III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ТАНК НА СЛУЖБЕ МЧС
Анискин А.А.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


 

В последнее время очень часто в средствах массовой информации говорят о военных действиях, о военных конфликтах. Мы видим, как растет боевая мощь нашей армии. Но мы, дети, хотим, чтобы повсюду был мир. Об этом мечтают люди в любом уголке нашей планеты. Конечно, мы понимаем, что охранять границы нашей страны необходимо, поэтому отказаться полностью от боевой техники невозможно. Армия нам нужна в мирное время. Она всегда должна быть готова к тому, чтобы отразить нападение врагов. Солдаты в мирное время тренируются на полосе препятствий, занимаются в спортивном зале, учатся стрелять, управлять самолетами, боевыми машинами. Но что делать, если военная техника вышла из строя? Например, такая боевая машина как танк? Можно ли использовать такую боевую машину в мирных целях? Рассмотрев множество вариантов, мы решили, что темой нашего проекта будет следующая: «Танк на службе МЧС».

Актуальность нашего исследования заключается в том, что производственный цикл изготовления танка сложен, многоступенчат и во все времена является дорогим. Было бы несправедливо и экономически неэффективно просто отправлять снятые с вооружения модели на металлолом. Кроме финансовой экономии можно говорить об экологической эффективности – не затрачивать природные ресурсы на утилизацию танка, а создать прибор, который мог бы быть установлен на основе танка, что подарит боевой машине вторую жизнь.

Перед нами встала проблема: как модернизировать танк так, чтобы его можно было использовать на службе МЧС?

Мы поставили перед собой цель: создать модель танка с целью использования его технических возможностей (проходимость, надежность, мощность) в нашей повседневной, мирной жизни.

Объектом исследования является моделирование устройства для обнаружения источника возгорания.

В качестве предмета исследования выступает модель танка, как роботизированная техника.

Исходя из вышеперечисленного, мы сформулировали гипотезу: если на танк установить необходимые датчики с возможностью программирования, то его можно использовать в качестве роботизированной техники.

Для достижения поставленной цели нам необходимо было решить следующие задачи:

  1. Изучить историю возникновения танка.

  2. Взять интервью у специалистов различных служб с целью актуальности и возможности реализации проекта.

  3. Провести анкетирование среди учащихся школы.

  4. Разработать модель танка с датчиками инфракрасного излучения.

  5. Провести испытание модели танка.

  6. Сделать выводы.

Разработкойпроблемы использования боевых машин в мирных целях до настоящего времени никто не занимался. Были разработки по созданию пожарных машин на гусеничном ходу, но по нашей теме в науке информации нет. Именно в этом и заключается новизна нашего исследования: мы предлагаем нестандартное применение боевой машины на службе МЧС, установив датчики, позволяющие автоматизировать поисково-спасательные работы.

Практическая значимость заключается в том, что данный проект можно реализовать как в рамках школьных предметов и внеурочной деятельности, так и непосредственно на службе МЧС.

Глава 1. Общие сведения 1.1. История возникновения.

Считается, что первый танк придумал Леонардо да Винчи, но он не получил широкого употребления и вскоре был забыт. Это был деревянный «ящик» на колесах с бойницами для стрельбы [1].

100 лет назад в Англии был создан танк, по образу схожий с современными танками, а предком танка считается трактор «Холт», который был изобретен в 1888 году американцем [4].

Первыми танками, оказавшимися на русской земле, стали британские и французские машины, в небольшом количестве поставленные странами Антанты в 1919 году в виде военной помощи Добровольческой армии генерала А. И. Деникина. Во время Гражданской войны танки использовала Белая армия, которые она получала от стран Антанты в небольших количествах. Один из захваченных красноармейцами танков Рено FT-17 весной 1919 года был послан в Москву, разобран и исследован. Таким образом, проблема создания отечественного танка была решена созданием танков типа М на основе конструкции французского Рено FT-17. Первый из танков типа М получил имя «Борец за Свободу тов. Ленин». В течение 1920—1921 годов было изготовлено 15 танков. Весной 1921 года в связи с окончанием Гражданской войны и интервенции проект был свёрнут. В боевых действиях эти танки не участвовали, их использовали в сельхозработах — как тракторы — и на военных парадах [3].

Одним из лучших советских танков — участников Второй мировой войны, были признаны средний танк Т-34 (в разных вариантах, в том числе его поздний вариант Т-34-85 с разными модификациями 85-мм пушек) и тяжёлый танк ИС-2. К лучшим американским танкам относят M4 «Шерман», который широко поставлялся в СССР по ленд-лизу. [2] Лучшим английским танком и по экспертным оценкам, наиболее сбалансированным в целом, был выпущенный ближе к концу войны танк Comet[3].

1.2. Возможные способы использования списанного с вооружения танка.

Анкетирование учащихся.

Чтобы перечислить возможное использование танка, мы обратились к учащимся нашей школы с соответствующим вопросом. Были опрошены ученики широкого возрастного диапазона, со 2 по 11 классы, всего 84 человека.

И вот что предложили ученики разных классов.

49 учеников из 84 опрошенных считают, что танк использовать в мирных целях можно.

Предлагали следующие варианты:

Использование списанного танка только в качестве музейного экспоната, участие в парадах оказалось одним из самым популярным вариантов использования танка – 29 человек., а так же были предложены следующие варианты:

- участие танка в игре «Танковый биатлон» 2 человека.

- танк как учебный экспонат при военной подготовке бойцов – 8 человек.

  • использование танка как тягача – 11 человек.

Не смогли предложить свой вариант -33 человека.

58 человек отметили, что данная тема им интересна, и 61 человек хотели бы узнать об этом больше.

Подробные результаты анкетирования приведены в диаграммах в Приложении 1.

Вывод. Итог анкетирования показал, что наша тема об использовании танка в мирное время детям разных возрастов интересна, но в то же время мало кто мог предложить варианты его использования.

Таким образом, наше исследование может быть полезным для учащихся школ при проведении классных часов, на уроках лего-конструирования, на занятиях по внеурочной деятельности.

Мы предложили свои варианты использования танка:

1. Создавать парады.

2. Использовать при археологических раскопках.

3. Использовать при перевозке тяжелых грузов, например в строительстве.

4.Используя плавающие танки возить буровые установки на севере по болотистой местности.

5. Валить лес для строительства дороги в лесу.

6. При сносе старого жилья.

7. Выстрелом сжигать мусор.

Рассмотрев все способы использования танка, мы остановились на двух наиболее интересных и реальных способах.

1. Использование танка на игровой площадке.

Чтобы узнать, возможно ли такое использование танка, мы обратились в организацию ЖКХ с этим вопросом, на что получили ответ, что по ряду причин использование танка на игровой площадке не представляется возможным. (Копия письма в Приложении 2).

Исходя из полученного ответа, мы сделали вывод, что танку не место на игровой площадке.

2. Использование боевой машины в качестве роботизированной техники.

Выяснив, что выбранный нами способ использования танка на игровой площадке не подходит, мы решили проверить другие возможности использования танка.

Учитывая пожароопасную ситуацию в окружающих нас лесах, и то, насколько трудно бывает добраться в опасную зону и ликвидировать пожар, мы подумали, что на базе танка можно сделать «пожарный патруль», т.е. машину, которая используя проходимость гусеничной базы танка, будет патрулировать лес и сигнализировать об обнаружении очага возгорания.

С этой целью мы обратились к представителю МЧС, начальнику СПЧ-2 г.Трехгорного Денисову Александру Юрьевичу и взяли у него интервью:

Антон: Мы делаем проект по теме «Танк на службе МЧС» и проектируем машину на основе танка для патрулирования и тушения пожара в труднодоступных местах. В своей модели мы используем различные датчики для автоматизации работы робота. Расскажите, пожалуйста, как в настоящий момент обнаруживаются пожары в труднодоступных местах, какие инструменты используются для их тушения? Как вам сообщают о пожарах в труднодоступных и малопроходимых местах?

Денисов А.Ю.: Труднодоступное место в нашем регионе - это лес. О пожаре узнаем при помощи воздушного патрулирования. Такой метод обнаружения пожаров не является эффективным, т.к. с высоты можно обнаружить уже сильно разгоревшийся пожар. Но все- таки давайте не будем забывать, что лучше заниматься профилактикой возникновения лесных пожаров, обнаружения их на стадии начала возгорания. И вот тут ваша разработка будет очень нужна.

В связи с особенностями горного рельефа и лесистой местности для тушения пожаров в таких местах мы не можем использовать пожарные машины, и прибегаем к помощи пожарных вертолетов, которые забирают воду из водоемов и сбрасывают ее на огонь. И вот ваша разработка также может очень помочь, даже, например, делать противопожарные разрывы.

Кроме того, пожарный танк можно использовать на нашем ПСЗ, т.к. там много опасных объектов. В случае возникновения пожара необходимо использовать технику, не рискуя жизнью и здоровьем спасателей. В этих случаях мы можем использовать такую разработку.

Антон: А в Чернобыле машины тушили пожар?

Денисов А.Ю.: В Чернобыле пожар возник в помещении, а для тушения пожаров в помещении необходимо использовать более компактных роботов. У нас так же имеются объекты с повышенной опасностью, например, в бассейне есть хлоробрабатывающая станция и пожар тушить людям очень опасно. Или в СЭС, где хранятся различные вирусы, или на территории АТП, где хранятся ГСМ - во всех этих случаях лучше и безопаснее использовать технику. Такие разработки очень перспективны в различных областях, как в разминировании, так и в тушении пожаров.

Антон: Может ли быть полезен голосовой файл, в случае если робот не может подъехать непосредственно к очагу пожара, но видит задымление, и робот посредством беспроводной связи передает координаты задымления и едет дальше на патрулирование.

Денисов А.Ю.: да, конечно, такая функция будет очень полезна.

Антон: ведь если на большой танк поставить лестницу, то это будет пожарная машина высокой проходимости

Денисов А. Ю.: да, есть пожарные машины на гусеничном ходу в районах севера.

Вывод. Интервью с представителем МЧС подтвердило наше предположение об актуальности и востребованности нашей исследовательской работы. Таким образом, мы остановились на создании модели танка для обнаружения очагов возгорания и их тушения.

Глава 2 Практическая работа по проектированию и изготовлению модели танка как машины для обнаружения источника пожара. 2.1. Основные этапы работы над созданием модели
  1. Отбор необходимых материалов и оборудования для конструирования модели танка из имеющегося набора лего EVA3.

  2. Создание эскиза и рисунка модели танка.

  3. Сборка модели.

  4. Программирование.

  5. Отладка.

  6. Проведение испытаний.

  7. Корректировка полученных результатов.

2.2.Схема (рисунок ) будущей модели

2.3.Эскиз изделия

2.4. Материально – техническое обеспечение.

лего-набор EVА3, датчики инфракрасного излучения 2 шт, ПК для программирования.

2.5. Экономическое обоснование

Лего-набо EVA3 – 12000руб.

Датчики инфракрасного излучения 2 шт – 2000руб.

2.6. Этапы сборки.

Два больших мотора соединяются и образуют шасси. На шасси собираются гусеницы. Ставится контроллер и датчики IR1 и IR2. Контроллер программируется.

2.7. Описание программы.

Среда программирования на базе LabView, работает на ОС Windows и Mac.

Входные данные – сигналы с датчиков, инфракрасный датчик управления и инфрак датчик детектор излучения.

Выходные данные – управление ходовыми моторами.

Метод решения – программирование контроллера ЛЕГО средствами визуального программирования под оболочкой разработки ЛЕГО

Минимальные запросы EV3 к ресурсам компьютера:

  • Операционная система Windows (XP, Vista, 7, 8) или MacOS (10.6, 10.7, 10.8)

  • 2 ГБ оперативной памяти

  • Процессор 1.5 ГГц

  • 750 Мб свободного дискового пространства

  • Разрешение экрана 1024*600

  • Microsoft Silverlight 5.0

  • Microsoft .NET 4.0

Программа изображена в Приложении 3.

2.8. Испытание модели.

Испытание проводилось в кабинете № 37 нашей школы, где проходят занятия по робототехнике. Мы использовали подходящее поле и источник тепла (свечу), символизирующего возгорание. В процессе испытания нам приходилось корректировать программу.

В результате наша модель успешно прошла испытание. «Танк» при прохождении траектории патрулирования обнаружил предполагаемый источник возгорания и просигнализировал об этом. Цель нашей работы достигнута.

Выводы

Танк, снятый с вооружения, может помочь людям в решении задач по противопожарной защите в труднодоступных лесных массивах. Благодаря своей вездеходности, которая обусловлена наличием гусеничного хода, а также мощности, танк можно модернизировать, придав ему автоматические функции по патрулированию территории на предмет возникновения пожаров. Мы достигли цели проекта – создали модель танка, который может успешно использоваться на службе МЧС.

Таким образом, гипотеза о том, что если на танк установить инфракрасные датчики, то его можно использовать для обнаружения и тушения пожаров в труднодоступных местах подтвердилась.

В перспективе мы планируем смоделировать блок, который может самостоятельно затушить небольшие очаги, используя воду или песок. Для этого нам надо будет решить вопрос с определением расстояния до очага возгорания.

Список используемой литературы и интернет – источников
  1. Статья в Википедии «Танк» http://istoriya-sozdaniya.ru/index.php/t/71-1-tank-vozniknovenie

  2. Статья в Википедии “История танка Т-34” https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BA%D0%B0_%D0%A2-34_(%D0%BC%D1%83%D0%B7%D0%B5%D0%B9)

  3. Статья в Википедии “История танков” https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BA%D0%BE%D0%B2

  4. Жан Рестен: Танки Второй мировой войны 1939-1945 гг. , Издательство: АСТ, 2014 г

  5. Геннадий Черненко: Танки и самоходные орудия, Издательство: Балтийская книжная компания, 2015 г.

Приложение 1

Результаты анкетирования по вопросу

«Можно ли использовать танк в мирных целях?» с разбивкой по классам

Результаты анкетирования по вопросу

«Как можно использовать танк в мирных целях?» с разбивкой по классам

Результаты анкетирования по вопросу

«Интересна ли вам тема использования танка в мирное время?»

с разбивкой по классам

Результаты анкетирования по вопросу

«Хотели бы вы узнать об этом больше?» с разбивкой по классам

Приложение 2

Приложение 3.