П Р И К А З
от 20.02.2016_г. № 96/01-02
Воронеж
О проведении конкурса
«Ракетная техника – двигатель XXI века»
В целях повышения интереса обучающихся к профессиональной деятельности в сфере инженерно-технического образования, развития креативного мышления обучающихся и творческой инициативы, выявления и поддержки талантливых и одаренных детей, а также на основании письма проректора ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» от 17.02.2016 г. № 01.01-01.39/75
П Р И К А З ЫВ А Ю:
1. Утвердить Положение о проведении конкурса «Ракетная техника – двигатель XXI века» (приложение №1).
2. Начальникам отделов образования районов довести настоящий приказ до сведения подведомственных образовательных учреждений.
3. Директорам муниципальных бюджетных образовательных учреждений:
3.1. Провести необходимую организационную работу по привлечению обучающихся к участию в конкурсе «Ракетная техника – двигатель XXI века».
3.2. Назначить педагогов для сопровождения обучающихся к месту проведения мероприятия и обратно, возложив на них ответственность за жизнь и здоровье детей, предусмотреть проведение с обучающимися инструктажа по правилам поведения в общественных местах, правилам дорожного движения и соблюдению условий, обеспечивающих охрану жизни и здоровья.
4. Директору МБУДО ЦНТТДиЮ «Техноград» Меркуловой Г.А.:
4.1. Организовать и провести отборочный тур конкурса «Ракетная техника – двигатель XXI века».
4.2. Принять участие 26 апреля 2016 г. в составе оргкомитета конкурса «Ракетная техника – двигатель XXI века».
5. Контроль исполнения данного приказа возложить на заместителя начальника отдела общего и дополнительного образования Минакову Т.Н.
Руководитель Л.А. Кулакова
Н.Н. Ласкина
228-33-98
Приложение №1
к приказу управления образования
и молодежной политики
от «_____» ____2016 г. №____
ПОЛОЖЕНИЕ
конкурса «РАКЕТНАЯ ТЕХНИКА – ДВИГАТЕЛЬ XXI ВЕКА»
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Организаторами конкурса «Ракетная техника – двигатель XXI века» являются институт машиностроения и аэрокосмической техники Воронежского государственного технического университета, АО «Конструкторское бюро химавтоматики» (КБХА), Воронежский механический завод - филиал ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева» (ВМЗ) и МБУДО ЦНТТДиЮ «Техноград».
Срок проведения конкурса: 1 октября 2015 г. – 26 апреля 2016 г.
2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КОНКУРСА
Основные цели конкурса:
- повышение интереса обучающихся к профессиональной деятельности в области ракетно-космической техники и технологии;
- развитие креативного мышления обучающихся и творческой инициативы.
Основные задачи конкурса:
- обучение методам решения творческих задач и навыкам самостоятельной исследовательской работы;
- выявление и поддержка талантливых и одаренных детей.
3. УЧАСТНИКИ КОНКУРСА
Участниками конкурса могут быть обучающиеся образовательных учреждений в возрасте от 15 и старше, которые проявляют интерес к познанию окружающего мира и желающие профессионально заниматься разработкой и созданием ракетно-космической техники.
4. ЭТАПЫКОНКУРСА
Региональный конкурс «Ракетная техника – двигатель XXI века» проводится в два этапа:
1 этап (октябрь 2015 г. – апрель 2016 г.) Институт машиностроения и аэрокосмической техники ВГТУ проводит конкурс на темы: «Творческие методы решения конструкторских задач в области ракетно-космической техники» и «Космические технологии настоящего и будущего».
Участникам конкурса предлагаются задачи, требующие для решения творческого образа мышления и знаний в рамках школьной программы образования (приложение №2). Приведенные задачи являются ориентировочными и не являются обязательными. Для участия в конкурсе участник может предоставить собственную научно-исследовательскую или творческую работу по тематике «Ракетно-космическая техника и технологии». Также, к участию в конкурсе принимаются авторские видеоролики, посвященные ракетно-космической тематике. Лучший видеоролик будет продемонстрирован всем участникам очного этапа 26 апреля 2016 г.
Работы должны быть выполнены самостоятельно. При подготовке работ допускается участие педагогов и научных руководителей в качестве консультантов.
На конкурс принимаются работы, оформленные в соответствие с требованиями (приложение №3), в виде подробного решения задач или развернутого реферата по выбранной проблеме или научного исследования.
Автор может представить на конкурс несколько работ.
Срок представления работ – до 12 апреля 2016 г. Работы предоставляются в электронном виде на e-mail: cntt@list.ru с пометкой «На конкурс» или по адресу: 394055, г. Воронеж, ул. Ворошилова, д. 38, МБУДО ЦНТТДиЮ «Техноград», контактный тел. 263-26-54.
2 этап (26 апреля 2016 г.) - очный проводится для участников первого этапа на базе института Машиностроения и аэрокосмической техники Воронежского государственного технического университета (Московский пр-т, д.14, актовый зал).
В программу входит встреча с ведущими специалистами предприятий и вуза, экскурсия по предприятиям.
Проезд к месту проведения 2-го этапа приглашенные участники осуществляют самостоятельно или в сопровождении родителей (научных консультантов).
5. ОРГАНИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ
К работе в оргкомитете конкурса привлекаются ведущие ученые и специалисты, научно-педагогическая общественность ВГТУ, КБХА, ВМЗ и муниципальных органов управления образованием.
Оргкомитет конкурса:
· информирует образовательные учреждения, педагогов, обучающихся и их родителей о конкурсе;
· обеспечивает на 1 этапе конкурса прием представленных работ, их систематизацию и оценку;
· информирует участников 1 этапа о месте и времени проведения 2 этапа конкурса;
· обеспечивает проведение 2 этапа конкурса, подведение итогов и награждение победителей.
6. ФОРМЫСТИМУЛИРОВАНИЯ
Победители второго этапа получают ценные призы, а также направления от предприятий КБХА и ВМЗ для поступления на целевое обучение в ВГТУ по профильным направлениям.
Приложение № 2
к приказу управления образования
и молодежной политики
от «_____» ____2016 г. №____
Задания для конкурса школьников
«Ракетная техника – двигатель XXI века»
Конкурс «Ракетная техника – двигатель XXI века» направлен на развитие творческих способностей и профессиональную ориентацию школьников. Задания конкурса адресованы тем, кто хочет развивать творческое мышление и научиться решать самые различные творческие задачи.
Каждая новая машина, каждая новая технология начинаются с новой идеи. Весь окружающий нас мир - это изобретенный человеком мир. Самые разнообразные предметы нашей жизни, будь одежда, связь, средства передвижения, ракетно-космическая техника появились и проявились под воздействием человека как результат его изобретательности. Все, что создано человеком, когда-то не существовало уже потому, что было неизвестно. Делать неизвестное известным - творческий процесс.
С творческими задачами человек сталкивается всю жизнь, но решает их далеко не всегда на творческом уровне. Что это такое - творческий уровень? Если сказать очень коротко, это простое решение задачи, кажущейся обыденному сознанию предельно сложной. Часто такие решения называют остроумными, изобретательными. Парадокс процесса создания нового состоит в том, что сложное новое сделать просто, а простое новое - чрезвычайно сложно. Иными словами, не всякое новое является продуктом творчества.
На конкурс предложены учебные задачи по направлениям конструирования и технологии: «Творческие методы решения конструкторских задач в области ракетно-космической техники» и «Космические технологии настоящего и будущего» соответственно. В зависимости от Ваших интересов, Вы можете решать задачи из обоих направлений или выбрать любое из них. Также можно предоставить работу по собственной творческой тематике.
В их условиях содержатся все сведения, необходимые для того, чтобы приступить к решению. Каких-либо специальных поисков знаний о задаче тут не требуется (хотя, вообще говоря, любую задачу можно превратить в исследовательскую тему и собрать массу дополнительных сведений). Кроме того, поскольку задачи учебные, достаточно лишь в общем виде найти идею решения. Желательно пояснить ход решения и проиллюстрировать его рисунком(ми).
Часть задач, которые вам предстоит решать, уже были в свое время решены. Однако творческие задачи (в отличие от математических) могут иметь несколько разных решений. Поэтому решайте их в полную силу, не исключено, что вы придете к совершенно новым идеям.
И еще одно соображение. Дело не в том, чтобы отгадать ответ. Так вы лишь бесполезно затратите время. Даже если удастся правильно угадать ответ, ваше творческое мастерство от этого не повысится. При решении желательно использовать известные элементы теории творческого мышления, т.е. формулировать идеальное решение и противоречие, которое необходимо преодолеть, использовать приемы разрешения противоречий и др. Это нужно для тренировки творческого мышления и изобретательских навыков. Если решения «напрашиваются сами собой», то можно с большой долей уверенности сказать, что они непригодны, так как эти решения напрашивались и до вас.
Задачи конкурса разной степени сложности. Количество и тематику заданий из предложенного перечня участник конкурса выбирает самостоятельно. Минимальное количество выполненных заданий для участия в первом туре – одно (по любому из направлений). На конкурс принимаются аккуратно оформленные участниками работы с подробным решением задач, или в виде развернутого реферата по выбранной проблеме, или в виде научного исследования. Работы могут быть проиллюстрированы рисунками и графическими материалами. Образец титульного листа конкурсной работы и анкеты с подробными данными об участнике (ФИО, домашний адрес, телефон, номер школы, класса и т.д.) приведены в Приложении Б.
Не огорчайтесь, если какие-то задачи вы не решите. Основной смысл конкурса – тренировка и развитие творческого мышления: чем больше вы себя нагружаете, тем сильнее становитесь. Когда-то, на заре истории, человек укротил огонь. Теперь он учится управлять силой еще более мощной — силой разума, проникающего в неизвестное на данный момент времени. Смелее вступайте на тропу познания неведомого, и Вы обязательно победите!
Направление «Творческие методы решения конструкторских задач в области ракетно-космической техники»
Задача 1. В книге В. Губарева «Космическая трилогия» приведены слова одного из конструкторов спускаемого аппарата станции «Венера-8»: «Каждые грамм веса и кубический сантиметр пространства внутри «шарика» использованы рационально. Могу заверить, что вам не удалось бы «впихнуть» туда даже спичечный коробок. Такого плотного монтажа я не встречал ни в одной конструкции. При этом необходимо, чтобы «шарик» занимал строго определенное положение в пространстве?». Далее В. Губарева рассказывает: «Однажды к конструкторам пришел ученый из Института геохимии и аналитической химии и попросил разместить на «Венере-12» еще один прибор весом в 6 кг. Взрыв смеха. Это уже слишком — предлагать такое... О каком приборе может идти речь, если аппарат уже сделан, и каждый грамм веса рассчитан?». Идея пришла неожиданно…
Как вы думаете, удалось «впихнуть» прибор или нет. Если нет — почему? Если да — каким образом?
Задача 2. В книге М. Борисова «Кратеры Бабакина» есть эпизод, связанный с проектированием станции «Луна-16». Нужно было снабдить станцию компактной и сильной электролампой для освещения лунной поверхности «под ногами» станции. Лампе предстояло выдержать большие механические перегрузки. Естественно, отобранные образцы придирчиво испытывали. И вот оказалось, что лампы не выдерживают перегрузок. Слабым местом было соединение цоколя лампы со стеклянным баллоном. Сотрудники Бабакина сбились с ног, пытаясь найти более прочные лампы... Как Вы думаете: что предложил в этой ситуации главный конструктор Георгий Николаевич Бабакин?
Задача 3. По трубопроводу в баки ракеты носителя перекачивают жидкий кислород. Несмотря на хорошую теплоизоляцию, часть кислорода переходит в газообразное состояние. Образуются маленькие пузырьки, более или менее равномерно распределенные по всему потоку. Между тем из трубопровода должен поступать в баки только жидкий кислород. Попробуйте найти простой способ отделения пузырьков от жидкого кислорода, используя вещественные и энергетические ресурсы системы.
Задача 4. Для производства особо точных деталей ракетных двигателей в цех привезли робота, настроили и поставили к станку. Рабочий, много лет проработавший на этом станке, с удивлением наблюдал, как «железный человек» молниеносно выполняет все рабочие операции. Но уже через полчаса робот остановился. Теперь пришла очередь удивляться группе инженеров-электронщиков: что случилось? Все вроде бы в порядке... Оказалось, что в остановке виновата стружка, попавшая в движущиеся части станка. Рабочий бы смахнул ее щеткой и продолжил работу, а для робота это совершенно непредусмотренная тупиковая ситуация. Инженеры почистили щеткой станок и снова включили, результат тот же — робот опять остановился. Как быть? Не ставить же рядом с роботом рабочего со щеткой...
Задача 5 (о пирамиде Хеопса). У специалистов вызвало удивление, что основание пирамиды Хеопса- 4,5 га - имеет абсолютно ровную горизонтальную поверхность. Как древние египтяне, не имея современных точных приборов и способов выравнивания поверхностей, могли хорошо выполнить эту работу? Может им помогли инопланетяне?
Задача 6. При перекачке криогенных жидкостей (азот, кислород, водород, гелий) в трубопроводах ракетных систем иногда возникают аварийные ситуации: из-за внезапной остановки жидкости (например, при быстром перекрытии трубопровода) в трубопроводе резко повышается давление - гидравлический удар (волна повышенного давления), с высокой скоростью распространяясь по трубопроводу, сметает все на своем пути. Не помогают ни предохранительные клапаны, ни защитные устройства. Замечено, например, что газированная жидкость полностью поглощает энергию удара. Но гасить гидравлический удар нужно мгновенно, насытить жидкость газом не успеешь, а заранее вводить газ нельзя. Противоречие сформулировано. Как быть?
Задача 7 (Фалеса). Фалес из Милета (625—547 гг. до н.э.) изобрел способ определения высоты пирамиды с помощью обыкновенной палки. Это одного из лучших творческих решений того времени. Повторите остроумное решение Фалеса и ответьте на вопрос: можно ли использовать этот способ для определения высоты остроконечной вершины на Луне?
Задача 8. Все знают, что такое инкубатор. Но вот потребовалось вывести цыплят в космосе. На орбитальной станции для этого есть все условия (нормальная атмосфера, тепло), кроме одного, - нет силы тяжести. Из-за этого цыплята никак «не хотят» выводиться. Нужна идея космического инкубатора. Что бы вы предложили для создания искусственной силы тяжести?
Задача 9 (императора). Великийкитайский император Цинь Шихуанди жил двадцать два века назад. По легенде, перед принятием мудрых решений император «контактировал» с инопланетянами. После очередного покушения на его жизнь он приказал поставить у входа во дворец «ворота», которые помогли бы страже предотвращать покушения и изобличать злоумышленников. Что за «чудо-ворота» установили во дворце императора?
Задача 10. Знаменитый американский изобретатель Эдисон любил давать «хитрые» технические задачи принимаемым на работу сотрудникам, особенно теоретикам... Однажды он пригласил в свою лабораторию математика Эптона и предложил ему срочно вычислить объем колбы лампы. Эптон, провозившись более часа с измерениями и сложными вычислениями, справился с задачей и гордо подал листок с ответом. Тогда Эдисон за несколько секунд продемонстрировал изумленному математику простейший (и более точный!) способ измерения объема колбы лампы. А вы выдержите экзамен Эдисона? Для этого, кстати, достаточно элементарных знаний школьной физики.
Задача 11. Аэрокосмическая фирма «Боинг» рекламирует устройство для прямолинейных микроперемещений, применяемое в телескопах (на сотыедоли микрометра). Устройство довольно сложное: электродвигатель, червячная передача, двухступенчатый фрикционный механизм и т.д., причем все детали прецизионной (особой, эталонной) точности, из специальной твердой стали. Фирма подчеркивает достоинства: отсутствие люфта, мертвого хода и смазки.
Предложите идею простейшего устройства для микроперемещений, принцип действия которого известен из первой части школьного курса физики: также без смазки, мертвого хода, но с большей точностью.
Задача 12. В институте проводили исследования по выращиванию растений и цветов в условиях длительного космического путешествия. В одном из опытов на растения подавали через сопла струи воздуха с разных сторон, с различной скоростью и частотой импульсов. Растения росли быстрее, цветки получались крупные и красивые. Интересный способ «тренировки» растений? Но на космической станции такой способ применить нельзя, так как в невесомости от струй воздуха разлетятся все предметы. А теперь вопрос: что плохо в этой системе и как ее усовершенствовать для использования на космической станции? Сформулируйте и преодолейте противоречие.
Задача 13. В длительных космических путешествиях экипажу придется выращивать для питания свежие овощи и пищевые растения. Но не брать же с собой в космос для рыхления почвы дождевых червей. Сформулируйте противоречие и определите, каким способом можно рыхлить почву без дождевых червей и повреждения всходов?
Задача 14. Во время войныособенно опасно было попадание снарядов и пуль в бензобак самолета - взрыв, казалось бы, неминуем. На самом деле вспышка возможна только в бензино-воздушной смеси, когда часть бака уже свободна и в воздушном пространстве скапливаются пары бензина. Как не допустить образования такой смеси и тем самым значительно снизить вероятность взрыва?
Задача 15. По одной из гипотез планеты Уран и Нептун покрыты... алмазным снегом. Недалеко то время, когда космонавты высадятся на эти планеты. Какими должны быть колеса вездеход для передвижения по алмазному снегу - ведь об этот самый твердый материал быстро изотрутся колеса из любого вещества. Противоречие: колеса должны истираться, поскольку они передвигаются по алмазному снегу, и не должны, чтобы долго служить. Ваше предложение?
Задача 16. Жидкостные ракетные двигатели опутаны хитросплетением труб и трубочек, каждая из которых периодически проверяется на герметичность. Для этого в трубы подают гелий и к каждому сварному шву и соединению прикладывают датчик специального газоанализатора. Метод этот затяжной и неэффективный - приходится наугад тыкать датчиком во все места в поисках утечек гелия. Кроме того, гелий дорогой газ, хранится он в громоздких баллонах, их надо перетаскивать и т.д. Хорошо бы использовать воздух, но как определить место его выхода, ведь кругом тоже воздух?
Задача 17. Проверьте свою фантазию. Придумайте фантастическое растение, произрастающее на планете Венера. Температура у поверхности планеты более 400 0С, давление около 100 атм, период вращения 4 суток. Растение должно быть совершенно новым, необычным и удивительным. Можно изменять все свойства растения, размеры, длительность жизни, среду обитания, способ питания, размножения и т.д.
Задача 18. Придумайте фантастическое животное с далекой планеты такое, какое не встречается в сказках и научно-фантастической литературе. Изменять можно все свойства и параметры, характеризующие животное.
Задача 19. Придумайте новое фантастическое природное явление, с которым может встретиться астронавт при посещении далеких планет. Заисходный объект возьмите любое природное явление (дождь, радуга, землетрясение, полярное сияние и т.д.). Используйте простейшие приемы фантазирования: дробление; наоборот; ускорение – замедление; увеличение – уменьшение; универсализация – ограничение; уничтожение – возрождение; квантование; динамизация; изменение свойств; вынесение; приписать неживому объекту свойства живого (и наоборот); изменить законы природы, управляющие движением данного явления.
Задача 20. Как обмануть синтезатор? Герои одного научно-фантастического рассказа берут в космический полет вместо тысяч необходимых запчастей синтезатор машину, умеющую делать все. При посадке на другую планету корабль повреждается. Нужно 10 одинаковых деталей для ремонта. Тут выясняется, что синтезатор делает все, но в одном экземпляре. Какздесь быть?
Задача 21. Захват промышленного робота, обрабатывающего детали высокой точности для ракетных двигателей, перемещается по длинной направляющей - полой штанге. Собственно по штанге скользит фторопластобронзовая втулка - фторопласт имеет низкий коэффициент трения по стали. Если же поверхность трения смазывать жидкостью (хотя бы водой), то трение еще больше снизится. Предложенная конструкторами система смазки работала плохо. Она включала распылители, подключенные к водопроводу (колебания давления в водопроводной сети, попадание капель в ненужные места, система требовала постоянной регулировки). Система должна работать надежно, не зависеть от водопровода, мельчайшие капельки должны покрывать равномерно всю поверхность штанги. Как упростить систему и сделать ее более надежной?
Направление «Космические технологии настоящего и будущего»
Задание 1. Чтобы лучше понять путь развития машиностроения, следует напомнить об основных вехах создания и совершенствования этих материальных основ.
История развития машиностроения началась с создания часов. Каких только часов не было изготовлено за пять тысяч лет! Цветочные и солнечные, водяные и песочные, механические и электрические, электронные и атомные... Известны часы гигантских размеров (например, для изготовления часов, установленных на высотном здании Московского Государственного университета, было израсходовано около 9 т коррозионно-стойкой стали, каждая их стрелка весит 80 кг) и часы миниатюрные, величиной с горошинку. О часах можно было бы написать немало интересных рассказов.
И действительно. Если внимательно проследить путь развития машиностроения и отдельных его отраслей, то не трудно заметить многочисленные случаи (как в элементах конструкции, так и в технологических процессах) успешного использования опыта мастеров часовых дел. Например, конструкция пружин, методика изготовления и обеспечение постоянства действия этих капризных деталей, а также способы обработки мелких зубчатых колес, технология компактной сборки большого количества частей в относительно малом корпусе и многие другие важные технические решения были позаимствованы машиностроителями и приборостроителями у часовщиков.
Вопросы: А. Где и когда были впервые установлены механические башенные часы, которые приводились в движение грузом, подвешенным на канате к барабану? Б. Кто и когда впервые использовал в часах вместо гирь стальную пружину? В. Общепризнанным изобретением механических часов является X. Гюйгенс, который предложил (1657 г.) применить маятник в качестве их регулятора. Однако у этого талантливого механика не возникла бы эта идея, если бы он не воспользовался замечательным открытием Галилео Галилея. О каком открытии идет речь?
Задание 2. Некоторые считают, что сверлильные станки — это разновидности токарных станков. Между тем первые сверлильные устройства появились в далекой древности, когда человек еще даже и думать не мог о токарном деле. На рис. 1 показан снаряд для сверления отверстия первобытным человеком с помощью вращающейся палки (прообраз сверла), торец которой он прижимал к обрабатываемому камню. Подобным способом древние люди не только добывали огонь, но и создавали себе разные орудия труда (молот, топор и т. п.). Сегодня группа сверлильных станков охватывает весьма обширный диапазон типоразмеров, а используемые в них инструменты имеют диаметр от сотых долей до нескольких сотен миллиметров.
Рис. 1. Сверлильный снаряд для добывания огня и образования отверстий в орудиях труда древним человеком (3 тыс. лет до и. э.)
Вопросы: А. На рис. 2 показаны различные металлорежущие станки. Определите назначение каждого из них. Б. Чем отличаются станок-автомат от станка- полуавтомата? Автоматическая линия от станка-автомата? Станок с числовым программным управлением (ЧПУ) от традиционных металлорежущих станков, включая полуавтоматы и автоматы?
Задание 3. В поисках идеального резца. Ученых, инженеров, рабочих-новаторов, отдавших многие годы жизни научным поискам оптимальных конструкций металлорежущего инструмента, можно по одержимости сравнить лишь с алхимиками, искавшими заветный «философский камень». Однако разница между ними весьма велики. Речь идет не только о реальности цели. Создателей инструмента неизменно подхлестывали насущные потребности развивающегося машиностроения и его основы — металлообработки. Инструмент должен был соответствовать требованиям времени. От него многое зависело. И прежде всего—производительность труда, являющаяся, как известно, мерилом уровня развития человеческого общества. Еще в начале XX в. известный американский инженер и экономист Ф. В. Тейлор отметил, что вся экономия обработки лежит на острие резца. Статистикой установлено, что в современном машиностроительном производстве расходы на инструмент составляют 25—30% общей стоимости механической обработки.
В истории развития станкостроения известны резкие скачки производительности труда, вызванные созданием и освоением новых более прогрессивных режущих инструментов. Каждый раз, когда казалось, что наступила пора сдавать резец в музей, он преобразовывался и снова становился лидером. Известно, что в настоящее время непрерывно расширяется применение бесстружечных методов металлообработки, в том числе горячей и холодной штамповки, точного литья, порошковой металлургии и т. д.
Рис. 2. Металлорежущие станки
Эти методы способны снизить трудоемкость, а также сократить потери металла, электроэнергии и других ресурсов. Однако, как показывает анализ современного производства, они еще не в состоянии соперничать со всеми процессами резания металла, а лишь могут их дополнять. По оценке многих прогнозистов технического прогресса, полное исключение ремни ни из состава основных технологий металлообработки не предвидится. Вот почему в технически развитых странах не ослабевает внимание к работам по созданию новых металлорежущих станков и параллельно с чтим — к совершенствованию режущих инструментов и созданию их новых видов.
Вопросы: Какой из перечисленных ниже инструментов является режущим? А. Фреза. Б. Сверло. В. Дорн. Г. Зенкер. Д. Шлифовальный круг. Е. Хонинговальная головка. Ж. Алмазный выглаживатель. 3. Шевер. И. Раскатник. К. Долбяк. Л. Притир. М. Прошивка. Н. Развертка. О. Протяжка. П. Зубило. Р. Валки прокатного стана. С. Шабер. Т. Фильер.
Задание 4. Резка - одна из самых обычных операций по обработке металлических заготовок. Исторически сложилось, что наиболее известными и распространенными резки металла являются механические - резка ножницами, резцами, пилами, фрезами и так далее. Но есть и другие способы, которые тоже имеют много преимуществ и часто используются на заводах.
Например, резать металл можно водой, светом, потоком частиц, химическими реакциями.
Вопрос: Что это за способы, и как могут вода, свет, поток частиц и химические реакции резать металл?
Задание 5. Странная история одного металла. В наше время алюминий и его сплавы широко применяют в машиностроении и многих других отраслях народного хозяйства. А в 80-х годах XIX века этот замечательный металл лишь в редких случаях использовали для деталей машин, хотя его ценные конструкционные свойства уже были известны специалистам. Главной причиной этого «невнимательного» отношения к алюминию были сложность и дороговизна его выплавки. Лишь после разработки (независимо во Франции и Америке) достаточно эффективного способа получения алюминия из руд, стало возможным широкое и рациональное применение этого металла в конструкциях различных машин. Любопытно, что изобретатели этого способа родились и умерли в одни и те же годы.
Ныне, спустя сто лет, алюминий (и его сплавы) является одним из важнейших конструкционных материи лов, с которыми приходится иметь дело машиностроителям.
Вопрос. Кто является авторами указанного способа получения алюминия? Почему в XIX веке алюминий стоил как драгоценный металл?
Задание 6. Воздух — мастер на все руки. Спросите у любого человека: «Для чего нам нужен воздух?», и он скажет: «Чтобы дышать». Ответ, безусловно, правильный, но далеко не полный. В технике, например, воздух с давних времен широко используют для многих целей. Первобытный кузнец, работая мехами — простейшим воздушным насосом с ручным приводом, — фактически уже положил начало эксплуатации воздуха. И, подняв парус на старинном суденышке, древний рыбак также пользовался воздухом. То же самое можно сказать и о механике первого «ветряка». Л винтовой самолет мог бы летать без помощи воздуха? Конечно, нет.
Не будет преувеличением сказать, что в наше время нет ни одной отрасли, где бы не применялись различные пневматические устройства. И это особенно присуще машиностроению: например, крепежные приспособления и штампы с пневматическим зажимом, пневмозубила, пневмодрели, пневматические шлифовальные головки и т. п. Любопытно отметить, что с появлением новых изобретений устройства, в которых используется воздух, неоднократно объявлялись отжившими свой срок. Однако жизнь опровергла это.
Вопрос. Подумайте и назовите двенадцать различных устройств, в которых успешно используется воздух. Поясните, для каких целей (технологических, метрологических, транспортных и др.) они используются?
Задание 7. Вибрация — враг или друг? Вибрация окружает нас повсюду. Мы ее часто ощущаем и поезде и трамвае, вблизи работающих машин и агрегатов, на металлорежущих станках и т. п. Сколько бед она принесла при освоении сверхскоростных самолетов, нередко разлетавшихся вдребезги, пока был преодолен «звуковой барьер», как жестоко может сказаться ее действие на космических кораблях, отправляющихся в далекий путь, особенно при их возвращении в плотные слои атмосферы. Стальные мосты часто не выдерживают этого мощного действия природы. От вибрации трудно укрыться. Можно уйти глубоко под землю, чтобы найти покой, необходимый, например, для нормальной работы особо точной аппаратуры. Но и там наиболее чувствительные приборы обнаружат отголоски вибрации. Даже значительные расстояния от ее возбудителя не могут избавить нас от этого вредного действия. А какие недуги приносит она людям, непосредственно соприкасающимся с вибрирующими объектами (например, при работе пневмозубилом), или находящимся вблизи прессов, двигателей и других источников вредных колебаний! Длительное воздействие на человека вибрации приводит к безжалостно разрушающей живые клетки организма, так называемой, «вибрационной болезни».
Но как же быть? Остается один выход — обуздать это опасное явление природы, найти пути сокращения его до минимума или найти ему применение для решения производственных задач. Над этим неустанно трудятся многие ученые, инженеры и другие специалисты. Можно, например, обеспечить необходимое ориентирование различных заготовок при их загрузке в станок-автомат или приспособить вибрирующий лоток для удаления отходов из-под штампа, можно с высокой производительностью галтовать и очищать металлические заготовки от ока лины и других загрязнений в вибробарабанах или ускорить прохождение через трубопровод нефти в 5 раз, керосина в 10 раз и воды и бензина в 20 раз; можно обеспечить интенсификацию работы конвейеров и повысить производительность работы различных механизированных инструментов, уплотнить бетонные изделия и т. д. Поле деятельности технологов и новаторов здесь неограниченно.
Итак, вибрация может быть и врагом и другом
Вопрос. А. Назовите несколько известных вам машин и инструментов, приборов или других устройств, в которых используется вибрация. Б. Назовите пять ручных инструментов, эффективность работы которых может быть повышена посредством вибрации, и поясните свою идею.
Задание 8. Развитие новых отраслей машиностроения, повышение характеристик машин связано с использованием новых жаропрочных, высокопрочных и вязких конструкционных материалов, обработка которых резанием затруднительна, а часто и невозможна, особенно при изготовлении ответственных деталей, сложных и точных по форме. В связи с этим уже достаточно давно ученые ищут способы, позволяющие по-новому вести обработку. В свое время российские и советские ученые открыли способы, которые были связаны с преобразованием электрической энергии в различные физические воздействия, что позволяло удалять или наоборот, наносить металл на детали.
Вопрос: Что такое электрические методы обработки? Где их наиболее часто используют?
Задание 9. Часто конструкторы ставят перед технологами задачи, которые не легко реализовать. Например, в детали может потребоваться выполнить отверстие, но не обычное, круглое, а квадратное. Обычным сверлом или фрезой такое отверстие не получить, особенно если оно глухое. Но есть способы решения этой задачи.
Вопрос: Как получить квадратное отверстие в твердом материале (металле или стекле)?
Задание 10. Традиционно считалось, что чтобы получить какую-то деталь надо взять заготовку и удалить с нее лишний металл. Или, например, взять несколько элементов и соединить их сваркой. Но в последние годы появилась новая технология, которая позволяет не удалять, а добавлять металл, «выращивая» или «печатая» детали.
Вопрос: О какой технологии идет речь? Все ли детали машин уже можно «напечатать»?
Задание 11. В технологии машиностроения далеко не всегда детали обрабатываются инструментом, сделанным из металла или его сплавов. Например, для окончательной обработки (шлифования, полирования, притирки) используют так называемый абразивный инструмент, к которому относят шлифовальные круги, ленты, бруски. Абразивный инструмент изготовляют из твёрдых горных пород и минералов: природных – алмаз, корунд, наждак, кварц (кремень), пемза и др. и искусственных – синтетический алмаз, электрокорунд, эльбор и др. Такие материалы состоят из абразивных зёрен –кристаллических осколков (кристаллитов) либо моно – или поликристаллов, острые края которых являются своеобразными мини-резцами. Абразивный инструмент бывает жёсткий в виде круга, сегмента, бруска (в них зёрна находятся в связанном состоянии) либо гибкий, напр. Шлифовальная лента, шкурка (в них абразивные зёрна наклеены на основу – бумагу, ткань и т.п.), а также в виде порошков и паст, используемых в свободном виде. Абразивная обработка применяется, когда требуется повышенная точность размеров предварительно обработанной детали для достижения более высокого качес