Запустим змей!

Ю.Е.Чупуров

Воздушный змей, пожалуй, самое первое летательное устройство, которое человек сумел поднять в воздух. И сделал он это с помощью ветра. Воздушные змеи родом из Китая, где ими любовались уже 3,5…4 тысячи лет тому назад. В те далекие времена запуски красочных змеев обычно сопровождали всевозможные праздники, причем змеи, как правило, имели форму сказочного дракона-змея. Оттуда и появилось название «воздушный змей». Мастерились также змеи, по форме напоминающие птиц и бабочек, в виде различных геометрических фигур.

Интересно, что эта древняя игрушка не всегда Служила только для забавы. Так, в начале нашего века она стала применяться для подъема метеорологических приборов, радиоантенн, фотоаппаратов {для аэрофотосъемки). И тут нет ничего удивительного. Воздушные змеи просты по конструкции, просты в изготовлении, дешевы, а грузоподъемность, например, коробчатых змеев достигает нескольких десятков килограммов, высота же, на которую они поднимаются, несколько тысяч (!) метров.

Кроме коробчатых змеев (самых мощных), существуют и более простые по конструкции змеи: монахи и плоские. С них-то и начнем учиться мастерить змеи. Но сначала несколько правил, которые необходимо соблюдать при изготовлении этих летающих игрушек.

Центр тяжести корпуса змея должен быть расположен на оси его симметрии, то есть на продольной линии корпуса змея, делящей корпус на две равные части. При невыполнении этого правила змей не-взлетит.

Путы (стропки), при помощи которых змей прикрепляется к шнуру, служащему для его запуска, следует тщательно подобрать по своей длине и прикрепить к корпусу змея в строго определенных точках.

С помощью этих стропок змею придается наивыгоднейший угол наклона его корпуса к потоку воздуха для создания наибольшей подъемной силы. При нарушении этого правила змей или не полетит, или будет летать плохо, не поднимаясь высоко в воздух.

Особое внимание нужно обратить на хвост, который является не столько украшением летающего воздушного змея, сколько выполняет функции руля. Поэтому, если он будет неправильно отрегулирован, то змей либо не взлетит совсем, либо будет летать неустойчиво, вращаясь в разные стороны.

«Монах»

«Монах» — простейший вид воздушного змея, изготовляется он из квадратного листа плотной бумаги или даже газеты. Состоит «монах» из следующих деталей: корпуса, пут, хвоста и нитки, с помощью которой он запускается. Из бумаги вырезается квадрат А, В, С, D, как это показано на рис. 1.

Рис 1. Последовательность изготовления змея «монах»

Длина стороны квадрата 15…20 см (не более). Затем этот лист сгибаем пополам по линии АС. Загиб с нажимом прогладим, чтобы след от него четко обозначился после развертывания листа. Затем уголок листа с вершиной В согнем так, чтобы сторона АВ листа совместилась со стороной АС. Перевернув заготовку на другую сторону, таким же образом отогнем уголок листа с вершиной D, чтобы сторона D также совместилась с линией АС. Все загибы не забывайте тщательно проглаживать утюгом. После этого уголок листа с вершинами В и D отогнуть, совместив стороны ЕВ и E’D соответственно со сторонами АЕ и АЕ’. Прогладив утюгом загибы, развернем изделие. Это корпус «монаха». Его крылышки BFE и DF’E’ должны быть развернуты в разные стороны. В точках F и F’ крылышек и в точке С корпуса монаха прорезаем небольшие отверстия для крепления его оснастки. Сначала, используя отверстия, в точках F и F’ привязываем нитку для пут такой длины, чтобы длина сложенной вдвое нитки равнялась половине высоты АК треугольника FAP (рис. 1, е). Через отверстие, расположенное в точке С, закрепляем хвост, который изготавливается из хлопчатобумажной тесьмы или ленты (если есть мочало, то из него). Ширина ленты 1,5…2 см, длина — 4…5 длин стороны АС корпуса «монаха». Хвост к корпусу крепим так. Лента (мочало) продевается в отверстие, загибается и по кромкам сшивается нитками, как это показано на рис. 2. К путам точно по середине нитки, как показано на рис. 3, привязывается нитка, намотанная на катушку.

Рис. 2. Крепление хвоста к змею «монах»

Рис. 3. Крепление путы

С помощью этой нитки производится запуск «монаха» и управление им в полете. Для запуска «монаха» и изготовления его пут берут нитки № 10 или 20.

Запуск и регулировка «монаха»

Этот змей, как, естественно, и другие типы воздушных змеев, запускается при наличии ветра или восходящих потоков теплого воздуха. Подготовка «монаха» к полету заключается в подгонке его путы и хвоста. Отладка путы состоит в том, чтобы нитка, служащая для запуска «монаха», была привязана точно на середине путы. Если змей при запуске начинает крутиться вправо или влево — значит, нитка прикреплена к путе не посередине. Если и после исправления этого дефекта «монах» продолжает крутиться — виноват хвост. Либо мала его длина, либо слишком легкий. Придется удлинить хвост или привязать к его концу небольшой пучок травы или щепку. Правда, змей с довесками на хвосте будет выглядеть не очень красиво. Если «монах» начинает плохо взлетать и не набирает высоту, то хвост тяжел. При правильной регулировке «монах» набирает достаточную высоту и устойчиво летает, слегка виляя в полете вправо и влево.

Плоский летающий воздушный змей

Плоский змей имеет более сложную по сравнению с «монахом» конструкцию. По форме различают змеи в виде прямоугольника, равнобедренного треугольника, правильного или вытянутого многоугольника и др. (рис. 4). Основные детали плоского змея: корпус, путы, хвост, нитки (шнур). При желании змей можно снабдить трещоткой.

Рис. 4. Расположение реек корпуса плоских змеев разной формы:

_{а — прямоугольная; б — треугольная; в — пятиугольная; г — шестиугольная; д — в виде вытянутого пятиугольника; е — в виде вытянутого шестиугольника}

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 длины 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. Соотношения размеров корпусов плоских змеев разной формы даны на рис. 5.

Рис. 5. Соотношение размеров корпусов плоских змеев разной формы

Корпус плоского воздушного змея состоит из легкого деревянного каркаса и обшивки. Материалы для изготовления каркаса: ивовая лоза (прутки), стебли камыша, тонкие рейки из бамбука, дранка из сосны, березы, липы.

Приняв размеры корпуса змея, по этим размерам вырезают обшивку и на нее наклеивают рейки корпуса. Вначале наклеивают рейки по краям обшивки, а затем на перекрещивающиеся рейки. Клей применяют самый разный: столярный, казеиновый, БФ и даже клейстер из муки. Концы реек должны выступать за края обшивки на 3…4 см. По всем углам корпуса перекрещивающиеся рейки нужно обвязать нитками. Сборка корпуса показана на рис. 6.

Рис. 6. Корпус змея прямоугольной формы в сборе

Когда корпус высохнет, по рейке АВ нужно его прогнуть, оставляя обшивку на внешней стороне, и зафиксировать этот прогиб с помощью нитки, натянутой между концами прогнутой рейки (рис. 7).

Рис. 7. Фиксация прогнутого корпуса

На стягивающую нитку можно укрепить трещотку, показанную на рис. 8.

Рис. 8. Устройство трещетки

Во время полета змея под воздействием воздушных потоков, трещотка будет быстро вращаться на закрепленной нитке и трещать. По своим размерам трещотка должна быть изготовлена так, чтобы, вращаясь, она не задевала корпус змея.

Теперь приступим к изготовлению пут (стропок) змея, конструкция которых показана на рис. 9.

Рис. 9. Конструкция пут

Для этого к углам корпуса в местах пересечения реек (точки А и В) привязывается нитка такой длины, чтобы середина нитки (точка К) при натяжении достигала центра корпуса змея (точка О). Получим верхние стропки АК и ВК. Затем в точке О корпуса прокалываются два отверстия (по обе стороны листа пересечения центральных реек), в отверстия продевается нитка и прочно завязывается вокруг реек. Длина этой нижней стропки равна расстоянию на корпусе змея от точки О до середины рейки АВ. Связав верхние стропки АК и ВК с нижней стройкой в точке К, получим путы (уздечку). Теперь проверим, равны ли стропки АК и ВК между собой, так как в случае их неравенства змей в полете будет крутиться. К точке К пут привязывается нитка, с помощью которой запускается змей. Заметим, что эту нитку можно закрепить в центре корпуса змея, тогда часть ее (ОК) будет выполнять роль нижней стропки, что повысит надежность соединения ниток в точке К. Путы к корпусу змея крепятся со стороны расположения обшивки корпуса, чтобы воздушные потоки при полете змея прижимали обшивку к приклеенным рейкам корпуса.

После изготовления пут приступают к изготовлению «змеиного» хвоста, который состоит из собственно хвоста и его подхвостка, для которых потребуется тесьма или полоска хлопчатобумажной ткани шириной 1,5…2 см (подойдет и мочало). Подхвосток привязывается нитками к нижним углам корпуса змея (точки С и D). К подхвостку в его середине привязывается, а лучше пришивается хвост (устройство и размеры хвоста приведены на рис. 10). Заметим, что половины подхвостка СМ и DM должны быть равны, иначе змей в полете будет крутиться.

Рис. 10. Устройство хвоста воздушного змея

Регулировка змея

Если змей не взлетает или взлетает, но не набирает высоту — значит, тяжел его хвост. Нужно в этом случае хвост укоротить. Если же змей и после укорачивания хвоста вновь не набирает высоту — следует изменить (удлинить или укоротить) нижнюю стропку пут. В случае, когда змей при взлете крутится вправо или влево, проверьте равенство длин верхних стропок частей подхвостка. Если здесь все в порядке, то мала длина хвоста. Для проверки привяжите к нижнему концу хвоста небольшой пучок сухой травы. Если после этого змей перестанет крутиться, начнет взлетать и быстро-набирать высоту, то этот дополнительный груз снимите и удлините хвост. При правильной регулировке змей должен хорошо взлететь, быстро набрать 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. Конечно, нитки для изготовления пут, запуска змея должны быть крепкими, иначе под напором ветра змей просто-напросто оторвется. Путы и хвост для плоских змеев другой формы делаются аналогично.

Коробчатый воздушный змей

Коробчатый воздушный змей коренным образом отличается от своих предыдущих собратьев по конструкции и обладает значительно большей подъемной силой. Коробчатый змей, показанный на рис. 11, состоит из корпуса пут или стропок, а также шнура, на котором он запускается. Хвоста этот змей не имеет. Корпус змея — каркас в виде коробки, обтянутой шелковой или хлопчатобумажной тканью, полиэтиленовой пленкой. Каркас собирается из реек квадратного или круглого сечения. Рейки изготавливаются из сухой, прямослойной древесины сосны, ели, липы. Можно использовать также подходящие алюминиевые трубки. Необходимо, чтобы все рейки были прямыми и одинакового сечения.

Рис. 11. Коробчатый воздушный змей

Расчет и изготовление корпуса коробчатого змея

Рассмотрим устройство коробчатого змея в виде прямоугольного параллелепипеда — наиболее простого из всех воздушных змеев данного типа (рис. 12).

Рис. 12. Конструкция коробчатого воздушного змея (корпус — прямоугольный параллелограмм)

Обычные соотношения меньшей и большей сторон каждый прямоугольной грани каркаса — 1:3 или 1:4. Длина диагональных реек, служащих для создания жесткости каркаса и расположенных в верхней и нижней его частях, легко рассчитывается по теореме Пифагора. Конечно, размеры диагональных реек корпуса как вверху, так и внизу, должны быть одинаковыми. Ширина а полотна покрытия корпуса составляет 1/3 от высоты корпуса.

Все рейки изготавливают на 100 мм больше их рассчитанной длины для того, чтобы каждая рейка своими Концами выступала на 50 мм за узел крепления реек между собой. В месте крепления рейки перевязываются крест-накрест крепкими нитками, которые затем промазывают клеем. Готовый каркас обтягивается полосами ткани или полиэтиленовой пленки. К рейкам ткань или пленка обязательно приклеивается или даже пришивается (а лучше сделать и то и другое), иначе обшивка может сползти под напором ветра.

Корпус коробчатого змея можно сделать не только в виде параллелограмма, но и ромбическим. Кроме того, к корпусу по бокам с двух сторон хорошо пристроить крылышки. Кстати, такие крылышки можно сделать и у предыдущей конструкции корпуса коробчатого змея. Дело в том, что эти крылышки при тех же размерах корпуса змея значительно увеличивают его подъемную силу, а также устойчивость змея в полете. Ромбический змей с крылышками приведен на рис. 13.

Рис. 13. Конструкция ромбического коробчатого змея с крылышками

Каждое крылышко имеет форму прямоугольного треугольника. Высота каждого из треугольников равна высоте корпуса змея, а длина основания — ширине полосы покрытия змея. Естественно, у змея с крылышками верхняя диагональная рейка делается длиннее на длину оснований двух крылышек. Крылышки выполняются из того же материала, что и обшивка корпуса, да и крепятся к рейкам так же.

Теперь о путах. В отличие от плоского змея путы коробчатого змея состоят не из трех, а всего из двух стропок (см. рис. 12, 13). Длина нижней стропки КО равна расстоянию ВК, то есть ширине полосы обшивки, а длина верхней стропки ВО — 2/3 ВК. Обе стропки либо связываются вместе, либо можно их соединить с помощью маленького кольца. К кольцу удобнее крепить шнур, на котором запускается змей. Размеры стропок, таким образом, у ромбического змея такие же, как и у прямоугольного.

Регулировка коробчатого змея

Задача регулировки змея заключается в том, чтобы при полете змея в потоках воздуха создать равновесие между крылом и хвостовым оперением, то есть между верхней и нижней обшивками. Это равновесие будет достигнуто тогда, когда змей в полете займет положение под определенным, наивыгоднейшим углом по отношению к действующим на него потокам воздуха. Такой угол у змея заранее выполнить очень трудно. Его можно определить только опытным путем в процессе регулировки длины стропок при запуске.

Если змей не взлетает или взлетает, но не набирает высоту, то тяжело хвостовое оперение. Нужно удлинить нижнюю стропку и передвинуть ее место крепления на рейке вниз. Если этим положительный результат не будет достигнут, то следует укоротить верхнюю стропку. Такую регулировку придется вести до тех пор, пока змей не начнет легко взлетать, быстро набирать высоту и вести себя устойчиво в полете. Если змей в период взлета и при полете крутится, то слишком облегчено хвостовое оперение. Придется удлинить верхнюю стропку или укоротить нижнюю. Коробчатый змей с высотой каркаса более 60…80 см строить нежелательно, так как «такой змей имеет большую подъемную силу и его не удержать в руках. По этой же причине коробчатый змей нельзя запускать на простой нитке: он ее оборвет. Для его запуска нужно применить легкий крученый шнур или рыболовную леску — жилку диаметром 1 мм. Если же захочется с помощью змея на поле, покрытом снегом, прокатиться на лыжах, то надо построить змей с высотой его корпуса 1 и более метров. Такой змей прокатит на лыжах, коньках и санках с ветерком.

Мини-советы

Воздушные змеи можно запускать при скорости ветра от 3 до 14 м/с (наиболее благоприятная скорость 6…8 м/с). Скорость ветра поможет оценить следующая таблица.

Признаки для оценки скорости ветра ∙ Скорость ветра, м/с

Дым поднимается отвесно или почти отвесно, листья неподвижны ∙ 1

Движение ветра почти незаметно ∙ 1…2

Движение ветра чувствуется, листья шелестят ∙ 2…3

Листья и тонкие ветви деревьев постоянно колышутся, ветер развевает легкие флаги ∙ 3…5

Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви и деревья ∙ 5…7

Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребешками ∙ 8…10

Качаются толстые сучье деревьев, гудят телеграфные провода, трудно пользоваться зонтом ∙ 10—12

Качаются стволы деревьев, гнутся большие ветви, при ходьбе против ветра чувствуется заметное сопротивление ∙ 12…15

Ветер ломает тонкие ветви и сухие сучья деревьев, затрудняет движение ∙ 15…18

* * *

С.Ф. Мутовин

Если у вас не нашлось подходящей тесьмы или мочала для хвоста воздушного змея, возьмите кусок ткани и раскроите его, как показано на рис. 14.

Рис. 14. Лента для хвоста из куска ткани

* * *

С.И. Кеплев

Предлагаю оригинальную конструкцию плоского змея в виде звезды (рис. 15).

Рис. 15. Воздушный змей в виде звезды

Каркас змея состоит из пяти одинаковых сосновых реек размером 500х9х4 мм. Рейки связаны в центре парой щечек из фанерных кружков толщиной 1,5 и диаметром 70 мм. Змей усилен проволочным кольцом диаметром 382 мм. Кольцо прикреплено к рейкам нитками. Наружные концы реек соединены между собой расчалками из тонкого шпагата. Расчалки, собственно, и образуют основные контуры «звезды». Обтяжка змея «звезда» делается из бумаги или ткани, желательно красного цвета.

Размеры «звезды» могут быть разными, но в тех случаях, когда размер змея превосходит 1,2 м, концы лучей следует снабдить предохранительными стяжками из шпагата, иначе рейки-лучи отломит ветер. Концы стяжек крепят к узлу уздечки. Длина хвоста должна быть примерно в 10 раз больше высоты змея. Уточняют ее во время запуска.

* * *

А.В.Тимофеев

Плоский «русский змей» состоит всего из трех планок: две из них расположены по диагоналям, а третья, верхняя, скрепляет их. Если змей имеет большие размеры, чем указано на чертеже, то надо добавить посредине еще одну планку (на рисунке она показана пунктиром). Диагональные планки скрепим в месте их пересечения, а затем привяжем к ним нитками верхнюю планку. По контуру змея натянем нитку, соединяющую все углы. Планку и нитку промажем клеем и приклеим к ним бумажную обтяжку змея. Края бумаги обвернем вокруг нитки и также подклеим (рис. 16).

Когда клей подсохнет, верхнюю планку слегка стянем ниткой. Такой змей весьма устойчив в полете.

Рис. 16. Плоский «Русский змей»

* * *

Д.А. Лищук

Простейший воздушный змей, который даже при равномерном движении пускающего имеет вполне достаточную устойчивость (его можно запускать даже в квартире), легко изготовить из плотной бумаги (рис. 17).

Рис. 17. Комнатный «монах»

* * *

Для удобства управления полетом больших воздушных змеев просто необходима моталка (рис. 18, 19). Такую Моталку нетрудно изготовить самому. Для этого придется выпилить из толстой фанеры корпус (он состоит из двух одинаковых половинок), выточить на токарном станке из плотной древесины, гетинакса и т. д. катушку, изготовить две ручки, одна из которых (с бобышкой) предназначена для вращения катушки, а другая (с расплющенным концом) для удержания катушки в неподвижном состоянии.

Рис. 18. Моталка

Рис. 19. Детали моталки:

_{а — корпус; б — катушка; в — рука с расплющенным концом; г — бобышка, надеваемая на ручку крутилки; д — ручка-крутилка}

А.П. Степанов

Не имея собственных разработок по воздушным змеям, привожу некоторые библиографические данные с краткой аннотацией материала, изложенного в источнике. Думаю, что и такая форма ответа окажет помощь читателям.

_{1. Курденков К., Юркан Ю. Юным умельцам. — М.: Молодая гвардия, 1962.}

_{Советы по постройке секторного змея, змея «Эдди», коробчатого змея, изображены их конструкции.}

_{2. Тельных Д.Г. Авиамоделисты в пионерском лагере // Приложение к журналу «Юный техник». — Вып. 1.— 1964. — № 18(180).}

_{Изложено методическое указание в форме плаката с рисунком плоского воздушного змея.}

_{3. Под облака // Наука и жизнь. — М.: 1966. — № 8.}

_{Описаны конструкции змея из цветной материи и приспособлений для доставки «почты» к змею и спуска «груза» на землю.}

_{4. Пятко В. Коробчатый змей // Моделист-конструктор. — 1967. — № 7.}

_{Описана конструкция коробчатого змея для юных умельцев.}

_{5. Воздушный змей, или Как человек учился летать // Моделист-конструктор. — М.: 1968. — № 1.}

_{Наряду с историческими сведениями приведены конструкции «русского змея», змеев «Поттер», «Био», змея гибколета, даны советы по их изготовлению.}

_{6. Костенко И. Почта… с неба // Моделист-конструктор. — М.: 1978. — № 6.}

_{Интересные исторические данные о воздушных змеях. Приведены чертежи и даны советы для постройки змея-биплана, конструкцию которого предложил австралийский ученый Лауренс Харгрев.}

_{7. Ермаков А.М. Простейшие авиамодели: Книга для учащихся 5—8-х классов. — М.: Просвещение, 1984.}

_{Целая глава посвящена древнему летательному аппарату — воздушному змею. Изложена краткая история постройки змея. Приведены различные конструкции плоских и коробчатых змеев, приспособлений к ним, способы запуска и определения высоты полета.}

_{8. Фаленкский В. Воздушные змеи // Приложение к журналу «Юный техник» («Для умелых рук»). — 1985. — № 4.}

_{Описаны оригинальные конструкции змея «Чайка» американского изобретателя П.Гилгаллона, приспособления для запуска змея (моталки) англичанина Д.Йолана, «воздушного почтальона» инженера А. Заводного из города Николаева.}

_{9. Свои материалы о воздушных змеях нам прислали также С.Н.Красиловский (Симферополь), Б.А.Ермаков (Волгоград), Андрей Семкин (Сорочинск), В.В.Иванов (Красноярский край), А.Д.Стадник (Тернополь), Е.В.Потапов (Минск), И.Е.Васалатий (Винницкая обл.), В.И.Касаткин (Алма-Ата), А.И.Кузнецов (Краснодарский край), И П.Громак (Омск). Н.О.Храмцова (Екатеринбургская обл.), В.С.Юрин (Гомель), Е.В.Дрозова (Иркутская обл.). И.В.Колесниченко (Новосибирск), Б.З.Капашева (Павлодарская обл.) и др.}

* * *

Вопрос

Семкина В.Ф., Ярославль

«Как крепить гипсолитовые круг и бордюр соответственно к потолку и стенам?»

ОТВЕТЫ