во второй полвине 20-го века две главные сверхдержавы – СССР и США – активно боролись за необозрымые космические просторы. Первый искусственный спутник, первое живое существо в космосе, первый орбитальный полет, первый человек в скафандре – список рубежей можно продолжать. И на каждом был свой герой. Когда встал вопрос о запуске в космос живого существа, ученым потребовалось небольшое животное, которое бы спокойно переносило стрессы, доверяло человеку и легко обучалось. В СССР сделали ставку на собак, а в США – на обезьян. Вторые оказались более беспокойными, поэтому их отправляли в полет под наркозом. Именно из-за большой дозы лекарства многие «космические» обезьянки погибали еще на земле. В СССР решили использовать псов, потому что их легче дрессировать и можно отправлять в космос без наркоза. А это – залог получения более точной информации о состоянии «космонавта». Ведь основной целью запуска живых существ на орбиту было не испытание ракеты или космического корабля, а выяснение воздействия на организм перегрузок и невесомости. Кстати, собак для программы выбирали породы «подмосковная дворовая».

Главный конструктор Королев рассудил, что дворняги лучше подойдут для полетов, чем их изнеженные, привередливые породистые собраться. Да и размеры собаки были ограничены – дворняжки не должны были быть выше 35 см и весить более 6 кг. Кроме того, собак выбирали красивых и светлого окраса. Ведь им предстояло стать звездами, и они должны били хорошо смотреться на фотографиях. Так что кастинг на роль будущих космонавтов был строгий. Задолго до полетов выбранных псов тренировали. Их учили выполнять команды, приучали носить датчики для измерений и находиться в небольших контейнерах (копиях тех, в которых престояло лететеь). К тому же, четвероногие астронавты должны были привыкнуть к «космической» моде – специальным комбинезонам и скафандрам – и особой пище.

К сожалению, не все собаки-космонавты вернулись на Землю. Животные гибли из-за отказа техники, аварий и конструкторских ошибок. Но каждая смерть четвероногого «космонавта» воспринималась всеми как личная трагедия. У каждого сотрудника космической базы был собственный любимец, которого баловали и часто забирали к себе домой. Собак, которые благополучно вернулись на нашу планету, старались пристроить в хорошие руки и больше не отправлять в космос. Хотя были и исключения. Например, Отважная стала рекордсменом по полетам. За это и получила такую кличку. Но иногда мужественный «космонавт» с самого начала был обречен…

3 ноября 1957 года с Земли стартовал аппарат «Спутник -2» с собакой Лайкой на борту. Это был первый орбитальный полет живого существа в истории человечества. Технологии возвращения корабля с орбиты еще не существовало, но советское правительство требовало запуска. 5-7 часов после старта собака погибла. Причиной смерти стала грубая конструкторская ошибка. Температура в кабине аппарата поднялась до 40 градусов, и пес не выдержал перегрева… Героической Лайке установлено несколько памятников – в России и на Крите. Также достаточно большое количество музыкантов и аниматоров используют образ Лайки как символ ушедшего на преднамеренную гибель человека.

Самыми известными собаками-космонавтами стали Белка и Стрелка. 19 августа 1960 года они успешно совершили суточный орбитальный полет. За это время они сделали 17 витков вокруг Земли, а затем благополучно приземлились. Белка и Стрелка сразу же стали звездами. Их фотографировали, снимали для телевидения и даже привозили на детские праздники. Через 4 месяца после полета Стрелка принесла потомство. Одного из щенков даже подарили жене президента США Жаклин Кеннеди.

Лисичка и Чайка – должны были лететь на аппарате «Спутник-5-1». Разрушение одного из блоков ракет сразу после старта, привели к падению и взрыву. Ласковая и доверчивая Лисичка была любимицей Королёва, но обе собаки погибли.

Пчелка и Мушка – совершили суточный полет вокруг Земли. На этапе входа в атмосферу, вследствие сбоя систем была искажена траектория приземления. Аппарат был уничтожен автоматической системой, животные погибли..

Жулька (Комета) и Жемчужина (Альфа, Шутка) – аппарат «Спутник 7-1» так и не вышел на орбиту. Автоматическое аварийное отделение кабины спасло собак, хотя обнаружили их только через 3 дня.

Жулька прожила 14 лет после полета и стала частью семьи одного из медиков института.

Чернушка – первая собака, запущенная в одиночный полет, ее компанией был Иван Иванович – манекен человека. Собака была успешно возвращена на Землю, как и ее «провожатый»..

Отважная — собака-космонавт, в период с 1958-го по 1960-й годы совершившая не менее пяти космических полётов.

Человек давно полетел в космос и высадился на Луну, а скоро освоит и прежде недостижимый Марс. Полеты стали настолько привычными, что на МКС летают даже туристы. Но животные все равно поднимаются в космос. Правда, теперь уже не вместо человека, а вместе с ним.

1.2 Альтернативные варианты проекта

Прежде чем создать свой вариант модели собака – космонавт, я решил рассмотреть альтернативные варианты.

1. Памятник собаке Лайке в Москве

2. Памятник собаке Звездочке в Ижевске

3. Памятник собаке собаке-космонавту Чернушке в небольшом городке Татарстана – Заинске.

Рассмотрев все примеры, дал оценку первоначальных идей:

Критерии оценки		№ идеи
	1		2	3	Моя идея
Соответствие назначению	-		-	-	+
Оригинальность конструкции	+		+	+	+
Наличие материала	-		-	-	+
Простота в изготовлении	-		-	-	+
Владение знаниями и умениями, необходимыми для изготовления	-		-	-	+
Инструменты и оборудование	-		-	-	+
Экономичность	-		-	-	+
Практичность	+		+	+	+

Итак, ни одна идея не получила наибольшее количество (+), так как я не владею знаниями и умениями, необходимыми для изготовления и нет материала для изготовления.

Я решил создать свой оригинальный вариант. Сделать модель собаки – космонавта, которая будет реагировать на движущийся объект (горят глаза и издавать лай), приветствуя проходящих людей. Недостаток моей идеи в том, что ее нельзя использовать на улице в дождливую погоду.

Подобных моделей в сети интернет я не нашел.

При выборе идеи мы учитывали следующие факторы:

- форма и связь с темой работы;

- оригинальность формы;

- удобство в использовании;

- простата в изготовлении;

- наличие материала;

- наличие необходимых инструментов и оборудования;

- экономичность (низкая стоимость);

- экологичность.

1.3 Выбор материала

При выборе материала для изготовления памятника воспользуемся следующей таблицей:

Наиболее доступным материалом для изготовления памятника можно использовать древесину. Древесина хорошо поддаётся обработке, продается в магазинах и есть у папы в саду.

Спецификация

№п/п	Деталь	Количество	Материал	Размеры
	Туловище	1	Сосна	640х280х20
	Передние и задние конечности	4	Сосна	290х80х20 280х180х20
	Уши	2	Сосна	230х150х12
	Хвост	1	Сосна	60х50х12
	Дно и верх коробочки для датчиков	2	Фанера	200х90х4
	Боковые стенки коробочки для датчиков	2	Фанера	80х90х4
	Нижняя часть шлема	1	фанера	400х290х4
	Задняя стенка шлема	1	Фанера	250х260х4
	Боковые стенки шлема	2	Фанера	180х260х4
	Верхняя часть шлема	1	Фанера	350х180х4
	Каркас шлема	2 2 2 1 4 2 2	Штапик	400 290 370 250 260 160 350

1. Практическая часть

2.1 Последовательность изготовления изделия

При изготовлении памятника собаке - космонавту применяем следующие основные операции: разметка, пиление, шлифование, точение, отделка, сборка, покраска, лакирование.

Необходимое оборудование, приспособления и инструмент имеются в школьной мастерской.

Последовательность изготовления представлена в технологической карте .

Технологическая карта

2.2 Экономическое обоснование

№	Наименование	Количество	Цена за единицу продукции (руб)	Затраты на материалы (руб)
	Туловище	1	отходы
	Передние и задние конечности	4	Отходы
	Стопы	2	Отходы
	Уши	2	Отходы
	Хвост	1	Отходы
	Нижняя часть шлема	1	отходы
	Задняя стенка шлема	1	Отходы
	Боковые стенки шлема	2	Отходы
	Верхняя часть шлема	1	Отходы
	Дно и верх коробочки для датчиков	2	Отходы
	Боковые стенки коробочки для датчиков	2	Отходы
	Каркас шлема	15	Отходы
	Кисть	1	10	10
	Лак	1	70	70
	Клей столярный	1	100	100
	Плата (Arduino nano)	1	200	200
	Провода	15	1,5	22,5
	Светодиоды красные	2	10	20
	Батарея «Крона»	2	100	200
	Динамик	1	30	30
	Датчик расстояния HC-SR04)	1	50	50
	Усилитель	1	100	100
	Разъем для батареек	1	20	20
	Аэрозольная краска (серая)	2	100	200
	Бант (упаковочная бумага)	1	80	80
Итого				1103 руб

Изготовление собаки, на мой взгляд, экономически обосновано, так как подобный экземпляр в магазине вряд ли можно купить.

2.3 Электронная схема

Для того, чтобы мой проект отличался от аналогов я решил добавить спецэффекты, которые состоят из светодиодных ламп, платы (Arduino nano), динамика, датчика расстояния, источника питания, которые крепятся внутри собаки и подключены к плате. В результате всех действий собака реагирует на движение объекта: лает и у нее загораются глаза.

Параметры звукового сигнала и включения светодиодов: 0-40 см

2.4 Экологическое обоснование

В наши дни очень серьёзно стоит вопрос о защите окружающей среды. Безумная деятельность человека на протяжении веков разрушала среду обитания, но ХХ век явился временем экологических катастроф.

Модель собака - космонавт является экологически чистым продуктом, потому что изготовлена из экологически чистого материала – древесины. При её изготовлении не происходит загрязнения окружающей среды, все работы производятся при помощи ручных инструментов, что не вредит окружающей природе. При использовании модели никакого вреда здоровью человека не наносится.

2.5 Реклама

КОСМОС

РЯДОМ

Заключение

В наши дни, когда товары промышленного производства полностью заполнили быт человека, я предлагаю проявить творчество и изготовить своими руками интересную и, на мой взгляд, необходимую вещь. Тем самым внести элементы творчества и индивидуальности в окружающий нас мир.

Думаю, что проект «Собака - космонавт», удался. В процессе изготовления изделия я научился правильно работать электролобзиком, напильником, дрелью, паяльником. Познакомился с преподавателями Технологического института — филиала Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»), которые оказали помощь в создании звуковой электронной схемы для модели собаки – космонавта. Было очень интересно. В дальнейшем планирую освоить законы программирования.

Выполняя проект, я убедился, что деятельность по созданию модели своими руками дает не только экономию в семейный бюджет, но и много позитивных эмоций от процесса изготовления.

Задачи проекта выполнены. Цель работы достигнута: модель собака – космонавт изготовлена.

Гипотеза подтверждена: модель собака – космонавт можно сделать своими руками без больших материальных затрат из доступных материалов, и она будет отличным украшением мероприятий, посвященных Дню космонавтики в школе и детском саду.

Думаю, у меня все получилось. Собака получилась симпатичной, дружелюбной и умеющей «разговаривать». Я думаю, она может занять достойное место в музее ракетно-космической корпорации Энергия имени С.П. Королева в г. Королеве при встрече посетителей.

Список литературы

1. Бузкинов М., Потапов Г.,Искусство резьбы по дереву. -М.: Антиква, 1998.

2. Гликин М.С. Декоративная работа по дереву на станках. М.: Искона, 1999.

3. Мартенсон А. Начинаем мастерить из древесины. М.: Просвещение, 1979.

4. Леонтьев Д.П. Сделай сам. – М.: Просвещение, 1985.

9. Интересные факты о жизни космонавтов на МКС
[электронный ресурс]. Режим доступа: https://rosuchebnik.ru/material/interesnye-fakty-o-zhizni-kosmonavtov-na-mks/

10.  Собаки-космонавты — герои поневоле [электронный ресурс]. Режим доступа: https://dogsecrets.ru/stati/1153-sobaki-kosmonavty.html

11. Картинки [электронный ресурс]. Режим доступа: http://vashipitomcy.ru

12. Памятники собакам-космонавтам [электронный ресурс]. Режим доступа: http://erudit-menu.ru/plugins/dif_news/dif_news.php?0.view.897

Приложение 1

Блок – схема программы

Приложение 2

Программный код электронной схемы

Приложение 3

Электросхема

Приложение 5

25