Возраст: 13 лет

Место учебы: МБОУ “ Школа- гимназия №10”им. Э. К. Покровского г. Симферополя, Республика Крым, Российская Федерация

Руководитель: Кривощеков Роман Витальевич, методист физико- математического отдела ПДО ГБОУ ДО Республика Крым МАН “ Искатель”, г. Симферополя

Историко- исследовательская работа на тему:

Воздушные змеи: детские забавы или практическая аэронавтика?

План

1 Введение

2 История возникновения и применения воздушных змеев

3 Почему и как летает воздушный змей?

4 Виды воздушных змеев

6 Список использованной литературы

Введение

Многие родители, покупая своим детям воздушного змея, даже не догадываются, что изготовление и запуск воздушных змеев с одной стороны- детская забава, привлекающая к себе людей всех возрастов, с другой- увлечение, способствующее развитию наблюдательности, смекалки и творческого потенциала. И на первый взгляд такая простая и обычная для нас игрушка, не совсем уж проста, как может показаться.

Цель работы - изучить воздушный змей, как летательный аппарат, определить области применения, сконструировать и запустить воздушный змей.

Задачи: - изучить историю возникновения воздушных змеев;

Выяснить виды и области их применения;

Выяснить, почему и как летает змей;

Сконструировать змей и испытать его.

История возникновения и применения воздушных змеев

История воздушных змеев берет свое начало еще во времена древнего Китая и насчитывает, как минимум, 2000 лет. История происхождения воздушного змея основывается, прежде всего, на преданиях и легендах, т.к. материалы из которых изготавливали змеев (дерево, бумага, ткань, листья и ветки деревьев) разрушались довольно быстро. Самые старые археологические находки насчитывают около 200 лет.

Змеи строились в виде бабочек, птиц, рыб, жуков, которые раскрашивались в яркие цвета. Наиболее распространен был змей- дракон, похожий на полукрокодила - полузмею.

В более позднее время воздушные змеи стали строить в виде плоских рамок, обтянутых бумагой или тканью. Они уже ничем не напоминали сказочного змея, но название сохранилось до наших дней.

С самого начала своего существования воздушный змей применяли в трех основных направлениях - военные действия, обряды и быт. Применение змея в военных целях сводилось в первую очередь к измерению расстояния до вражеских объектов и устрашению врагов. В истории России тоже есть упоминания о воздушных змеях: в 906 году, во время взятия Царьграда, князь Олег приказал сделать много воздушных змеев в виде всадников и пеших воинов, чтобы внушить ужас защитникам города: они вдруг увидели, что на них с неба спускается несметное русское воинство.

Использовали воздушные змеи и в обрядах. Считалось, что немного приблизившись к небу, где жили боги и, привлекая их внимание своей яркой внешностью, было больше шансов обратить внимание богов на молитвы людей. Так, например, запуская змея, отпугивали нечисть и защищали от злых сил, болезней, просили богатый урожай.

Также воздушные змеи использовались в Азии для ловли рыбы, отпугивания птиц от зерновых культур, для поднятия строительных материалов к вершинам зданий, ну, и конечно, в качестве игрушек.

Приглядывались к этой детской игрушке и ученые. Знаменитый физик, математик и астроном Леонард Эйлер писал: “ Воздушный змей, детская игрушка, пренебрегаемая взрослыми, будет когда-нибудь предметом глубоких исследований”. И он не ошибся. Еще в 1749 году шотландский астроном А. Вильсон поднял на змее термометр для измерения температуры воздуха на высоте. Знаменитый американский ученый Б. Франклин с помощью воздушных змеев проводил исследования атмосферного электричества и доказал, что молния при грозе- не что иное, как электрический разряд огромной силы. Открыв в результате этих исследований электрическую природу молний, Франклин изобрел громоотвод.

Великий русский ученый Михаил Ломоносов тоже строил воздушные змеи для исследования электричества в атмосфере. 26 июня 1753 года Ломоносов “ при помощи змея извлек молнию из облаков”. Он запустил воздушный змей в грозу и по бечевке, используемой как проводник, извлек разряд статического электричества. Эти опыты едва не стоили ему жизни, а вот его последователь академик Рихман был убит разрядом электричества.

В 19 веке воздушные змеи также широко применялись для метеорологических наблюдений. В начале 20 века воздушные змеи внесли свою лепту в создание радио. А.С. Попов использовал змеи для подъема антенн на значительную высоту. Важно отметить использование воздушных змеев при разработке первых самолетов. В частности, А.Ф. Можайский, прежде чем начать строительство своего самолета, провел серию испытаний с воздушными змеями. На основании результатов этих испытаний были выбраны размеры самолета, которые должны были обеспечить ему достаточную подъемную силу.

Практические возможности воздушного змея привлекали внимание военных. В 1848 г. К.И. Константинов разработал систему спасения судов, терпящих бедствие вблизи берега, с помощью воздушных змеев. Во времена первой мировой войны войска различных стран применяли змеи для поднятия на высоту наблюдателей- корректировщиков артиллерийского огня, разведки вражеских позиций. Воздушные змеи использовались и на фронтах Великой Отечественной войны. Например, с их помощью наши бойцы разбрасывали листовки.

В послевоенные годы воздушные змеи стали увлекательным занятием для школьников. Но наряду с этим их еще часто применяют в области метеорологии для исследований и наблюдений нижних слоев атмосферы. Коробчатые змеи поднимают приборы, записывающие температуру, давление, влажность воздуха и направление ветра на высоте. В далекой Антарктиде наши ученые широко использовали змеи для изучения атмосферы до высоты примерно 1000 м.

В настоящее время воздушные змеи не то, чтобы не забыты, они живут полноценной, активной жизнью. Воздушные змеи помогают метеорологам в изучении верхних слоев атмосферы. На змее можно укрепить не только барометр и термометр, но и фото- и видеоаппаратуру, впоследствии используя полученные данные для топографических карт. Использование воздушного змея в таких целях значительно выгоднее, проще и дешевле, чем привлекать тяжелую летную технику. Также радиолюбители как и 100 лет назад, так и сейчас используют воздушного змея для получения устойчивого сигнала.

У воздушного змея есть и свой праздник. Ежегодно во второе воскресенье октября во всем мире празднуется Всемирный день воздушного змея.

Почему и как летает воздушный змей?

Воздушный змей принадлежит к летательным аппаратам тяжелее воздуха. Почему же змей поднимается и что удерживает его на высоте? Основное условие для этого - движение воздуха относительно змея. Скорость и направление ветра постоянно меняются. Не только горы, но и дома, мосты, строения, деревья отклоняют ветер у поверхности земли от его горизонтального направления. Так как же взлетает воздушный змей? Ответить на этот вопрос поможет упрощенный чертеж. Пусть линия АВ изображает разрез плоского змея, а - угол к набегающему потоку ветра. Рассмотрим, какие силы действуют на змей в полете. На взлете плотная масса воздуха препятствует движению змея, то есть оказывает на него некоторое давление. Обозначим силу давления F1 . Теперь построим параллелограмм сил и разложим силу F1 на две составляющие- F2 и F3. Сила F2 толкает змей на нас, а это значит, что при подъеме она снижает его первоначальную горизонтальную скорость. Следовательно, это сила сопротивления. Другая сила F3 увлекает змей вверх, это подъемная сила.

Поднимая змей в воздух, мы как бы искусственно увеличиваем силу давления F1 на поверхность змея. Но сила F1, как мы уже знаем, раскладывается на две составляющие: F2 и F3. Масса модели постоянна, а действию силы F2 препятствует леер. Значит, увеличивается подъемная сила- змей взлетает. Известно, что скорость ветра с высотой возрастает, ведь чем выше от земли, тем меньше предметов, которые препятствовали бы его движению. Вот почему при запуске стараются поднять змей на такую высоту, где ветер мог бы его поддержать.

Виды воздушных змеев

Все воздушные змеи можно разделить на две основные группы: неуправляемые и управляемые.

К неуправляемым относятся привычные всем воздушные змеи, которые, будучи подняты в небо, находятся там примерно в одной и той же точке, и влияние на перемещение которых, может оказать только набегающий поток воздуха.

Простейшие неуправляемые змеи- плоские. Родоначальники всех воздушных змеев, они обладают плоским каркасом. Стабилизация достигается за счёт формы змея, воздушных потоков в парусе, хвостов. В качестве примера можно привести русский змей, индийский змей, змей “ звезда”, змей с дельтакрылом.

Изогнутые воздушные змеи имеют поперечный изгиб в конструкции, который позволяет им быть более устойчивыми по сравнению с плоскими змеями, избавляет от необходимости использовать для стабилизации хвост, следовательно улучшает ветровой диапазон змея. Изгиб в конструкции достигается или за счёт специально изогнутого соединительного элемента, или за счёт натягивания поперечных элементов каркаса наподобие лука.

Познакомившись с конструкциями плоских змеев мы узнали, что ни длина, ни ширина большинства плоских змеев не превышают 1 м. Почему так? Чтобы ответить на этот вопрос, надо рассмотреть два важных параметра: подъемную силу и прочность змея. Плоский змей с большим размахом крыльев сделать трудно, существенно не увеличивая прочность его элементов. Но увеличение прочности приводит к увеличению ширины и толщины конструкционных элементов каркаса, что сказывается на массе змея. Беспредельно увеличивать массу нельзя- наступает момент, когда уже подъемной силы недостаточно для взлета змея. Изобретатели попытались обойти это противоречие. Так появились коробчатые змеи, прочность которых много выше прочности плоских змеев.

Коробчатые змеи. Воздушные змеи данной группы обладают пространственным каркасом, они по-настоящему трёхмерны, также за счёт каркаса ещё больше возрастает устойчивость, а увеличение рабочих плоскостей влечёт за собой увеличение подъёмной силы. Хорошо всем известны такие воздушные змеи, названые по имени их конструкторов, как змей Хараграва, змей Поттера.

Нежесткие змеи. Это гибридная группа змеев, основное отличие которой заключается в том, что форма принимается за счёт набегающего потока воздуха. При этом в конструкции всё-таки применяются отдельные жёсткие и полужёсткие элементы каркаса.

Бескаркасные змеи. Форма, принимаемая за счёт проникающего внутрь змея воздуха, и полное отсутствие каркаса как такового — отличительные признаки этой группы. Главными достоинством является полная свобода в размерах и форме воздушного змея, малый вес.

К управляемым воздушным змеям относятся змеи,полётом которых можно управлять за счёт наличия двух и более строп.

Двухстропные. Воздушные, так называемые спортивные или пилотажные, змеи обычно треугольной (дельтавидной) формы с двумя стропами, по одной в каждую руку. За счёт строп возможно управление направлением полёта этого змея. Кроме того за счёт конструкции воздушный змей способен осуществлять манёвры не только в двух плоскостях относительно пилота, но и в третьей плоскости.

Четырехстропные. Четыре стропы, прикреплённые к двум ручкам, позволяют полностью контролировать угол атаки этих воздушных змеев. Под управлением пилота змей способен лететь в любом направлении, вращаться и останавливаться в любой точке ветрового окна.

Бескаркасные. В этой категории управляемых змеев находятся змеи, предназначенные для буксировки, они могут быть двух- и четырёхстропными. Форму парус принимает как за счёт набегающего потока, так и за счёт каркаса, сформированного сжатым воздухом. Основное предназначение — буксировка человека.

Мы рассмотрели основные типы воздушных змеев, но есть змеи, которые по конструкции и применяемым материалам отличаются от них. Рассмотрим некоторые из них.

Змеи по принципу АВП . Известно, что аппараты на воздушной подушке (АВП) приподнимаются благодаря разности давлений: под днищем давление всегда больше, чем сверху. А устойчивость аппарата создается особым устройством, равномерно распределяющим поток газа по всему периметру. По такому принципу могут летать и змеи.

Змей- парашют. Воздушный поток ударяет в слегка наклоненный купол парашюта и поднимает его вверх. Для стабилизации полета к змею- парашюту прикрепляют хвост, а в центре под куполом закреплена телескопическая трубка. Она служит одновременно и жестким каркасом, и регулятором положения центра тяжести модели.

Змей- диск. Форма такого змея придает неплохую устойчивость в полете. Модель очень похожа на два невысоких конуса, сложенных вместе. Конструкция дополнена килем, а также небольшим грузиком, смещающим центр тяжести вниз и таким образом увеличивающим устойчивость аппарата, и отверстием в нижней части обшивки. Это отверстие позволяет использовать те перепады давления, которые создаются при сильных порывах ветра.

Змеи- вертушки. Вертушки, вращаясь под действием набегающего потока воздуха создают не только поверхность, играющую ту же ролью что и плоскость коробчатого или плоского змея, а и благодаря углу атаки с их помощью создается дополнительная подъемная сила. Это позволяет при прочих равных условиях делать змеев меньших размеров.

Змей- вертолет. В городе бывает трудно найти большую открытую площадку, где можно было бы свободно разбежаться с воздушным змеем. Змей- вертолет не требует много места для своего запуска, и непогода ему не помеха.

Змеи с диффузорами . Змей такого типа мы решили построить и испытать. Конструкция такого змея очень проста. Две рейки скреплены в центре крест- накрест и связаны по краям прочной нитью. Обшивкой змея служит не продуваемая плащевая ткань, на которую прикреплен диффузор из этой же ткани(фото 1). Мы запустили наш змей на школьном стадионе. (фото 2). Движущийся по диффузору со все возрастающей скоростью воздух, увеличивает скорость змея, а еще, что более существенно, придает ему дополнительную устойчивость в полете(фото 3,4,5).

фото 1
фото 2

фото 3
фото 4
фото 5

Выводы

На основании проведенных мной исследований я пришел к следующим выводам:

1 Воздушный змей имеет многовековую историю. Их строили из разных материалов и придавали им различные формы.

2 Применение и использование воздушного змея была очень разнообразна: в военных действиях, обрядах, быту, а также для изучения физических явлений. Ну и конечно, его всегда использовали как детскую игрушку.

3 В наши дни змей не используют для оборонного значения и в научных исследованиях его роль не очень значительна, но для людей, заинтересованных в аэронавтики, он помогает понять основные принципы полета всех летательных аппаратов.

Поэтому можно с уверенностью утверждать, что такая детская забава, как воздушный змей, является, прежде всего, примером практической аэронавтики.

Список использованной литературы

Ермаков А.М. Простейшие авиамодели: Книга для учащихся 5-8 классов. — М.: Просвещение, 1984. — 160 с.: ил.

Заворотов В.А. От идеи до модели: Книга для учащихся 4-8 классов.- М., Просвещение, 1988.- 160 с.: ил. — (Сделай сам).

Перельман Я.И. Занимательная физика. Книга первая.-М.: Наука, 1976. - 224с.:ил.

prokite.ru/kites/tipyi-vozdushnyih-zmeev/

1. www.kite.ru/news/kitestaff/the-kite-story.php

Искусство дарить подарки – одна из отличительных черт человеческого общества. Подарок служит выражением нашего отношения к близким и друзьям. Подарки сделанные своими руками, не потребуют больших материальных затрат, зато в каждом из них отражается щедрость души, трепетное отношение к человеку, для которого с любовью и старанием мы создавали единственный в своем роде сувенир. Как известно, самые благодарные получатели подарков – дети. Сколько восторга доставляют им игрушки, особенно если они необычные, такие, каких нет у других.

Гипотеза: как сделать подарок младшему братишке, не залезая в родительский кошелек?

Климат с. Павлофедоровка.

С. Палофедоровка Кировского района располагается в центральной части Приморского края. Климат умеренно-муссонный, с морозными зимами (в январе?25?40° C) и жарким влажным летом (в июле +25° +30°). Средняя скорость ветра - 2,9 м. С увеличением высоты скорость ветра возрастает.

Скорость ветра для оптимального запуска воздушного змея:

1–2 м/с: только самые легкие воздушные змеи будут летать;

2–4 м/с: хороший ветер для новичков;

4–8 м/с: превосходные условия для полета воздушного змея любой конструкции;

8–11 м/с: хороший ветер для специалистов. Будьте более внимательны;

11–14 м/с: только для специалистов.

Поэтому в качестве подарка-сюрприза для брата я выбрала воздушного змея.

Цель: изготовить воздушного змея к 12.05.2014. (день рождения брата 20.05.)

Найти в интернете макеты и чертежи самых простых воздушных змеев;

Определить какие материалы нужны для изготовления воздушного змея в домашних условиях;

Заручиться помощью папы для изготовления и запуска змея (выяснить, а сможет ли он вообще летать?);

Изготовить воздушного змея;

Запустить воздушного змея, отрегулировать его полет;

Подарить подарок брату.

Основная часть

1. Конструкция воздушного змея.

Воздушный змей - привязной летательный аппарат тяжелее воздуха. Поддерживается в воздухе давлением ветра на поверхность, поставленную под некоторым углом к направлению движения ветра и удерживаемую леером с земли.

1.1. Классификация

По форме и устройству аэродинамических поверхностей различают:

Одноплоскостные - простейшие конструкции. Обладают невысокой подъёмной силой и малой ветровой устойчивостью. Таким змеям обязательно нужен хвост - шнур с привешенным к нему грузиком.

Многоплоскостные - этажерочные, коробчатые и многоячеечные из отдельных ячеек в форме тетраэдров или параллелепипедов. Важной их особенностью является высокая устойчивость.

Составные или групповые, состоящие из группы воздушных змеев.

1.2. Основные конструктивные элементы воздушного змея:

Натянутая на жёсткий каркас или мягкая, без каркаса, поддерживающая (аэродинамическая) поверхность из материи или бумаги;

Наматываемый на лебёдку или катушку леер (пеньковая верёвка, стальной трос, прочная нить);

Уздечка для крепления к воздушному змею леера и органы устойчивости (хвост).

1.3. Обеспечение устойчивости.

1.3.1. Продольная устойчивость обеспечивается хвостом или формой аэродинамической поверхности;

1.3.2. Поперечная - килевыми плоскостями, устанавливаемыми параллельно привязному канату, или изогнутостью и симметричностью аэродинамической поверхности.

1.3.3. Устойчивость полёта воздушного змея зависит также от положения центра тяжести змея.

1.4. Виды воздушных змеев:

Плоский змей;

Коробчатый змей.

2. Изготовление воздушного змея “Монах”

Самый простой воздушный змей – “монах”. Его изготавливают из квадратного листа плотной бумаги. “Монах” состоит из корпуса, пут, хвоста и нитки, с помощью которой его можно запустить.

2.1. Порядок изготовления

2.1.1. Из бумаги вырезать квадрат со стороной 15-20 см. Его углы назовем A, B, C, D.

2.1.2. Лист согнуть по диагонали AC. Загиб прогладить с нажимом, чтобы след от него четко обозначился на листе.

2.1.3. Уголок с вершиной B согнуть так, чтобы сторона AB совместилась со стороной AC.

2.1.4. Теперь перевернуть заготовку на другую сторону и таким же образом отогнуть угол листа с вершиной D, при этом сторона AD должна совместиться с линией AC. Все загибы прогладить утюгом.

2.1.5. Уголок листа с вершинами B и D отогнуть и совместить стороны EB и E’B со сторонами AE и AE’.

2.1.6. Еще раз прогладить все загибы утюгом и развернуть лист. Получился корпус “монаха”. Его крылышки BFE и DF’E’ должны быть развернуты в разные стороны.

2.1.7. В точках F и F’ и в точке C на корпусе прорезать небольшие отверстия, чтобы можно было прикрепить путы. Для этого подойдут 2 прочные нитки. Их длина должна быть равна высоте треугольника FAF’.

2.1.8. В отверстии в точке C прикрепить хвост. Его можно сделать из плотной тесьмы или ленты шириной 1,5-2 см. Длина хвоста должна равняться 4-5 длинам стороны AC корпуса “монаха”. Ленту продеть в подготовленное отверстие, загнуть и сшить по кромкам нитками.

2.1.9. Прикрепить прочную нитку для запуска змея. Она привязывается к путам точно по

середине. Нитка должна иметь достаточно большую длину, лучше всего ее намотать на катушку, тогда запускать змея будет гораздо удобнее.

2.1.10. Готового змея расписать или оклеить различными аппликациями, тогда он будет выглядеть еще красивее.

Последовательное изготовление корпуса “Монаха”.

Крепление пут и хвоста “Монах”

2.2. Пробный запуск

2.2.1. Чтобы удостовериться в том, что змей хорошо летает, я сделала пробный запуск. Запускали змея, с папой, на открытом пространстве, где поблизости не было высотных зданий, деревьев и линий электропередач.

2.2.2. Папа держал змея, а отошла против ветра на расстояние 10–15 м, постепенно распуская леер. По моему условному знаку папа подкинул змея вверх. Погода была ветреная, то он сразу взмыл ввысь.

2.2.3. При слабом ветре пришлось пробежать некоторое расстояние, чтобы змей набрал высоту. Когда он стал хорошо держаться в воздухе, нитку постепенно отпустила, и змей взлетая, быстро набирал высоту и устойчиво парил, слегка виляя в полете из стороны в сторону. Значит, мы его сделали правильно.

2.3. Принцип действия

Воздушный змей поднимается в воздух благодаря движению воздуха.

2.3.1. Если ко всем четырем углам змея привязать по нитке и связать их вместе, он не полетит даже при очень сильном ветре. Дело в том, что встречный поток воздуха будет равномерно давить как на поверхность змея, так и на нити, привязанные по углам.

2.3.2. Если связать вместе только три нити из четырех, то при движении змей расположится под небольшим углом к поверхности земли – “углом атаки”. Сила сопротивления воздуха будет оттягивать змея назад и заставит его подняться в воздух. Подъемная сила определяется сразу несколькими величинами: “углом атаки”, давлением встречного воздуха и размером змея.

2.3.3. Центр тяжести змея должен располагаться на оси его симметрии – продольной линии корпуса змея, которая делит его на две равные части.

2.3.4. Путы, или стропы, которые прикрепляются к змею для обеспечения ему “угла атаки”, должны быть тщательно подобраны по длине и прикреплены к корпусу в определенных местах. Если это правило нарушить, он или вообще не поднимется в воздух, или будет плохо летать, виляя из стороны в сторону.

2.3.5. Хвост змея также играет большую роль. Это не столько украшение конструкции, сколько приспособление, предназначенное для ее управления. При неправильно отрегулированном хвосте змей или совсем не взлетит, или будет летать неустойчиво.

2.4. Возможные недостатки

2.4.1. Змей при запуске крутится вправо или влево. Это означает, что нитка прикреплена не в середине.

2.4.2. Если и после устранения этого недостатка “монах” продолжает крутиться, нужно обратите внимание на его хвост – он или слишком мал, или слишком легок. Проверить это очень просто: привязать к нему пучок травы или щепку – если змей выровнял свой ход, значит, хвост нужно удлинить. Иным выходом из ситуации будет прикрепление разных украшений в виде бантиков, бабочек, помпонов.

2.4.3. При слишком тяжелом хвосте змей тоже плохо взлетает и набирает высоту. В этом случае хвост нужно облегчить, отрезав от него небольшой кусочек или убрав украшения.

3. Изготовление плоского воздушного змея

Плоский змей имеет более сложную конструкцию по сравнению с монахом”.По форме различают змеи в виде прямоугольника, равнобедренного треугольника, правильного или вытянутого многоугольника и др.

Основные детали плоского змея: корпус, путы, хвост, нитки (шнур). При желании змей можно снабдить трещоткой.

3.1. Расчет плоского воздушного змея

У змея квадратной формы все стороны его корпуса, естественно, равны. У змея в виде прямоугольника меньшая сторона корпуса должна составлять 3/4 длинны большей его стороны. У змея в виде равнобедренного треугольника, длина его корпуса должна быть примерно в полтора раза больше его ширины (основания этого треугольника). У змеев в виде вытянутых пяти- или шестиугольников боковые стороны по длине должны быть равны ширине корпуса. Длину же корпуса делают в полтора раза больше его ширины.

Формы плоских змеев

Соотношение размеров

3.2. Корпус плоского воздушного змея состоит из легкого деревянного каркаса и обшивки. Материалы для изготовления каркаса: ивовая лаза (прутки), стебли камыша, тонкие рейки из бамбука, дранка из сосны, березы, липы, а лучше всего оконные штапики. Я использовала оконные штапики.

3.3. Я по этим размерам вырезала обшивку и на нее наклеила рейки корпуса. В начале наклеивают рейки по краям обшивки, а затем на перекрещивающиеся рейки. Клей применяла самый разный: столярный, казеиновый, БФ и др. Концы реек должны выступать за края обшивки на 3–4 см. По всем углам корпуса перекрещивающиеся рейки обвязала нитками.

Сборка корпуса

3.4. Когда корпус высох, рейку АВ прогнула, оставляя обшивку на внешней стороне, и зафиксировала этот прогиб с помощью нитки, натянутой между концами прогнутой рейки

3.5. На стягивающую нитку можно установить трещотку. Во время полета змея под воздействием воздушных потоков, трещотка будет быстро вращаться на закрепленной нитке и трещать. По размерам трещотка должна быть изготовлена так, чтобы, вращаясь, она не задевала корпус змея.

3.6. К углам корпуса в местах пересечения реек (точки А и В) привязала нитка такой длинны, чтобы середина нитки при натяжении достигла центра корпуса змея в точке О. Так я получим верхние стропки.

3.7. Затем в точке О корпуса проколола два отверстия (по обе стороны листа пересечения центральных реек), в отверстия продела нитку и прочно завязала вокруг реек. Длина этой нижней стропки равна расстоянию на корпусе от точки О до середины рейки АВ. Привязав, нижнюю стропку по середине верхней, получила путы. В точке соединения стропок привязала шнур для запуска. Путы к корпусу змея крепила со стороны обшивки, чтобы воздушные потоки при полете змея прижимали обшивку к приклеенным рейкам корпуса.

3.8. Изготовление хвоста.

Хвост состоит из собственно хвоста и его подхвостка, для которых потребуется тесьма или полоска хлопчатобумажной ткани шириной 1,5–2 см. Подхвосток привязала нитками к нижним углам корпуса змея (в точках С и D). К подхвостку в его середине пришила хвост. Половины подхвостка СМ и DM должны быть равны, иначе змей в полете будет крутиться.

3.9. Регулировка змея.

Если змей не взлетает или взлетает, но не набирает высоту – значит, тяжел его хвост. Нужно в этом случае хвост укоротить.

Если же после укорачивания хвоста змей все равно не набирает высоту, следует изменить длину нижней стропки пут.

В случае если при полете змей виляет то вправо, то влево нужно проверить равенство длин верхних стропок и подхвостка. Если здесь все в порядке - значит, мала длина хвоста.

Для проверки привязала к хвосту небольшой пучок сухой травы. Пришла к выводу: если после этого змей начинает лучше набирать высоту и не крутиться в полете, нужно снять этот дополнительный груз и удлинить хвост. При правильной регулировке змей должен хорошо взлетать, быстро набирать высоту и уходить вдаль, по мере распускания нитки, на которой он запускается. При этом он будет парить в высоте, слегка виляя из стороны в сторону. Нитки для изготовления пут должны быть крепкими, иначе под напором ветра змей просто оторвется. Путы и хвост для плоских змеев другой формы делаются аналогично.

Возможное оформление воздушного змея.

Возможное оформление воздушного змея

4. Меры предосторожности

4.1. Никогда не запускать воздушных змеев около линий электропередач.

Электропровода очень опасны для жизни. Электричество, проходящее через наше тело в землю, может привести к смертельному исходу.

4.2. Никогда не запускать воздушных змеев во время грозы.

Воздушный змей, запущенный во время грозы может привлечь к себе молнию и стать молниеотводом. Вряд ли это можно пережить.

4.3. Никогда не запускать воздушных змеев рядом с людьми или животными.

Это может напугать как людей, так и животных. Очень интересно наблюдать за собаками, когда они гоняются за воздушным змеем, но рано или поздно ветер станет слабее и собака, поймав змея, сведет на нет все ваши труды.

4.4. Никогда не запускать воздушных змеев около аэропортов.

Во многих странах, по всему миру, это запрещено делать. В Северной Америке, например, запрещен запуск воздушных змеев ближе, чем 6-10 км до аэропортов.

4.5. Носить солнцезащитные очки в солнечные дни.

Долгое воздействие солнечных лучей может нанести ущерб незащищенным глазам. Всегда носите солнцезащитные очки, когда запускаете в солнечный день, даже если вы не стоите лицом к солнцу. Также не забудьте нанести крем от загара, чтобы защитить вашу кожу.

4.6. Никогда не запускать воздушных змеев над или около шоссе.

Воздушные змеи могут отвлечь водителей автомобилей, что может стать причиной аварии. Дороги для автомобилей, парки и пляжи для воздушных змеев.

5. Немного истории

Воздушные змеи – это, наверное, самые первые летательные аппараты, поднятые в воздух человеком четыре тысячи лет назад. Первыми их научились делать древние китайцы и японцы. Красочные воздушные змеи использовались главным образом для украшения празднеств. Им придавали вид птиц, бабочек или невиданных зверей, но особенно впечатляюще выглядел летающий дракон, считающийся на Востоке символом власти и благополучия.

В России древняя игрушка служила не просто для забавы. Так, например, киевский князь Олег, идя войной на Царьград в 906 г., использовал воздушных змеев для устрашения неприятеля. Вместе с людьми на штурм города двинулись целые полчища воздушных “всадников” и “коней”, так что мужество защитников Царьграда было поколеблено.

В начале двадцатого века воздушные змеи все чаще и чаще использовались для практических целей. Они применялись для поднятия в воздух метеорологических приборов, радиоантенн, аппаратов для аэрофотосъемки. В данном случае на службу человеку были поставлены такие качества воздушных змеев, как простота конструкции, довольно большая грузоподъемность, высота, на которую они способны подниматься.

Воздушные змеи внесли свою лепту в создание радио. А.С. Попов использовал змеи для подъёма антенн на значительную высоту.

Важно отметить использование воздушных змеев при разработке первых самолётов. В частности, А.Ф. Можайский, прежде чем начать строительство своего самолёта, провёл серию испытаний с воздушными змеями, которые тянула упряжка лошадей. На основании результатов этих испытаний были выбраны размеры самолёта, которые должны были обеспечить ему достаточную подъёмную силу.

В 1848 г. К.И. Константинов разработал систему спасения судов, терпящих бедствие вблизи берега, с помощью воздушных змеев. Во время первой мировой войны войска различных стран применяли змеи для подъёма на высоту наблюдателей-корректировщиков артиллерийского огня, разведки вражеских позиций.

С развитием воздухоплавательных и авиационных летательных аппаратов воздушные змеи стали применять исключительно в развлекательных и спортивных целях.

В последние годы развитие получили так называемые пилотажные змеи - воздушные змеи специальной формы, управляемые с помощью двух лееров. Пилотажный змей, в отличие от любого другого, способен к свободному планированию в воздухе, что и обеспечивает его особые свойства. Они предназначены для выполнения комплекса пилотажных фигур различной сложности. Также развивается кайтинг - вид спорта, при котором спортсмен передвигается по местности с помощью воздушного змея.

Применение воздушного змея позволяет использовать недоступные традиционному парусу возможности:

Второе воскресенье октября - Всемирный день воздушных змеев (World Kite Day), в этот день любители воздушных змеев во всем мире запускают своих летающих “питомцев”.

6. Заключение

В ходе работы я узнала много нового о воздушных змеях. Совместно с папой смастерила подарок своему любимому братишке. Все необходимые материала я нашла дома. А когда я увидела радость брата, державшего за нитку змея, который взмывал в облака, я поняла, что трудилась не напрасно. По моим чертежам пятеро одноклассников изготовили змеев и мы устроили воздушные баталии.Во второе воскресенье октября - в нашей семье теперь будет еще один замечательный праздник - Всемирный день воздушных змеев.

7. Литература

1. Л.Б.Бернштейн “Наука и жизнь”, №11, стр. 59-64.
2. М.И.Блудов. “Беседы по физике”. Просвещение”, 1964.
3. Ф.Д. Бублейников “О движении” Детгиз. 1956.
4. М.Ивановский “Законы движения”, 1957.
5. Н.Я.Виленкин “Математика 6 класс”.
6. Я.Н Перельман “Занимательная физика”.
7. Н.А.Сарафанова. Подарки к праздникам. Мир книги.2004 год.
8. Интернет-ресурсы.

Можно задать вопрос, что это? Летающая на нити по ветру простейшая конструкция? Треугольник из цветной бумаги, на котором приземлилась на голову своим ребятам Мерри Поппинс? Но обычная для нас игрушка – такая как воздушный змей, не совсем уж проста, как может показаться с первого взгляда.

История воздушных змеев берет свое начало еще во времена древнего Китая. Там он и назывался змеем, так как в праздник Дракона, который проходил 9 сентября, огромные туловища из бумаги, у которых на конце была змеиная голова, запускались в небо. Начиная со второго века, эта традиция не забывается и сегодня.

В древних летописях славян и византийцев находятся разные упоминания о подобиях воздушных змеев. Только это скорее была военная техника, чем игрушки. Для того чтобы запутать врага или просто его напугать, князь Олег применял «кони и люди бумажны, вооружены и позлащены». А при взятии Англии Вильгельм Завоеватель в 1066 году использовал змеев для военных спецсигналов.

На данном этапе времени история замолчала и змеи стали просто развлечением, которое было далеко от науки. Однако, не полетел еще такой самолет, что был построен без закона аэродинамики. А такой закон помогла открыть именно эта игрушка.

Раньше знали только несколько видов воздушных змеев — это одноплоскостные, то есть имеющие хвост, и составные, которые соединены в гибкую систему. Известный математик Л. Эйлер в 1756 году сказал, что змей — это детская игрушка, которую недооценивают ученые, но она заставляет серьезно над собой задуматься. Достижения Икара и Дедала попробовали повторить через 140 лет немецкий инженер Лилиенталь и австриец Харграв. Харграв впервые запустил в воздух человека при помощи этого устройства и не остановился на достигнутом. Результатом чего стал коробчатый воздушный змей, который не требовал хвоста для устойчивости во время полета. Такие летающие коробки, которые придумал Харграв, протолкнули понятие об аэродинамике и помогли при создании первых самолетов, и стали 3-ей возможной конструкцией – многоплоскостной.

Не прошел стороной воздушного змея и Михаил Васильевич – хранитель нашей науки. Он тоже баловался игрушкой. Природу молний и верхние слои атмосферы Ломоносов изучал с ее помощью. Михаил Васильевич использовал воздушного змея, как проводника, 26 июня в 1753 году, запустив его во время грозы на бечевке. Только этот эксперимент чуть ли не лишил его жизни, но стал успешным, так как ученый получил разряд статического электричества.

Коробчатых воздушных змеев военные и инженеры постоянно видоизменяли, включая период начала первой мировой войны. Во время технологического прогресса это изобретение служило не только мирным целям. Змеи применялись во время военных действий для защиты. Над особо важными военными объектами поднимали примерно на 3000 метров небольшие шары, а также воздушных змеев, чтобы их троса из проволоки могли сбить самолеты врагов.

У данного изобретения даже имеется собственный праздник, который называется «День воздушного змея».

Муниципальное казенное учреждение отдел образования администрации городского округа г. Нефтекамск Республики Башкортостан

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение

средняя общеобразовательная школа №8

городского округа город Нефтекамск

Республики Башкортостан

Историко-исследовательская работа

«Воздушный змей:

детская забава или практическая аэронавтика?»

Выполнил: Винокуров Антон 7А класс

МОБУ СОШ № 8

Руководитель: Насипова Г. У.

учитель физики.

г. Нефтекамск, 2014

Содержание

Введение …………………………………………………………………… .3-5

История воздушного змея ………………………………………………. .6-8

Классификация (виды) воздушных змеев ………………………… …9-15

16-19

Заключение …………………………………………………………………..20

Список литературы …………………………………………………………21

Введение

Мы с раннего детства знаем, что такое воздушный змей: как его запускать и как им управлять. Мы привыкли к его форме и красочности, но задумывались ли Вы, когда и для чего были изобретены змеи? В каких целях применялись и почему они летают? Знаете ли Вы, что воздушный змей без преувеличения можно назвать первоосновой всех летающих аппаратов и, что аэродинамика крыла самолетов держится на основе аэродинамики воздушного змея? Главная особенность воздушного змея – его простота. Он прост в изготовление и запуске, зато какого опыта набирается ребенок, играясь со змеем! Так же, интерес к змеям не уменьшается с возрастом человека. За много лет после появления первого змея, они приобрели новый облик, и теперь появилось новое поколение воздушных змеев – кайты. Кайтинг и кайтсерфинг уже давно популярен у любителей экстремального вида спорта.

Воздушные змеи - это целый мир, имеющий разноликие грани, мир творчества, мир науки, мир искусства. Все с раннего детства знают, что такое

воздушный змей: как его запускать и как им управлять. Поражают их форма и красочность, но задумывались ли Вы, когда и для чего были изобретены змеи? Изучив историю воздушных змеев, узнаем, что змеи применялись в научных исследованиях, в метеорологии для исследования верхних слоев атмосферы и аэрофотосъемках, для сбрасывания грузов. Активную роль воздушные змеи играют в авиамоделизме, подаче сигналов, а именно в спортивном ориентировании, развлекательных и спортивных играх.

Немецкая компания SkySails применила змей в качестве дополнительного источника энергии для грузовых судов, впервые опробовав его в январе 2008 года на судне MS BelugaSkysails. Испытания на этом 55 метровом корабле показали, что при благоприятных условиях расход топлива снижается на 30%.

Воздушный змей без преувеличения можно назвать первоосновой всех летающих аппаратов.

Тема моей работы «Воздушный змей: детская забава или практическая аэронавтика?».

А что же такое аэронавтика? Аэронавтика (воздухоплавание) - так называется искусство подниматься на воздух с помощью известных приспособлений и двигаться в определенном направлении.

Актуальность выбранной мною темы очевидна. С одной стороны это детская забава, которая требует большого воображения и способствует расширению кругозора. С другой стороны конструирование и запуск воздушных змеев для людей, которые относятся к этому не как к увлекательному занятию, дает возможность понять основные принципы полета всех летательных аппаратов вместе взятых. Изучить законы физики и аэродинамики, а также практическое их применение.

Первые упоминания о воздушных змеях встречаются ещё во II веке до н.э., в Китае (так называемый змей-дракон).

Долгое время змеи не находили практического применения. Со второй половины XVIII в. их начинают широко использовать при проведении научных исследований атмосферы. В 1749 г. А. Вильсон с помощью воздушного змея производил измерение температуры воздуха на высоте. В 1752 г. Б. Франклин провёл эксперимент, в котором с помощью змея выявил электрическую природу молнии и впоследствии благодаря полученным результатам изобрёл громоотвод. М.В. Ломоносов проводил аналогичные эксперименты и независимо от Франклина пришёл к тем же результатам.

Тема исследования : Воздушный змей: детская забава или практическая аэронавтика?

Цель исследования : Определить факторы, влияющие на запуск и полёт воздушного змея.

Объект исследования : Модель воздушного змея, условия местности и погоды, влияющие на полёт змея.

Предмет исследования : Качественные характеристики полёта воздушного змея.

Гипотеза исследования : подручными средствами можно создать летательные аппараты тяжелее воздуха.

Задачи:

Изучение истории воздушных змеев;

Рассмотрение видов воздушных змеев;

Исследование принципов полета змея.

Методы исследования : работа с научной литературой, интернет - ресурсами, подбор иллюстративного материала, его оформление, исследование, проведение пробных полётов с моделями змеев.

История воздушного змея

Воздушные змеи относятся к древнейшим летательным аппаратам тяжелее воздуха, изобретённым людьми. Нельзя сказать с определенностью кто и когда изобрел воздушного змея, и когда они впервые поднялись в воздух. Древнегреческие источники утверждают, что это произошло в IV веке до нашей эры, что честь их изобретения принадлежит Архитасу из Тарентума. Но одно известно доподлинно – в IV веке до нашей эры воздушные змеи были широко распространены в Китае. Полагают, что первые китайские воздушные змеи были сделаны из дерева. Они строились в виде рыб, птиц, жуков, раскрашивались в разные цвета. Самой распространенной фигурой была фигура змея – дракона. Отсюда, возможно, и пошло название «воздушный змей».

Они быстро распространились по странам Восточной Азии. Стали использоваться для решения военных задач. Существует легенда о том, что в 202 году до нашей эры генерал Хуан Тенг и его армия были окружены противниками, и им грозило полное уничтожение. Говорится, что случайный порыв ветра сорвал с головы генерала шляпу, и тогда к нему пришла идея создания большого количества воздушных змеев, снабженных трещётками и трубами. Враг в страхе бежал с поля боя под вой и оглушительный треск. Любопытны старинные записи о первых практических применениях воздушных змеев. В одной из них говорится, что в IX в. византийцы якобы поднимали на воздушном змее воина, который с высоты бросал в неприятельский стан зажигательные вещества. Так же в 559 году в королевстве Северный Вэй был задокументирован полёт человека на воздушном змее.

На Руси в 906 г. князь Олег при осаде Царьграда применил воздушный змей для устрашения неприятеля. А в 1066 г. Вильгельм Завоеватель использовал воздушные змеи для военной сигнализации при покорении Англии. Но, к сожалению, о форме древних европейских змеев, об их конструктивных и летных свойствах не сохранилось никаких данных. Долгое время ученые Европы недооценивали значение воздушного змея для науки. Только с середины XVIII в. воздушный змей начинает применяться при научных работах. В 1749 г. А. Вильсоном (Англия) змей был использован для подъема термометра с целью определения температуры воздуха на высоте. В 1752 г. ученый-физик В. Франклин воспользовался воздушным змеем для исследования молнии. Открыв при помощи змея электрическую природу молнии, Франклин изобрел громоотвод.

Воздушные змеи применялись для изучения атмосферного электричества великим русским ученым М. В. Ломоносовым и английским физиком И. Ньютоном. В 1804 году благодаря воздушному змею сэр Дж. Кейл сумел сформулировать основные законы аэродинамики. В 1825 году был осуществлен первый полет человека на змее. Это сделал английский ученый Д. Покок, подняв на змее на высоту нескольких десятков метров свою дочь Марту. В 1873 году А.Ф. Можайский поднимался на воздушном змее, буксируемом тройкой лошадей. Начиная с 1894 г., воздушный змей систематически применяется для изучения верхних слоев атмосферы. В 1895 г. при Вашингтонском бюро погоды была организована первая змейковая станция. В 1896 г. в Бостонской обсерватории была достигнута высота подъема коробчатого змея, равная 2000 м, а в 1900 г. там же змей был поднят на высоту 4600 м. В 1897 г. начаты работы с воздушными змеями и в России. Они велись в Павловской магнитно-метеорологической обсерватории, где в 1902 г. Было открыто специальное змейковое отделение.

Широкое применение воздушный змей нашел в метеорологических обсерваториях Германии, Франции и Японии. 3мей поднимался на очень большую высоту. Например, в обсерватории Линдерберга (Германия) добились подъема воздушного змея более чем на 7000 м. Первая радиосвязь через Атлантический океан была налажена с помощью коробчатого воздушного змея. Итальянский инженер Г. Маркони запустил в 1901 г. на острове Нью-Фаунден большой воздушный змей, который летал на проволоке, служившей приемной антенной. В 1902 году на крейсере «Лейтенант Ильин» провели успешные опыты по подъему наблюдателя на высоту до 300 метров с помощью поезда из воздушных змеев. При этом были использованы коробчатые змеи, конструкции которых разработалЛ. Харграв в 1892 году. В 1905-1910 годах на вооружении русской армии состоял змей оригинальной конструкции, созданной Сергеем Ульяниным. Целые взводы змеенавтов входили в состав как сухопутных, так и военно-морских частей, в том числе Черноморского флота Во время первой мировой войны войска различных стран и особенно Германии применяли для наблюдательных постов привязные воздушные шары, высота подъема которых, в зависимости от условий боя, достигала 2000 м. Они давали возможность наблюдать расположение противника в глубь фронта и через телефонную связь направлять огонь артиллерии. Когда же ветер становился слишком сильным, вместо воздушных шаров применяли коробчатые змеи. В зависимости от силы ветра составлялся поезд из 5-10 больших коробчатых змеев, которые прикрепляли к тросу на определенном расстоянии друг от друга на длинных проволоках. К тросу привязывали корзину для наблюдателя. При сильном, но довольно равномерном ветре наблюдатель поднимался в корзине на высоту до 800 м. Такой способ наблюдения имел то преимущество, что он позволял подойти ближе к передовым позициям противника. Воздушные змеи не так легко расстреливались, как воздушные шары, представлявшие собой очень большую мишень. Кроме того, выход из строя отдельного змея отражался на высоте подъема наблюдателя, но не вызывал его падения.

Воздушные змеи во время первой мировой войны использовали также для защиты важных военных объектов от нападения самолетов противника путем устройства заграждений, состоявших из маленьких привязных воздушных шаров и воздушных змеев, поднимавшихся до высоты 3000 м. С шаров и змеев спускались проволочные тросы, которые создавали для самолета противника большую опасность.

В наше время строительство воздушного змея – увлекательное занятие, создание и запуск их не потеряли и не потеряют своего значения. Теоритическая мысль изобретателей многих стран рождает все новые и новые конструкции воздушных змеев: плоских и коробчатых. Надувных и роторных. Среди тех змеев, с которыми вы познакомитесь, нет двух одинаковых – все они отличаются друг от друга внешним видом, летными качествами или технологией изготовления.

Классификация воздушных змеев

Классификация воздушных змеев точно не задана. Воздушные змеи могут быть большими или не очень. Существует очень большое разнообразие форм воздушных змеев. Древние змеи изготовлялись при помощи деревянных рамок и натянутыми на них листами шелка или бумаги. Почти все современные воздушные змеи делаются из углепластиковых пластмасс и синтетических тканей.

Плоские воздушные змеи подразделяются по аэродинамической конструкции на два вида:

Flat - плоские воздушные змеи. Самая древняя форма воздушных змеев. И самая простая. Образно представляют из себя плоскую пластину прямоугольной или любой другой формы (звезда, треугольник в виде проекции птицы и т.д), к которой подвязан леер при помощи уздечки.

Bowed - категория воздушных змеев, с земли очень напоминающая плоских. Однако данный вид воздушных змеев является дальнейшим развитием плоских в плане устойчивости. Для придания устойчивостиданные змеи имеют изгиб или излом в продольной оси, что как бы приподнимает концы крыла и создает v-образное крыло. Такое решение придает значительный запас устойчивости. Вильгельм Эдди запатентовал такую конструкцию воздушного змея в 1900 году.

По форме: плоские змеи в плане могут выполняться во всевозможных формах начиная от квадрата и заканчивая фантазией художника. Рассмотрим основные из них:

 Прямоугольный воздушный змей является самым распространенным примером воздушных змеев из учебников, однако он мало отличается устойчивостью от своих "больших" собратьев. Змей имеет три планки: две из них служат диагоналями («крестом»), а третья находится вверху и скрепляет диагонали. По контуру будущего змея натягивают прочную нить, соединяющую все уголки, и наклеивают обтяжку из бумаги или ткани. Змей обязательно оснащается длинным и достаточно тяжелым хвостом для придания ему устойчивости в полете. Змеи подобной конструкции были распространены в Японии, на прямоугольное полотно наносились изображения драконов.

 Diamond (bowed diamond) – ромбовидный змей . Каркас изготавливается в виде пересекающихся реек. Относится к категории bowed. Существует много схем для придания змею вогнутости, например использование центральной крестовины, где поперечные рейки идут под некоторым углом, или натягива- ние тетивы на поперечной рейке, что придает рейке изгиб подобно луку. При большой v-образности такому змею не нужен хвост, однако при значительном увеличении v-образности змей теряет в подъемной силе. Уздечка чаще всего подвязывается к продольной рейке в двух местах.

 Delta (дельта, bowed delta) – змей, в плане напоминающий дельта-крыло. Каркас несколько сложнее, так как требуется не менее трех реек, которые жестко закреплены в виде треугольника (две консольные и одна поперечная). Особенность конструкции в том, что при полете давление ветра придает изгиб консольным рейкам и змей принимает v-образную форму. Дополнительную устойчивость придает так же купольность обшивки. При этом, чем сильнее дует ветер, тем устойчивее ведет себя змей. Эту форму получили модели спортивных управляемых воздушных змеев. Возможность управления достигается использованием двухлеерной схемы. Оба леера пилот держит в руках. Изменяя натяжение лееров добиваются управляемого полета.

 Роккаку - этот шестиугольный японский змей (отсюда его название) родом из среднеяпонского региона Ниигата на побережье Японского моря. Имеет центральную рейку и две поперечных. Поперечным рейкам придается изогнутая форма (форма bowed), за счет этого змеи типа роккаку весьма устойчивы даже без хвостов. Это очень распространенная форма змея, так как проста в изготовлении.

 Bermuda (бермудский) – воздушный змей как правило шестигранной формы, однако может иметь форму восьмигранника и даже более многогранной фигуры. Конструкция представляет собой несколько плоских реек, пересекающихся в центре. По периметру реек натянута тетива, придающая жесткость конструкции. Парус уже натягивается между рейками и тетивой. Очень часто каждую грань змея делают из разных цветов, чтобы получить более пеструю расцветку. Требует наличие длинного хвоста. Змей имеет одн име ное название с островом, где их традиционно запускали на Пасху как символ вознесения Христа.

Коробчатые воздушные змеи

Коробчатые змеи появились как результат развития плоских. Люди заметили, что вертикальные поверхности очень сильно влияют на стабильность полета змея. Так появился первый змей в виде коробки. Коробчатые змеи в большинстве своем не нуждаются в хвосте.

 Ромбический - наиболее простой коробчатый змей, не сложен по устройству, устойчив в полёте и легко запускается. Основу его составляют четыре

продольные рейки (лонжероны). Между ними вставлены две крестовины, каждая из которых состоит из двух реек-распорок. Обтяжка змея изготавливается из двух полосок бумаги или синтетической ткани. Таким образом получаются две коробки - передняя и задняя. Змей данной конструкции был изобретен австралийским исследователем Лоуренсом Харгрейвом в 1893 году при попытках построить пилотируемый летательный аппарат.

 Поттера - коробчатый воздушный змей, для увеличения подъемной силы имеет специальные открылки. Он состоит из четырех продольных реек (лонжеронов) и четырех парных поперечных реек-крестовин, двух коробок и двух открылков.

Бескаркасные воздушные змеи

К бескаркасным относятся змеи не имеющие жестких частей. Форму змей принимает, раздуваясь за счет набегающего потока воздуха. Отсюда два д стоинства этих змеев - вероятность поломки при падении равна нулю и компактность при транспортировке. Второе преимущество позволяет изготавливать змеев очень больших размеров.

 Sled (сани) – это воздушный змей с не жестким каркасом. В полете его оболочка поддерживает форму за счет ветра, как бы надувается. Используются всего две продольные рейки, вшитые в оболочку, которые не соединяются между собой. Эти рейки поддерживают форму оболочки и не дают ей скомкаться. Змей такого типа довольно капризно себя ведет при порывистом ветре. Для устойчивого полета змею обязательно требуется длинный хвост. К преимуществам такого змея относятся простота изготовления и компактность при транспортировке, так как его можно свернуть в трубочку без необходимости сборки-разборки.

 Sled foil – дальнейшее развитие змея предыдущей модели. В данной конструкции вообще нет жестких элементов. Жесткость куполу придают надуваемые набегающим потоком воздуха цилиндры. Создаваемого давления в сужающихся к задней кромке змея цилиндрах вполне достаточно, чтобы держать купол расправленным в полете. Однако у змея такой конструкции есть и недостатки, например, купол может запросто скомкаться при затихании ветра и это приведет к падению змея, даже если ветер поднимется вновь, купол самостоятельно уже не может расправиться. Ему так же присущи определенные трудности с запуском. Но неоспоримое преимущество того, что змей невозможно поломать, позволило данной конструкции продолжить свое развитие.

 Super Sled foil – еще одно развитие "саней". Три надувные секции делают этот змей более устойчивым к сложениям. Так же позволяет изготовить этот змей значительных размеров и получить значительную тягу. Может быть использован для подъема предметов, в том числе фотоаппарата.

 FlowForm – змей очень распространенной конструкции, так как является одним из самых устойчивых бескаркасных одностропных воздушных змеев. При правильной проработке в ровный ветер может летать без хвоста. Однако в сильный и порывистый ветер использование хвоста все же рекомендуется. Могут быть изготовлены действительно гигантских размеров, площадь в 3 кв.м считается самой обычной. Так же изготавливаются с большим количеством секций, шесть, восемь и даже больше.

 Кайт Nasa Para Wing - результат исследований национального космического агентства США, которое явило свету довольно интересные однослойные бескаркасные кайты. Разработки велись в поиске оптимальных систем спуска космических аппаратов. Как "побочный" результат - кайт, который строят люди во всем мире. Ряд оригинальных решений делают эту модель несложной в изготовлении. Некоторые модели являются управляемыми. При многих достоинствах (низкой материалоемкости, большой тяге и т.д.) эти воздушные змеи обладают существенным недостатком - сравнительно низким аэродинамическим качеством, которое, впрочем, неуклонно повышается за счет дальнейшего совершенствования конструкции кайта.

 Parafoil (Парафойл) - особый подкласс бескаркасных воздушных змеев. Змеи данного типа изготавливаются из воздухонепроницаемой ткани с замкнутыми внутренними пространствами и воздухозаборником, обращенным в сторону набегающего потока. Воздух, проникая в воздухозаборное отверстие, создает внутри замкнутого пространства змея избыточное давление и надувает воздушный змей подобно воздушному шару. Однако конструкция змея такова, что надуваясь, змей принимает определённую аэродинамическую форму, которая способна создать подъемную силу змея. Существует много разновидностей змеев - парафойлов: одностропные, двухстропные управляемые, четырёхстропные управляемые. Двухстропные в основном это пилотажные змеи, или кайты площадью до 3 кв.м. Четырёхстропные - это змеи достаточно большей площади от 4 кв.м, используемые в спорте в качестве двигательной силы (кайтинг). Одностропные - это змеи для развлечений, разнообразных конструкций и форм, могут даже изображать всевозможные предметы и животных.

 Надувной - так же интересная модель является попыткой совместить достоинства парафойлов и каркасных моделей. Имеется так же оболочка, нотеперь она надувается не ветром, а при помощи насоса на земле (наподобие надувных кругов). Воздушный змей так же не имеет каркаса, но за счет избыточного давления внутри оболочки уже на земле имеет полетную форму. Опять же по аналогии с надувным кругом - змей не тонет в воде при падении, по этой причине используется в кайтинге при катании по водной поверхности.

Почему воздушные змеи летают?

Способность воздушных змеев держаться в воздухе и поднимать грузы объясняется тем, что они обладают подъемной силой. Приведем такой опыт. Если из окна движущегося автобуса или вагона высунуть руку с пластинкой (куском картона или фанеры), поставив ее вертикально, то можно будет почувствовать, что руку относит назад с какой-то силой. Эта сила возникает потому, что на пластинку набегает поток воздуха и оказывает на нее давление. Это давление будет больше, если увеличить размеры пластинки или скорость движения; на большой скорости эта сила может оказаться так велика, что высовывать руку окажется опасным. Силу давления на пластину встречного потока можно уменьшить во много раз, если пластину поставить ребром к потоку воздуха. Если же пластину поставить под небольшим углом, то руку начнет отклонять не только назад, но и вверх. Угол по отношению к потоку воздуха называется углом атаки (его принято обозначать α – альфа). Змеи летают при среднем угле атаки 10- 20°.

Так почему же взлетает воздушный змей?

На воздушного змея действуют четыре силы: сопротивление, подъемная сила, сила тяжести и подъемная сила. А В α F 2 F 3 F 1 (см рис).

На упрощённом чертеже линия АВ изображает разрез плоского воздушного змея. Предположим, что наш воображаемый воздушный змей взлетает справа налево под углом α – альфа к горизонту или набегающему потоку ветра. Рассмотрим, какие силы действуют на воздушный змей в полёте.

Плотная масса воздуха препятствует движению воздушного змея на взлете, другими словами, оказывает на него некоторое давление, обозначим его F1. Теперь построим так называемый параллелограмм сил и разложим силу F1 на две составляющие - F2 и F3. Сила F2 толкает воздушный змей от нас, а это значит, что при подъёме она снижает его первоначальную горизонтальную скорость. Следовательно, это сила сопротивления. Другая же сила (F3) увлекает воздушного змея вверх, поэтому назовем её подъёмной. Мы определили, что на воздушного змея действуют две силы: сила сопротивления F2 и подъемная сила F3.

Поднимая воздушного змея в воздух (буксируя её за леер), мы как бы искусственно увеличиваем силу давления на поверхность воздушного змея, то есть силу F1. И чем быстрее мы разбегаемся, тем больше увеличивается эта сила. Но сила F1, как мы определили, раскладывается на две составляющие: F2 и F3. Вес воздушного змея постоянный, а действию силы F2 препятствует леер, увеличивается подъемная сила – воздушный змей взлетает.

Скорость ветра возрастает с высотой, вот почему при запуске воздушного змея стараются поднять его на такую высоту, где ветер мог бы поддерживать модель в одной точке. В полёте воздушный змей всегда находится под определенным углом к направлению ветра.

Сила сопротивления – создается движением воздуха, который обтекает змея.

Подъемная сила – это часть сопротивления, которая превращается в силу, направленную вверх.

Сила притяжения обусловлена весом змея и приложена в точке, которую называют центром тяжести.

Движущая сила сообщается змею леером, действующим как мотор. Змей полетит, если линии действия всех этих сил пересекутся в центре тяжести. Иначе полет змея будет нестабильным. Чтобы выдержать эти требования, поверхность змея должна быть наклонена по отношению к ветру под правильным углом. Продольная устойчивость змея обеспечивается хвостом или формой аэродинамической поверхности, поперечная – килевыми плоскостями, устанавливаемыми параллельно лееру, или изогнутостью и симметричностью аэродинамической поверхности. При изготовлении змеев об этих факторах не следует забывать. Устойчивость полета змея зависит также от положения центра тяжести воздушного змея. Хвост смещает центр тяжести воздушного змея вниз и тормозит колебания змея, если ветер порывистый, неровный.

Проведем расчет подъемной силы воздушного змея по формуле:

F з =K*S*V*N*cos(a), где

К=0,096 (коэффициент),

S - несущая поверхность (м 2),

V - скорость ветра (м/с),

N - коэффициент нормального давления (см. таблицу)

Скорость ветра, V, м/с 1 2 4 6 7 8 9 10 12 15

Коэффициент нормального давления N, кг/м 2

0,14 0,54 2,17 4,87 6,64 8,67 10,97 13,54 19,5 30,47

a - угол наклона.

Пример.

Исходные данные:

S =0,5 м2;

V =6 м/с,

a =45°.

N =4,87 кг/м 2 . (см. таблицу)

Подставляем величины в формулу, получаем:

Fз=0,096*0,5*6*4,87*0,707=1 кг.

Расчёт показал, что этот змей будет подниматься вверх только в том случае, если его вес не превысит 1 кг. Расчет подъемной силы мы провели в старой системе единиц (кг*с, килограмм-сила), а не в системе СИ (Н, Ньютон). Дело в том, что в повседневной жизни нам проще оценивать силу килограммами, а не ньютонами, т.е. мы знаем, сколько усилий нам необходимо приложить, чтобы поднять сумку с 5 кг картофеля. В случае с воздушными змеями тоже самое. Для справедливости приведем перевод килограмм-силы в систему СИ: 1 кг*с = 9,81 Н. Но не всё так просто, как это выглядит со стороны. Скорость ветра узнать весьма трудно, даже если запускать змея, держа в руках анемометр, результаты не будут правдивыми. Скорость ветра изменяется с высотой. Да и угол наклона немного изменяется в процессе полёта. Только практика поможет запустить бумажного змея.

Таким образом, рассмотрев основные принципы полета воздушного змея, можно смело сказать, что более простой в конструировании и управлении воздушный змей является прототипом более сложных летательных аппаратов.

Многие конструкторы, ранее увлекавшиеся змейковым делом, перешли к работе над самолетами. Но их опыт постройки змеев не прошел бесследно. Он, безусловно, сыграл свою роль в истории авиации на первой стадии развития самолета.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотрев историю возникновения воздушного змея, изучив основные виды и конструкцию, проведя сравнительный анализ, я пришла к следующему выводу.

В наше время воздушный змей, являясь детской забавой, требует большого воображения и способствует расширению кругозора. В процессе выбора типа и формы змея развиваются склонности к дизайну, у конструктора появляется возможность для художественного самовыражения в процессе придумывания эмблем и других элементов украшения, поэтому полет воздушного змея – это всегда захватывающее зрелище.

Для других это является захватывающим видом спортом. По всему миру создаются Клубы и сообщества, объединяющие любителей воздушных змеев - как конструкторов, так и просто запускающих. Одним из известных является KONE - Клуб Воздушных Змеев Новой Англии, входящий в состав Американской Ассоциации Кайтинга. Кто-то рассматривает запуск воздушного змея как добрую традицию, например в Японии.

За рубежом воздушные змеи чрезвычайно популярны среди детей и молодежи. Особенно ими увлекаются на Кубе, о. Бали. Часто можно видеть, как дети, даже находясь на пляже, не расстаются со своим любимым занятием - в воздухе над морем парят змеи самой разнообразной конструкции, самых ярких цветов.В наши дни строительство змеев не может иметь ни оборонного, ни научного значения. Так как с развитием авиации их роль в этих сферах уменьшилась.

Конструирование и запуск воздушных змеев для людей, которые относятся к этому не как к развлечению, помогает понять основные принципы полета всех летательных аппаратов вместе взятых. Змейковое дело стало одним из разделов первоначальной авиационной подготовки школьников, а воздушные змеи - полноправными летательными аппаратами наряду с моделями самолетов и планеров, так как позволяют изучить законы физики, аэродинамики и практическое их применение.

Такой подход к воздушным змеям является начальной ступенью для ребят, которые планируют связать в дальнейшем свою жизнь с конструированием или эксплуатированием летательных аппаратов. Без знаний расчетов, без учета особенностей нижних слоев атмосферы, направления ветра и т.д. не запустить как воздушного змея, так и модели планера или самолета

Литература

1. Ермаков А.М. Простейшие авиамодели: Кн. Для учащихся 5 - 8 кл. сред. шк. М.: Просвещение, 1989, - 144 с.

2. Энциклопедия самоделок. – М.:АСТ – ПРЕСС, 2002. – 352.: ил. – (Сделай своими руками).

3. Рожов В.С. Авиамодельный кружок. Для руководителей кружков школ и внешкольных учреждений М.: Просвещение, 1986.-144с.

4. Ермаков А. М. «Простейшие авиамодели», 1989

5. «Факультативный курс физики» - М: Просвещение, 1998г.

6. А.А.Пинский, В.Г.Разумовский “Физика и Астрономия” - Просвещение, 1997г.

7. Энциклопедия для детей. Том 14. Техника. Гл. ред. М.Д. Аксёнова. - М.:

Аванта+, 2004.

Интернет- ресурсы:

1. http://media.aplus.by/page/42/

2. http://sfw.org.ua/index.php?cstart=502&

3.http://www.atrava.ru/08d36bff22e97282f9199fb5069b7547/news/22/news -17903

4. http://www.airwar.ru/other/article/engines.html

5. http://arier.narod.ru/avicos/l-korolev.htm

6. http://www.library.cpilot.info/memo/beregovoy_gt/index.htm

7. http://aviaclub33.ru/?page_id=231

8. http://sitekd.narod.ru/zmey_history.html

9. http://sitekd.narod.ru/zmey_history.html

Воздушные змеи относятся к древнейшим летательным аппаратам. Мы обнаружили огромное количество достоверных исторических фактов, интересных гипотез и мифов, в которых отражается история рождения, развития и полезное применение воздушных змеев человеком. Первые документы о них встречаются еще за несколько веков до начала нового летоисчисления. Происхождение воздушных змеев отражено в древнейших сказаниях и мифах, и следы эти постепенно теряются во мгле веков. Существует гипотеза, что для построения знаменитого комплекса пирамид в Гизе древние египтяне использовали воздушных змеев. Археологи давно ломают голову над тем, каким образом египтянам удавалось перемещать огромные каменные глыбы. Сейчас учеными разрабатывается теория, согласно которой они использовали силу ветра для того, чтобы поднимать с места большие камни. Калифорнийский программист Морин Клеммонс изучал древние египетские иероглифы, и его внимание привлекло изображение человека с веревками, устремленными ввысь, причем наверху эти веревки прикреплены к странному объекту, который раньше связывали со значением «птица». Программисту пришло в голову, что это вовсе никакая не птица, а обыкновенный воздушный змей. Мистер Клеммонс решил проверить свою теорию на практике и соорудил огромный воздушный змей, к которому прикрепил цементную глыбу весом в 180 килограмм. К величайшему удивлению программиста, его эксперимент увенчался успехом, и глыба смогла подняться в воздух. После этого открытия Морин Клеммонс поделился своими догадками с профессором Калифорнийского университета египтологом Мортезой Гариб. Вместе они повторили опыт поднятия тяжести с помощью воздушного змея, однако на этот раз от земли оторвался обелиск весом 3,5 тонны. Ученый и программист были немало удивлены тем, с какой легкостью тяжелый обелиск оторвался от земли. Это открытие стало обоснованием для новой теории, согласно которой древние египтяне при построении пирамид в Гизе использовали именно воздушные змеи. Ученые не исключают, что Стоунхендж и другие монументальные постройки на территории Великобритании также были возведены с помощью змеев. Тем не менее, историки полагают, что воздушный змей присутствует на земле, по крайней мере, более 2 – 3 тысяч лет. И сегодня, как и во временя далекой древности воздушные змеи, или по-другому кайты, по прежнему очаровывают нас.

Возможно, кайты впервые появились в Микронезии, Полинезии и Меланезии. Там до сих пор кайты, изготовленные из листьев, традиционно используются для рыбной ловли. Рыбак в каноэ гребет себе подальше от берега с кайтом высоко летящим над водой. От кайта идет веревка с приманкой, изготовленной из паутины, волочащейся по воде. Тень кайта напоминает большую кормящуюся птицу, а приманка - небольшую летающую рыбку. Это привлекает мелкоротую маленькую (но вкусную) рыбу-иглу, которая атакует приманку, и запутывается в паутине. Рыбак сматывает веревку, снимает рыбку, и запускает кайт снова. Хороший рыбак с помощью одного кайта и приманки может наловить достаточно много рыбы.

У полинезийцев есть миф о двух братьях – богах, открывших людям кайт, в то время как они затеяли кайтовую дуэль между собою. Победивший брат поднял свой кайт выше кайта брата. До сих пор на островах Полинезии проводятся соревнования, где выше всех летающий кайт посвящается богам.

Точная дата появления или происхождения кайта неизвестна, однако считается, что змеи запускались над Китаем более 3 тысячелетий назад, что было подтверждено археологами, которые нашли останки древнего «летающего» артефакта! Были найдены материалы, из которых они изготавливались: бамбуковый остов и шелк для паруса, веревки. Но вероятно, что более ранние модели изготавливали из бумаги!

Согласно европейским историческим слухам, в Европе изобретение воздушных змеев приписывается греческому учёному, философу Архиту (Archytas), который, около 400 года до н.э., сконструировал деревянную птицу, основываясь на исследованиях полетов птиц. Называлась она «механический голубь».

В 200 г. до н.э. китайский генерал Хань Цинь из династии Хань запустил кайт над стенами осажденного им города для оценки того, насколько далеко придется рыть туннель, чтобы зайти за оборонительные ряды, исходя из реакции последних. Получив эту информацию, он успешно осуществил свой замысел, застав противника врасплох.

Ранние китайские кайты были далеко не игрушками, это были кайты, предназначенные для военных целей. Исторические летописи свидетельствуют, что они отличались большим размером. Некоторые из них были способны поднимать в воздух людей для наблюдения за передвижениями противника, другие же использовались для разброса пропагандистских листовок над неприятельскими рядами. Согласно книге «Летопись Странных Событий», когда император Ксяо Янь из династии Лиань был окружен повстанцами под предводительством Хоу Джинга, возле города Тайченг, он смог с помощью кайта послать сигнал с просьбой о помощи.

Существует легенда о том, что в 202 году до нашей эры генерал Хуан Тенг и его армия были окружены противниками, и им грозило полное уничтожение. Говорится, что случайный порыв ветра сорвал с головы генерала шляпу, и тогда к нему пришла идея создания большого количества воздушных змеев, снаряженных звуковыми устройствами. Воздушные змеи были сделаны из бамбука, бумаги и шелка. Глубокой ночью эти воздушные змеи летали прямо над головами армии противников, которые, услышав загадочные завывания в небе, устрашенные гневом «богов» бежали с поля битвы!

Во времена династии Тань к кайтам стали приделывать куски бамбука. В полете они начинали вибрировать и звенеть подобно струнному инструменту (по-китайски "Жень"). С тех пор кайты в Китае стали еще называть «Фень Жень», то есть «струны ветра». Сегодня в некоторых районах страны на кайты приделывают шелковые струны или резиновые полоски, издающие под воздействием ветра приятный для слуха звон.

В древней Китайской хронике сохранилась запись об энтузиасте змее-ракетчике мандарине Ван Гу. Он построил два больших воздушных «змея» с 47 ракетами, а между ними приделал сиденье. Усевшись на него, он приказал слугам поджечь ракеты и... взлетел на воздух. Но не в том смысле взлетел, что улетел, а в том, что взорвался. Пусть мандарин был безрассуден, но он был прекрасен в своем безрассудстве, в своем нетерпеливом желании подняться в небо хоть и на воздушном змее. И люди не забыли Ван Гу. Его именем назван кратер, который разглядела советская автоматическая станция «Зонд-3» на обратной стороне Луны. Он лежит почти точно в центре невидимого нам лунного диска.

Культура пилотирования воздушных змеев, с помощью торговцев распространилась и в соседние Японию, Корею и Индию, где приобрела свои специфические и культурологические особенности. Около 600 года, во времена правления корейской династии Силла, генерал Джим Ю Син отдал своим солдатам приказ о подавлении мятежа. Однако те отказались его выполнять, так как незадолго до этого видели на небе комету, и восприняли это как дурной знак. Для восстановления управляемости армией генерал прибег к следующей хитрости: он запустил на кайте зажигательное ядро, имитировав «возвращение» кометы. Солдаты, увидев это, бросились в бой и разгромили мятежников.

В Японию кайты были завезены буддийскими монахами. Они использовали их для отпугивания злых духов и привлечения богатых урожаев. В период правления династии Эдо пилотирование кайтов приобрело в Японии необычайную популярность. Впервые японцам ниже самурайского класса было позволено запускать воздушные змеи. Городское управление Эдо (нынешний Токио) безуспешно пыталось отговорить население от этого «повального, пагубно влияющего на работу» увлечения. Даже в современном японском языке есть такое понятие как «помешанный на кайтах» или «кайто-маньяк». Рассказывается также такая история. Около 300 лет назад один авантюрист попытался залететь с помощью большого змея на крышу Нагойского замка, и украсть с нее золотую статую. Украсть ее ему не удалось, но он сорвал с нее несколько золотых чешуек. Вместо того чтобы молчать, он без устали хвастал о своей дерзкой выходке. За что, в конце концов, был схвачен и сурово наказан. Он и его семья были сварены в масле.

Не смотря на то, что японцы очень много позаимствовали из китайской культуры, их кайт-дизайн и кайтовые традиции сильно отличаются. Так, с самых давних времен они использовали кайты для чисто практических целей. К примеру, при строительстве гробниц и храмов использовались большие кайты для поднятия на крыши черепицы и других материалов.

В Японии “золотым веком” воздушных змеев поистине считается период Хэйан (1603-1868). До этого времени цены на бумагу были такими высокими, что только высшее сословие могло позволить себе развлекаться с воздушными змеями. Считалось также, что змеи могут отгонять злых духов. Для этого на них изображали демонов, лица которых зачастую были украшены длинными высунутыми языками.

Первое упоминание о русском воздушном змее появилось в летописи, которая описывала событие из русской истории. В 906 г. киевский князь Олег при осаде Царьграда (Константинополя) использовал для устрашения неприятеля поднятых в воздух "коней и людей бумажных, вооруженных и позлащенных", т.е. фигурных воздушных змеев.

В 105 году н.э. римляне запускали украшенные тканевые флюгеры как военные флаги (сейчас их называют ветровыми носками). Обычно они по форме были похожи на вытянутых животных с широкими открытыми ртами и поднимались на шестах, это позволяло воздушному змею попасть в потоки ветра. Ниспадающий цилиндрический хвост такого воздушного змея из ткани, извивающийся как туловище змеи, придавал «змеиным» наездникам уверенности в себе и создавал им более устрашающий вид, который был способен навести страх на врага. В добавок, подобные воздушные змеи указывали стрельцам направление и силу ветра. Любопытные записи в старинных византийских рукописях рассказывают о практических применениях воздушных змеев в военных целях. Так, в одной из них говорится, что в IX в. византийцы якобы поднимали на воздушном змее воина, который с высоты бросал в неприятельский стан зажигательные вещества. В книге Вольтера Мелиме, «Нобилитатибус», (1346 г.) есть иллюстрации, на которых изображаются различные «ветряные мешки» (носки) для бомбометания ядер с целью устрашения противника. Как мы видим из другой книги – «Рокуэль де Машинс», 1430 г., автор Конрад Киссер – в конце концов, в результате эволюции, воздушные змеи стали напоминать длинный плоский кайт. Этот летающий дракон и распространился по всей Европе.

Самое раннее свидетельство полета индийского кайта обнаруживается на расписных миниатюрах, датированных периодом правления Моголов, около 1500 года. Излюбленной их темой был молодой человек, искусно владеющий пилотированием воздушного змея для заброски посланий своей возлюбленной, находящейся под строжайшим домашним арестом.

Марко Поло доставил истории о кайтах в Европу в конце 13 века. В 15 веке Леонардо Да Винчи, в рамках изучения летательных аппаратов экспериментировал и с кайтами. Он разработал систему соединения двух обрывов ущелья с помощью кайта, что в последствии было осуществлено на практике через столетья при строительстве моста у Ниагарского водопада. В 1756 г. знаменитый математик Л. Эйлер написал следующие строки: «Воздушный змей, эта игрушка для детей, презираемая учеными, может, однако, заставить глубоко над собой задуматься». В 18 -19 веках кайты стали использоваться в качестве транспортных средств и практических инструментов в научных изысканиях. Люди подобные Бенджамину Франклину и Александру Вильсону использовали свои знания о кайтах для изучения ветра и погоды. Джордж Кейли, Самюэль Ленгли, Лоренс Харгрейв, Александр Белл, и братья Райт – все экспериментировали с кайтами, и внесли свой вклад в развитие самолетостроения. Погодная служба США запускала кайты, сконструированные Вильямом Эдди и Лоренсом Харгрейвом, для поднятия в воздух метеорологических приборов и фотоаппаратуры. Михаил Ломоносов тоже строил воздушных змеев – для исследования электричества в атмосфере. Его последователь Георг Вильгельм Рихман, во время такого опыта 26 июля 1753 года, был убит разрядом атмосферного электричества. Ломоносов, однако, и после этого отважился продолжать свои опыты. Змеи в то время были плоские, не очень устойчивые, хотя делали их для научных целей значительных размеров, площадью в несколько квадратных метров.

Одним из самых странных применений буксировочных кайтов были разработки школьного учителя Джорджа Покока. В 1822 г. он использовал пару кайтов для тяги коляски на скорости порядка 20 миль/час. Некоторые из его кайтпоездок, как запротоколировано в документах, превышали 100 миль. A так как дорожные пошлины в то время брались из расчета количества лошадей на одну повозку, то он ничего не платил. В 1844 г. швейцарец Перье Адор, экспериментируя с кайтами, придумал следующую систему: кайт (бамбук и холст), 300 м веревки и автоматическая система челночных корзинок. Корзинки наполнялись фруктами и цветами, подтягивались по веревке до кайтов, и не доходя 2-3 м до них, отцеплялись и медленно опускались на землю с помощью парашютика в сад какого-нибудь из его знакомых. Довольно оригинальный способ посылать подарки своим друзьям. Его двоюродный брат и известный врач того времени, Жан Колладон, зараженный увлекательными экспериментами родственника, придумал свой розыгрыш: подъем в воздух с помощью кайта сидящего на стуле манекена. Манекен в человеческий рост, был набит гагачьим пухом и весил 6 кг. Изумлению жителей Женевы не было предела.

В 1847 году жителями местности возле Ниагарского водопада было решено построить мост, соединяющий канадский и американский берега. Технологией строительства моста они обладали, но не могли придумать, как им перекинуть самую первую, но очень важную веревочную связь между берегами. Крутые утесы, мощные стремнины, холодные вихревые ветра и ледоход не давали возможности прибегнуть к обычному в таком случае методу прокладки веревочной связи. В конце концов им пришла в голову идея Леонардо Да Винчи об использовании для этих целей кайта. Было сделано много попыток, но удалось это только одному человеку – 10-летнему мальчику, Хоману Уолшу. Сперва, юному Хоману, пришлось пересечь реку ниже по течению на пароме, чтобы перебраться на канадскую сторону, откуда ветра были преобладающими. Инженер показал ему нужный утес, откуда парень запустил свой кайт и стал потихоньку разматывать за ним веревку. Казалось бы все очень просто. Кайт гордо реет в вышине, на заходе солнца ветер спадет, и кайт опустится на землю. Но первая попытка не удалась: ветер не ослабел к вечеру, как ему полагалось, а кайт из-за этого не садился, а когда он наконец сел среди ночи, веревка, успевшая упасть вниз, оказалась перетертой льдами. В общем, пришлось парню переправляться обратно на другой берег и ремонтировать свой кайт, но только уже через 8 дней, из-за жуткого ледохода. Родители его, конечно, были страшно недовольны тем, что ребенок пропадает неизвестно где. Но вторая попытка прошла с оглушительным успехом. После закрепления кайтовой веревки на другом берегу, по ней стали подавать все более и более толстые веревки, пока дело не дошло до стального троса, что и было нужно для строительства моста. За все свои усилия парень был награжден денежным призом в 10 долларов. По тем временам – большие деньги.

С 1850 года начинают разрабатываться различные кайтовые кабельно-корзиночные системы для спасения людей с терпящих бедствие судов в непосредственной близости от побережья. Здесь и кайт «транспортировщик» на швартовом канате капитана Броке (1851), и кайт лейтенанта Джорджа Наре (1861), и 4-стропный кайт Эстерно (1883). Интересные эксперименты производились возле Нью-Йорка в 1892 году. Их целью было доказать, что кайты можно посылать с терпящего бедствия корабля на расстояние до 1200 м от берега, для создания спасательной линии. Автор проекта, Вудбридж Дэвис, утверждал что, все что требуется – это собрать складной кайт на борту судна, специально обученными для этого моряками. Им был разработан специальный управляемый, в форме шестиугольной звезды, разборный кайт для доставки спасательного каната на берег.

Особенно активно велись работы со змеями у нас в России. Их конструируют многие исследователи, и в первую очередь талантливый изобретатель С.С. Неждановский. Он строил больших змеев, которые отличались удивительной устойчивостью и хорошей грузоподъемностью. Ученик знаменитого русского ученого Николая Егоровича Жуковского, профессор С.А. Чаплыгин, вспоминая о воздушных змеях Неждановского, в начале нашего века писал, что они были совершенно сходны по форме своих крыльев с нынешними бесхвостыми аэропланами и планерами, но имели больше вертикальных плоскостей.Прав был академик Эйлер: змей – это не игрушка. Вернее, не только игрушка. С его помощью удалось получить много полезных сведений и о строении атмосферы, и о движении тел в воздухе. В 1898 году русский воздухоплаватель С.А. Ульянин предложил интересный проект «змейкового поезда», чтобы поднимать в воздух наблюдателей и научную аппаратуру. Он придумал использовать для этих целей не один огромный змей, а целую связку их. Запущенные вместе, на одном тросе, они создавали не только необходимую подъемную силу, но и обеспечивали большую безопасность. Если один или даже два змея по какой-либо причине выходили из строя, то остальные – а их могло быть в «поезде» до семи и более штук – позволяли безопасно, как на парашюте, спустить на землю наблюдателей и научную аппаратуру. Была даже сформирована специальная «змеевая команда»: Ульянин и многие другие наблюдатели не раз поднимались на высоту свыше двухсот метров. Змейковые поезда применялись также на научных и военных судах, использовались для наблюдений и исследований в океанах и в Арктике. Они поднимали научные приборы на высоту до 4-5 километров. Был даже установлен своеобразный рекорд высоты подъема змеев – 9740 метров!

Следы кайтовой беллетристики были обнаружены и в русской литературе: почитайте А.С.Пушкина «Историю села Горюхина» или «Капитанскую дочку» и вы найдете там строки о воздушных змеях.

В 1902 г. на крейсере «Лейтенант Ильин» провели успешные опыты по подъему наблюдателя на высоту до 300 м с помощью поезда из воздушных змеев. В России 7 января 1904 года в Кронштадтском морском собрании лейтенант Н. Н. Шрейбер сделал сообщение "О применении воздушных змеев для подъема наблюдателей с судов флота". Свое выступление лейтенант закончил так: "...применение воздушных змеев на судах флота не только желательно, но даже необходимо". Большинство присутствующих согласилось с докладчиком. На этом докладе присутствовал командир Кронштадтского порта вице-адмирал С. О. Макаров. А 20 марта журнал "Воздухоплаватель" сообщил: "Известный знаток воздушных змеев лейтенант Шрейбер, проходивший в этом году курс в офицерском классе учебного воздухоплавательного парка, по требованию вице-адмирала Макарова, отправлен в Порт-Артур для производства подъемов на воздушных змеях с судов флота... В хорошую погоду со змея можно увидеть в море на 30-40 верст. Это будет первое применение воздушных змеев для военных целей". К сожалению, по причинам, не зависящим от лейтенанта Шрейбера, змеи для разведки применить не удалось. В письме подполковнику В. А. Семковскому он писал: "...со змеями ничего не успели сделать, 12-го (мая 1904 года) их запустили, но как только пять штук были в воздухе, неприятель сосредоточил по ним такой шрапнельный огонь, что людям пришлось ретироваться. Никого, благополучно, не ранили, а змеи летали и расстреливались старательно часа полтора. Таким образом, они отвлекали огонь с других пунктов, и свое дело сделали. (Нельзя было допускать и мысли, что на них сразу можно было подыматься, тем более, что меня не было.)" Также не осуществился план по развертыванию в Порт-Артуре воздухоплавательного парка, имущество которого вместе с транспортом "Манчжур" попало в руки японцев. Морской воздухоплавательный парк во Владивостоке удалось организовать только в конце 1904 года.

Офицеры флота живо интересовались воздухоплаванием и всеми новейшими достижениями в этой области. Это наиболее ярко иллюстрирует случай с эскадронным миноносцем "Бравый". 14 мая 1905 года корабль вышел из боя с неисправной машиной и двумя котлами, в результате чего не мог дать ход более 11 узлов. Командир "Бравого" принял решение идти во Владивосток. 17 мая, израсходовав весь запас угля, эсминец стал в нескольких десятках миль от Владивостока. Положение казалось безвыходным, но морякам помог телеграф, дальность действия которого удалось увеличить при помощи поднятого над кораблем воздушного змея. Навстречу "Бравому" был послан миноносец, который через минные заграждения привел его в порт. Командир "Бравого" был осведомлен об опытах, проводимых на крейсере "Посадник" моряками Балтийского флота в июне 1903 года. Целью этих опытов было определить возможность увеличения дальности действия радиотелеграфа. При помощи змеев удалось связаться на расстоянии до 63 миль, что было неплохим результатом для аппаратов системы Попова, изготовленных во флотских мастерских.

Во время 1-й мировой войны британская, французская, итальянская, русская армии – все использовали кайты для наблюдения за неприятелем и сигнализации. Определенных успехов моряки сумели добиться в применении воздушных змеев для морской разведки.

В Советском Союзе увлечение воздушными змеями началось почти одновременно с авиамоделизмом в 1926 г. В 1937 г. Звенигороде были организованы I Всесоюзные состязания воздушных коробчатых змеев. В 1938 г. в поселке Щербинка (ныне город Московской обл.) проводились II Всесоюзные состязания коробчатых змеев, на которых были показаны конструкции, представлявшие исключительный интерес. На III Всесоюзных состязаниях коробчатых змеев, происходивших в 1939 г. в Серпухове, были установлены рекорды полета змеев на высоту. Одиночный змей, сконструированный киевским авиамоделистом (так стали называть и создателей воздушных змеев) Громовым, был поднят на высоту 1550 м. Поезд, составленный из коробчатых змеев конструкции саратовского авиамоделиста Григоренко, был поднят на высоту 1800 м. В годы Великой Отечественной войны (1943 г.) А. Григоренко был награжден за боевое применение коробчатых воздушных змеев. На IV Всесоюзных состязаниях были четко определены технические требования к конструкции воздушных змеев.

Однако с появлением первых аэропланов использование воздушных змеев быстро сделалось нецелесообразным. Немецкий ВМФ продолжал использовать коробчатые кайты на подводных лодках для подъема человека, который обозревал горизонт в режиме надводного плавания лодки. Во 2-ю мировую войну ВМФ США нашел кайтам несколько применений. Заградительный кайт Гарри Сола не давал вражеским самолетам возможности опускаться низко к целям. Сбитые в море летчики поднимали в воздух коробчатый кайт Гибсон Герл, для быстрого их обнаружения. Кайты довольно успешно использовались ВМФ США во время 2-й мировой войны. В 1942 г. лейтенант Пол Гарбер был назначен в Отдел Спец. Средств ВМФ США для разработки авиа-подобных моделей и проходил службу на авианосце «Блок Айленд». До этого он был известен как большой энтузиаст кайтинга. Так в 1931 г. он написал руководство по пилотированию кайтов для бойскаутов. Сперва он сделал модель кайта и предложил пулеметному расчету сбить его. До этого учебная стрельба велась по облакам, за не имением лучшего. Пулеметчики пришли в полную ярость, так как несмотря на множество выпущенных очередей им никак не удавалось его поразить. Зато капитан корабля оказался очень доволен демонстрацией и заказал Гарберу еще кайтов-мишеней. По мере того как пулеметчики совершенствовались в точности стрельбы, Гарбер модифицировал свой кайт. Теперь он мог ходить из стороны в сторону, делать петлю, пикировать, уходить вверх и выписывать восьмерки. Управлялся этот 5-футовый ромбовидный кайт с помощью планки управления и специальной двойной катушки. На кайт наносился силуэт вражеского японского или немецкого самолета. Заменив деревянные стойки на алюминиевые, Гарбер добился того, что кайт смог тонуть после того как его сбивали.

Такому кайту-мишени приписывается спасение одного авианосца. Однажды утром, когда пулеметчики разместились уже по своим местам для проведения учебных стрельб, из-за облаков неожиданно вынырнул японский торпедоносец. Не будь они готовы к стрельбе, самолет мог бы серьезно повредить корабль. А так его успешно сбили.

Сотни тысяч таких кайтов были использованы для тренировки пулеметчиков, что в результате вылилось в большую экономию для американского правительства как в денежном отношении так и в человеческих ресурсах.

Гарбер также использовал треугольные коробчатые кайты для передачи важных документов с корабля на самолет. К кабелю натянутому между 2 кайтами привешивалась посылка. Пролетающий самолет цеплял кабель крюком и затем доставлял посылку по назначению.

По мере того, как авиация утверждалась все больше и больше, кайт все реже стал использоваться для военных и научных целей. Он перешел в разряд предметов культурно-оздоровительного досуга. Но последние 50 лет демонстрируют вновь возросший интерес к кайтингу. Применение новых видов материалов, таких как армированный нейлон, стекловолокно, карбон привело к тому, что кайты стали прочнее, легче, богаче по расцветке, и более износостойкими.

Изобретение гибкого крыла в 1949 г. Френсисом Рогалло и парафойлового кайта в 1964 г. Доминой Джалберт способствовало развитию таких современных летательных аппаратов, как параплан и спортивный парашют.

В 1964г. зарегистрирована первая ассоциация кайтинга: "Американская Ассоциация Пилотируемых Кайтов". А в 1969г. в США зарегистрирован новый рекорд высоты запуска кайта, которая составила 10 830м над землёй.

С появлением в 1972 году на рынке 2-стропного игрового фигурно-пилотажного кайта Питера Пауэлла, народ стал запускать кайты уже не только для развлечения, а и с целью спортивного пилотирования. Энтузиасты начали экспериментировать с формой, дизайном, что привело к появлению кайтов, способных лететь быстрее и выполнять более точные маневры и замысловатые трюки. Стали популярными соревнования, где участники состязались под музыку.

В 70-е годы несколько англичан использовали круглые парашюты для создания необходимой силы тяги на водных лыжах. В 1977 году голландец Гисбертус Панхюс получил патент. Спортсмен стоял на доске, которая приводилась в движение парашютом. Швейцарец Рен Кугн плавал в середине 80-х годов на конструкции, похожей на кильватерную доску, и для создания тяги использовал параглайдер. Вероятно, он был первым спортсменом, который сумел сделать высокий прыжок при легком ветре.

И, наконец, в 1984 году французы Доминик и Бруно Леганю, занимавшиеся виндсерфингом и серфингом, получили патент на «морское крыло», которое легко перезапускалось с поверхности воды. Братья Леганю целиком посвятили себя развитию кайтсерфинга, начиная с ранних 1980х. Особенностью конструкции их кайта стал передний надувной баллон, который позволял достаточно легко поднимать кайт в случае падения его на воду. После 1995г., когда братья Леганю продемонстрировали возможности своего кайта в Италии, это стало очередной знаменательной датой в кайтсерфинге, так как в основу конструкции большинства кайтов используемых в наши дни положен принцип братьев Леганю, т.е. надувной передний баллон.

В 80-х годах, основоположник кайтбагги спорта - Питер Линн из Новой Зеландии, создал багги конструкцию из нержавеющей стали. Кайт багги - специальная трехколесная тележка для катания за кайтом, воздушным змеем.

Пионеры кайсерфига из США Билл Рослер, инженер из отдела аэродинамики в компании «Боинг», и его сын Кори, так же инженер и первоклассный спортсмен по водным лыжам на протяжении ряда лет экспериментировали с кайтами, буксирующими яхты на воде и багги на твёрдой поверхности. Успех к ним пришёл, когда они получили патент на систему "Kiteski" (Кайтовая лыжа). Эта система представляла собой водную лыжу, приводимую в движение тягой двухстропного дельтавидного кайта, управляемого при помощи планки на которую устанавливалась специальная маленькая лебёдка. С 1994г под маркой Kiteski стали выпускать снаряжение для кайтсерфинга. Запуск кайта с воды производился путём сматывания строп до момента, когда до кайта можно было дотянуться рукой и придать ему импульс для запуска в воздух, после чего стропы разматывались и кайт взлетал, создавая необходимую тягу для буксировки человека. Эта конструкция работала достаточно надёжно, но из-за того, что в конструкции кайта были использованы жесткие рейки, кайт при падениях часто ломался! Так же неудобным было то, что для запуска требовалось использование специальной планки с лебедкой, которая была достаточно громоздкой. Он так и не прижился на рынке кайтсерфинга и был полностью вытеснен легкими надувными кайтами братьев Леганю из Франции!

После 1995 года появились коммерческие компании, занимающиеся разработкой и изготовлением специального снаряжения для катания на воздушных змеях.

В 1997 году Владимир Бобылев создал первый в России и в СНГ кайтклуб "Змеиное логово". Так кайтинг и кайтсерфинг появились в России и в Украине. Логовом зарождения кайтсерфинга в России стало Строгино, а на Украине Коктебель.

С 1998, после того как прошел первый Чемионат мира по кайтсерфингу на Гаваях и появились первые видеофильмы об этом новом виде «парусного спорта», кайтсерфинг можно было рассматривать как уже сложившийся вид спорта.

В 1999 г. одна из экспедиций использовала кайт для буксировки саней к Северному полюсу.

Современные технологии и материалы позволили заново взглянуть на воздушные змеи.

Кайты нового времени стали гораздо красочнее своих предшественников, появился класс спортивных змеев для экстремальных видов спорта. И в последнее десятилетие наблюдается всплеск интереса к игровым воздушным змеям, который доходит, наконец, и до России. Но воздушные змеи - это не только развлечение, хобби, активный отдых, это ещё и замечательный спорт - кайтсерфинг.