Воздушный змей - первый летательный аппарат тяжелее воздуха, который изобрели люди. Родина его - Китай. Первые воздушные змеи появились несколько тысячелетий тому назад. Изготавливались они из бамбука и шёлка. Им придавали форму бабочек, жуков, рыб, но самой излюбленной формой был дракон - сказочный крылатый огнедышащий змей, считавшийся в Китае символом власти и благополучия, отсюда, по-видимому, и название этого летательного аппарата. Воздушные змеи с привязанными к ним цветными фонариками и ракетами были и остаются обязательной принадлежностью китайских народных праздников и гуляний.
Из Китая воздушные змеи распространились в Азию, позднее в Европу, в Америку, Австралию и некоторые другие страны. Первое упоминание о воздушном змее в России 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.
Начиная с 1890 годов и в течение последующих 40 лет, конструкция воздушного змея послужила инструментом для проведения метеорологических исследований для определения скорости ветра, температуры воздуха, барометрического давления и влажности, исследования природы молний и атмосферного электричества. С помощью фотоаппаратов, подвешенных к воздушным змеям, проводились аэросъемки местности.
В 1914 году армии всех стран обладали средствами наблюдения с помощью воздушных змеев и шаров. В безветрие и при малом ветре для подъема на высоту разведчика-наблюдателя использовались воздушные шары, а при среднем и сильном ветре, который сносил шары сильно в сторону, наблюдателя поднимали с помощью цепочки змеев (так называемый "змейковый поезд") на высоту до 200 метров. Воздушный змей часто применялся как видимый издалека сигнал. Впоследствии воздушные шары и змеи были заменены самолетами.
В связи с потребностью в высотных запусках для изучения природных явлений и в военных целях конструкции воздушных змеев совершенствовались. С конца XIX века появилось несколько принципиально новых конструкций. Они носят имена своих разработчиков: змей Ульянина, змей Харграва, змей Коди и др.
Воздушный змей, несомненно, сыграл свою роль в истории авиации. Но с развитием авиации интерес к нему ослабел. Постепенно он перешел в разряд игрушки и/или предмета для конструирования.
Последнее десятилетие появился класс спортивных змеев для экстремальных видов спорта. Эти воздушные змеи рассчитаны на гораздо большие нагрузки по сравнению с игровыми и имеют больший размер. Но, по большому счету, они подчиняются тем же законам, что и игровые.
ЗАЧЕМ "змеи". Несколько причин для приобретения.
Иногда от "заботливых" родителей при обращении к их ребенку приходится слышать такие слова: "Зачем тебе змей? Что ты с ним будешь делать?". Хотя с таким же успехом можно спросить своего ребенка, зачем ему машинка, кукла Барби, конструктор или книжка-раскраска.
А ведь действительно, зачем вашему ребенку настоящий воздушный змей? Почему все дети хотят их запускать и всегда радуются при этом?
Воздушный змей - замечательная развивающая игра. 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.
С ним ваш сын или дочь откроет для себя явления природы, которые вам с высоты вашего жизненного опыта кажутся само собой разумеющимися. Воздушный змей в полёте покажет, в какую сторону на какой высоте дует ветер, даст почувствовать его (ветра) силу, а также заставит задуматься, почему же всё-таки он летает. С накоплением опыта по запуску змея молодой змеенавт овладеет знанием и пониманием природных (атмосферных) явлений, что, собственно говоря, может пригодиться ему в дальнейшей жизни.
Конечно, всё это проза. А на самом деле, эта необычная игра дарит огромное удовольствие и внутреннюю свободу во время наблюдения за полётом управляемого вами змея. Посмотрите в небо! Замечаете, что все житейские проблемы отступают перед его вечностью?
И в этом огромном небе скользите Вы и Ваш Воздушный Змей.
Вы и Ваши дети вместе с этим змеем научитесь преодолевать то затяжное безветрие, то яростный, бурный порыв стихии. Взлетайте!
АНАТОМИЯ "змея". Основные составляющие воздушных змеев.
Независимо от модели и класса воздушного змея, с которыми вы можете ознакомиться в разделе "КАКИЕ бывают змеи", он состоит из нескольких элементов: полотно, каркас, соединительные детали, привязка (уздечка), хвост, нить (леер), катушка для намотки нити.
2. Полотно (парус). Оно натягивается на каркас и создает препятствие потоку воздуха, тем самым отвечает за возникновение подъемной силы. Полотно всегда находится впереди каркаса по отношению к ветру.
3. Соединительные детали. Позволяют делать змеев разборными. Они должны быть прочными. Если змей разборный, возможно множество решений в зависимости от используемого материала и размера змея.
4. Уздечка (привязка) - место крепления воздушного змея. Существует много разных типов уздечек:
5. Нить (леер). Леер должен соответствовать размеру змея. Он должен быть крепким и легким. Желательно, чтобы леер легко отцеплялся и прицеплялся к воздушному змею. Для этого обычно используют маленький карабин. Таким же образом можно прикреплять хвосты. Вертлюг предотвратит скручивание леера.
6. Хвост. Является не только украшением воздушного змея, но и зачастую его стабилизатором, устраняя недостатки полета. Он может быть выполнен в виде нескольких тонких лент, одной широкой или в виде тонкой ленты с завязанными на ней бантиками.
7. Катушка для намотки нити. Не пренебрегайте этим аксессуаром. Если запускать змея забавно и весело, то несколько по-другому обстоит дело с его возвращением. Запутанный леер быстро портит удовольствие от полета. Можно спускать змей, не скручивая леер, но тогда разложенная на земле веревка займет много места, а на ее сматывание и распутывание уйдет много времени. Поэтому леер должен быть по возможности намотан на катушку как во время хранения змея, так и во время запуска.
ПОЧЕМУ "змеи" летают. Несколько азов аэродинамики.
Самая приятная тема для любознательных.
Уж столько вопросов на эту тему! Давайте разберёмся раз и навсегда, чтобы больше к этому не возвращаться.
Сначала определимся с тем, что же поднимает и удерживает змея в воздухе. Воздушный змей, как и самолет, является летательным аппаратом тяжелее воздуха. Основная причина, почему все эти аппараты поднимаются и держатся в воздухе - это движение воздуха по отношению к ним. Разница лишь в том, что самолет движется поступательно и сам создает тот встречный набегающий поток воздуха, который его поддерживает, а змей подвергается действию движущегося воздуха - ветра - в неподвижном состоянии по отношению к земле.
Для того, чтобы воздух мог поднять змея, он должен быть расположен под некоторым углом к потоку воздуха. Угол a, образованный плоскостью змея и направлением потока воздуха, называется углом атаки.
При обтекании змея впереди него образуется зона воздуха с повышенным давлением, а сзади струйки воздуха не успевают смыкаться, и там возникает зона с пониженным давлением, заполненная вихрями.
Примечание. В этом разделе приводится расчет подъемной силы 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.
Величина подъемной силы зависит от скорости ветра V, площади змея S и угла наклона змея к направлению потока воздуха a. Ее можно вычислить по формуле:
Дробь, стоящая под корнем Р/S, называется нагрузкой и показывает, сколько килограммов массы змея приходится на 1м2 его площади и какая подъемная сила должна действовать на 1м2, чтобы преодолеть силу тяжести.
Итак, пользуясь последней формулой, нетрудно определить, при какой скорости ветра можно запускать тот или иной змей.
Когда Вы определились с величинами скоростей ветра на бумаге, Вам нужно распознать, какой же ветер дует на улице. В прогнозах погоды обычно дается информация о силе ветра на текущий день, например, 3-7 м/с или 5-10 м/с, но на практике это не всегда соответствует действительности. Поэтому Вам придётся научиться самим определять силу и характер ветра.
Определение характера и силы ветра. Ветер возникает в результате разности нагрева водной и земной поверхности. Земные поверхности нагреваются быстрее, а водные пространства и лесные массивы - медленнее. Нагретый над земной поверхностью воздух поднимается вверх, поскольку он легче холодного. Внизу на его место со стороны моря или леса устремляется холодный воздух. Днем, особенно в солнечную погоду, разность нагрева больше, и соответственно сильнее ветер, чем утром или вечером.
Ветер не равномерен по высоте. Скорость и направление ветра постоянно меняются. Иногда можно наблюдать, что при полном безветрии или крайне малом ветре внизу, на высоте 150-200 м дует ветер, способный удержать большой тяжелый змей. Поэтому зачастую промучавшись с запуском змея в, казалось бы, безветренную погоду и все-таки добившись положительного результата, с удивлением отмечаешь, что чем выше от земли он поднимается, тем труднее его удержать...
Неровности земной поверхности и разность температуры воздуха при наличии отдельных облаков на небе приводят к появлению порывов ветра. В солнечную погоду воздух, попадающий в тень от облаков, охлаждается и опускается, а прогретый солнцем - поднимается. Так образуются вертикальные течения воздуха. Такие потоки воздуха, направленные вниз, называются в авиации "воздушными ямами". Они создают впечатление, что летательный аппарат просто падает вниз, потому что воздух его не удерживает. Это явление можно пронаблюдать во время полёта воздушного змея. При встрече змея с порывом ветра начинается внезапное падение змея, затем часто он рывком поднимается вверх.
Для подъёма змея очень важно использовать восходящие потоки воздуха. Запустить змея без первоначальных навыков бывает нелегко, особенно если ветер неустойчив или слаб. Но даже при таких условиях запуск возможен, со временем человек начинает чувствовать ветер и рассчитывать момент запуска уже интуитивно. Конечно, с накоплением опыта и вы сможете запускать змея у земли даже при небольшом ветре. Тогда вам уже будут не нужны наши рекомендации по запуску. Но на первом этапе, я думаю, вам они будут полезны.
Чтобы определить силу ветра по внешним признакам, можно воспользоваться замечательной шкалой, которая приводится ниже. Она дается в диапазоне, имеющим практическое применение для запусков воздушных змеев, а все, что выходит за пределы диапазона, представляет опасность уже для запускающего.
Определение Силы Ветра по Шкале Бофорта (неполная: 0 - 7 баллов)
Балл | Обозначение ветра | Опознавательные признаки | Скорость ветра, м/с |
0 | Затишье | Совершенное затишье | 0 |
1 | Легкое дуновение | Дым поднимается почти вертикально | 1,7 |
2 | Легкий | Для ощущения едва заметен | 3,1 |
3 | Слабый | Шевелит легкий вымпел и листья на деревьях | 4,8 |
4 | Умеренный | Вытягивает вымпел и шевелит маленькие ветви деревьев | 6,7 |
5 | Свежий | Шевелит большие ветви деревьев | 8,8 |
6 | Сильный | Слышен в домах, шевелит тонкие стволы деревьев | 10,7 |
7 | Жестокий | Шевелит более толстые стволы деревьев, на стоячей воде поднимает опрокидывающиеся волны | 12,9 |
Надо сказать, что с накоплением опыта человек обретает способность определять силу ветра по своим ощущениям, что называется "чувствовать ветер кожей".
ПОЧЕМУ "змеи" не летают. Несколько причин и мер по устранению недостатков полёта.
Бывает, что ваш змей не взлетел. Или взлетел, но с трудом и невысоко. А бывает, что и взлетел, но его крутит из стороны в сторону, как ненормального, он описывает с бешеной скоростью круги и норовит врезаться носом в землю.
Чтобы это безобразие устранить, исключите сначала такие очевидные причины, как слабый или порывистый ветер, неправильный выбор места для запусков.
Если при нормальных условиях для запуска воздушный змей ведет себя, как было описано в начале главы, то есть два простых способа устранить это (по отдельности или комбинированно в зависимости от модели змея):
Чтобы изменить угол атаки при помощи привязки (речь идет о бескилевом змее), перевяжите кольцо ближе к носу змея или дальше от него, опытным путем добиваясь устойчивости в полете.
КАК запустить "змея". Практические советы.
Вариант 1. Сильный ветер у земли, воздушный змей взлетает на вытянутой руке. В этом случае вам остается только разматывать веревку. При наличии ветра змей быстро поднимается вверх.
Если Вы запускаете змей в одиночку, встаньте спиной к ветру и поставьте змея на землю "лицом" к себе, т.е. плоскость змея будет расположена перпендикулярно к направлению ветра. Удерживая змей в этом положении, постепенно раскручивайте леер и отходите назад. Отойдя на 15-20 м, рывком потяните змей на себя и пробегите небольшое расстояние. Змей поднимется на определенную высоту, где его подхватит ветер. Бывает, что змей удается запустить с третьей, а то и с пятой попытки. Но если ветер наверху есть, змей может летать там несколько часов.
Если Вы запускаете змей вдвоем, разница только в том, что змей взлетает из рук вашего помощника, а не с земли. Ваш помощник держит змея над головой за поперечные перекладины или за концы продольных. Точно так же вы отходите на то же расстояние, разматывая нить, и рывком дергаете змея на себя.
Важное Примечание: Если змей запускается только под воздействием скорости, значит, ветер недостаточно силен. При нормальном ветре змей должен держаться на вытянутой руке под действием одного ветра.
Особенности Запуска Управляемых Змеев. Особенность состоит лишь в том, что при недостаточном для взлёта данного змея ветре вы не сможете запустить змея с помощью бега. Вы просто не сможете бегать спиной, чтобы при этом змей не упал на землю. Поэтому для запуска управляемых змеев необходим очень сильный ветер, чтобы он поднимал змея, когда вы стоите на месте (от 6 м/с).
Если Вы запускаете управляемого змея впервые и у Вас нет навыка, то вот очень хороший совет, как Вам овладеть управлением. Отмотайте обе веревки на 5 метров (максимум). Добейтесь, чтобы змей держался в воздухе перед Вами прямо. Руки у Вас должны быть на уровне груди - бёдер (кому как удобнее). Потом попробуйте освоить управление: правую руку плавно подвиньте к себе буквально на пару сантиметров, и змей наклонится направо. Теперь правую руку верните в начальное положение. Змей тоже вернется в начальное положение. Снова повторите движение правой рукой и начинайте обращать внимание на то, как повинуется вашему движению воздушный змей. После того, как Вы немного привыкнете к манёврам змея, проделайте то же движение с левой рукой. Не пытайтесь сразу двигать обеими руками, если Вы - новичок, Вы быстро запутаетесь, начнёте нервно дергать ручки управления, что приведет к падению змея.
Когда Вы на подсознательном уровне будете чувствовать управление змеем, тогда смело отматывайте леер на 10, 15, 20 и т.д. метров. Если Вы будете осваивать управление змеем сразу на таких длинах веревки, то быстро окажетесь в ситуации, когда нить спутана окончательно. Не торопитесь. Навык придет быстро. Достаточно в среднем 20 минут, чтобы хорошо освоить управление. Но ветер должен быть сильным!
Управляемый воздушный змей может выполнять следующие трюки:
Не следует наматывать леер змея накручивать на руку. Если ветер сильный, вы можете порезать руку. Старайтесь вообще не браться и не тянуть за леер при сильных ветрах голыми руками. Используйте леерную катушку.
При выборе места запуска также учитывайте наличие проводов. Необходимо, чтобы змеи запускались в противоположную от проводов сторону.
Очень советую запастись перчатками на случай среднего и сильного ветра. В действительности, при быстрой размотке леера можно обжечь руки, и резкий порыв ветра все испортит. Также может быть очень утомительно для рук и возвращение змея на землю при среднем и сильном ветре.
Вот, пожалуй, все основные рекомендации. Они помогут вам на первом этапе научиться запускать змеев и управлять их полетом. Какое-то время спустя вы сами станете настолько опытны в этом, что сможете дополнить наши рекомендации своими свежими идеями.
ИЗ ЧЕГО сделаны "змеи". Материаловедение.
Главными составляющими воздушного змея являются полотно, или парус, и рейки, к которым прикрепляется полотно для придания жёсткости конструкции. Поскольку полотно создает препятствие потоку воздуха, из-за чего возникает подъёмная сила, то воздушные змеи можно подразделить по типу материала, из которого изготовлено полотно, на 3 группы:
1. Воздушный змей из картона или бумаги прост в изготовлении. Достаточно тонких плоских деревянных реек и клея, чтобы получить простейшего змея в домашних условиях. Такой змей поднимается при легчайшем ветре, но ветер посильнее начнет опрокидывать его, а сильный и вовсе разорвет. Недостатками такого змея являются его неразборность и недолговечность. Змеи больших размеров из бумаги и картона трудно перевозить, не повредив.
2. Воздушный змей из полиэтилена более прочен, чем змей из бумаги, но это зависит от толщины полиэтилена. Он может переносить более сильные ветра. Этот вид змея может складываться, поэтому удобен в транспортировке. На него, как и на змей из бумаги, может наноситься любой красочный рисунок, но количество конструкций, которые можно изготовить из полиэтилена, ограничено. Это, в основном, плоские каркасные змеи, иногда, полукаркасные (см. раздел "КАКИЕ бывают змеи"). Эти воздушные змеи можно изготовить дома, но можно и купить. В продаже они стоят примерно от 20 до 100 рублей (от 1 до 4 долларов). Недостатком у них является также, как и у бумажных, недолговечность. Чем тоньше полиэтилен, тем меньше будет служить вам змей. Поэтому при покупке обращайте на это внимание.
3. Воздушный змей из ткани - это отдельная тема разговора. Все виды ткани можно разделить на продуваемые и непродуваемые. Причем и те, и другие должны быть очень легкими. В настоящее время при изготовлении змеев получили широкое распространение продуваемый полиэстер и непродуваемый армированный нейлон ("RIP STOP"). Разница между ними и в полетных качествах, и в цене. Полиэстер дешевле нейлона раза 2-2,5, но и полётные качества змеев из полиэстера ниже во столько же раз. Некоторые конструкции змеев требуют только непродуваемых тканей. Поэтому полиэстер не может использоваться наравне с армированным нейлоном.
В целом, змеи из ткани выдерживают большие нагрузки, чем пластиковые, и некоторые модели из армированного нейлона можно отнести к полуспортивному классу воздушных змеев. В продаже вы можете встретить огромный диапазон цен на такие змеи - от 400 до 2000 рублей и выше (от 15 долларов и выше).
Теперь речь пойдет о рейках. Рейки тоже могут быть из разных материалов, что также сказывается на полётных качествах змеев. Основными материалами являются дерево разных пород и пластик (стеклопластик и углепластик).
1. Самый доступный материал - естественно, дерево. Но, по сравнению с пластиком, оно более ломкое. Все, конечно, зависит от породы дерева, но пластик не ломается вообще. То есть, при желании и его можно сломать, но мы рассматриваем его назначение в качестве реек для воздушных змеев, а не в каком-либо другом. Всё же дерево дает необходимую прочность и жёсткость конструкции. Оно - превосходный материал для реек воздушных змеев.
2. Далее идет стеклопластик. Он, как ни странно, дешевле дерева. Но тут начинаются вариации со своими плюсами и минусами. Стеклопластик тяжелее и гибче дерева. Значит, если рейку сделать более тонкой и подходящей нам по весу, то она будет очень гибкой, и змей с такими рейками будет изгибаться при воздействии на него ветра, что приведёт к потере подъёмной силы. То есть такой змей высоко не взлетит и сильный ветер не выдержит. Если сделать рейку нужной жёсткости, то вес змея с ними будет такой, что его поднимет разве что ураганный ветер. Поэтому тонкие неломающиеся рейки из стеклопластика ставят лишь на некоторые модели, причем, предварительно тщательно подбирают оптимальный диаметр рейки из стеклопластика.
3. Суперматериалом для реек любого воздушного змея был бы углепластик, если бы... Если бы не его высокая цена. Он лёгкий, легче дерева, негнущийся и неломающийся. Его ставят на управляемые воздушные змеи, иногда даже на неуправляемые, но это взвинчивает цену змея чуть ли не в 2-3 раза.
Ну и теперь о третьей важной составляющей воздушного змея. Это нить, или леер, которой мы привязываем воздушного змея, чтобы он не улетел. Леер требуется воздушному змею для того, чтобы воспринимать силу сопротивления воздуха. Поэтому прочность леера должна быть такой, чтобы он не разорвался от порыва ветра. Обычно производители воздушных змеев комплектуют их нитями с запасом прочности, но иногда бывает другая крайность - слишком тонкая нить, которая режет руки, если взяться за нее при порыве ветра. Будьте внимательны при выборе змеев, а если вы всё-таки уже приобрели змея с очень тонкой нитью (типа тонкой лески), докупите более толстую нить.
КАКИЕ бывают змеи. Типы воздушных змеев
Воздушные змеи бывают разных форм, но при этом разнообразии форм они могут быть управляемые и неуправляемые. Неуправляемые змеи привязываются одной нитью, и, хоть они и называются неуправляемыми, управление ими осуществляется по силе ветра.
Управляемые воздушные змеи имеют две независимые нити и соответственно две точки привязки нити к змею. Поэтому, держа в двух руках по катушке с нитью и чуть-чуть выдвигая вперед либо правую, либо левую руку, вы добиваетесь от змея совершения таких трюков, как пикирование, мертвая петля, спираль, бреющий полёт.
О видах воздушных змеев в зависимости от материалов, из которых изготовлены полотно и рейки, читайте в разделе "ИЗ ЧЕГО сделаны змеи".
Теперь главная и интересная тема - КОНСТРУКЦИИ воздушных змеев. В зависимости от конструкции воздушные змеи делятся на:
Плоские воздушные змеи. Это простые по конструкции змеи, часто неразборные. Они состоят из полотна, натянутого на каркас, и имею хвост для стабилизации полета.
ПОЧЁМ "змеи". Примерные цены на воздушные змеи.
Из раздела "ИЗ ЧЕГО сделаны змеи" Вы узнали, чем определяется цена на воздушного змея. Но она, естественно, определяется еще и фирмой - производителем и страной изготовления.
Самые дешёвые - китайские змеи. Но - осторожно! - не гонитесь за ценой. Даже при том, что качество на первый взгляд может показаться удовлетворительным, они могут не взлететь. Мы часто встречали отклики у покупателей о плохих лётных качествах китайских змеев. Вы, конечно, вправе рискнуть 50 или 70 рублями и проверить, так ли это на самом деле, но, может, вы найдете для них и другое применение?
Далее идут российские змеи, средние по цене, и наиболее дорогие - импортные европейские или американские воздушные змеи. Мы дадим примерные границы цен:
Пластиковые змеи - от 30 до 150 (а то и 200 рублей). Средняя реальная цена - 70-80 руб.
Змеи из полиэстера - от 150 до 600 руб. (в зависимости от "крутизны" модели). Средняя цена - 250-350 руб.
Змеи из армированного нейлона - от 500 до-о-о-о .... Фантазия подскажет. Средняя цена - 800 - 1200 руб., но тут всё очень зависит от комплектации и размеров змея.
И, конечно, всегда стремитесь старательно рассмотреть товар прежде, чем его приобрести, чтобы не "попасть" на красивую обёртку и не пропустить что-то действительно стоящее!