Учебная модель «Спиралевидный конус»

Предложенная модель может быть использована в учебно-познавательных целях для исследований темной энергии/ материи, для приема или генерации волн радиодиапазона. Кроме того, предлагаемую модель можно использовать для понимания и диагностики гравитационных волн, в качестве чувствительного резонатора сейсмической активности, т.е. в общем случае колебаний различной природы. Помимо вышеперечисленных возможностей, заявленная структура позволяет моделировать четырехмерное пространство (пространство-время), создавать не только визуальный образ сложных для восприятия понятий, но и позволяет изготавливать модель своими руками для тактильно-моторного осмысления пространственно-временных отношений. Предлагаемая модель предназначена для изучения и понимания потенциала спирали в качестве антенны, ее приемных или генерирующих свойств, а также потенциала технической системы, имеющей адаптивные свойства.

Известна спиральная радиоантенна, представляющая собой изолированный или голый провод, длиной 10-15 м, свитый в спираль на круглой болванке. Для функциональной активности антенна подвешивается на креплениях на некоторую длину, например длину стены помещения, или по всему периметру помещения [1].

Предлагаемая учебная модель также представляет собой вариант технической реализации спиральной организации. Спиральная организация материи отражена во многих природных явлениях от микро до макрокосмоса. Прообразом предлагаемой технической модели послужила молекулярная структура двойной спирали ДНК, которая является молекулярным носителем и передатчиком генетической информации [2].

В основу структуры учебной модели заложена четырехуровневая организация спирального волновода.

Осуществление такой структуры происходит следующим образом:

Первый уровень организации – представляет собой двойной волновод, состоящий из переплетающихся между собой проводов в виде спирали. В каждый виток переплетения вставляются вкладыши (один или несколько) – «виброусы» из отрезков провода.

Второй уровень организации – волновод первого уровня (из двух проводящих ветвей) закручивается в витки пространственной спирали с использованием цилиндрической формы.

Третий уровень организации – пространственная спираль второго уровня используется для формирования пространственного контура в виде «спиралевидного конуса». Данная структура является базовой.

Четвертый уровень организации – представлен в виде двойного «спиралевидного конуса». Сущность этой структурной организации заключается в том, что два конуса стыкуются вместе либо вершинами, либо основаниями, причем каждый из конусов отличается направлением навивки витков спиралей второго и третьего уровней – навивка по часовой стрелке для одного конуса, навивка против часовой стрелке для второго конуса.

На Фиг. 1 изображены три уровня организации базовой модели с условным названием «спиралевидный конус»: двойной волновод с вкладышами – спиральная организация первого уровня; спиральная навивка на цилиндрическую форму – спиральная организация второго уровня; «спиралевидный конус» – спиральная организация третьего уровня.

 

Фиг. 1. Три уровня организации базовой модели с условным названием «спиралевидный конус».

На Фиг. 2 изображен двойной «спиралевидный конус», с левовращающей и правовращающей навивкой спиралей.

Фиг. 2. Двойной «спиралевидный конус».

Базовая форма «Спиралевидный конус» благодаря гибкости, упругости и определенной жесткости конструкции может быть пространственно реализована в различные частные формы. Устойчивость и стабилизация форм, однако, может потребовать наличие дополнительных приспособлений, на данном этапе моделирования не рассматриваются.

Благодаря заявляемым структурным особенностям, ориентация формы в трехмерном пространстве может меняться в зависимости от решаемых исследовательских задач, без существенного изменения основной структуры: первичная скрутка двух волноводов и параметры витков спирали второго уровня – остаются неизменны. Различные «адаптивные» формы создаются путем трансформации «Спиралевидного конуса». Пример возможных форм: выпуклая чаша, вогнутая чаша, двойной конус встык, вершиной вверх и вершиной вниз. Эти формы могут сжиматься телескопически в торовидное спирально закрученное колесо, плоское спирально закрученное колесо, при котором витки спиралей уложены условно параллельно. На рисунках эти формы не показаны. С помощью базовой формы можно создать и другие оптимальные формы для различных земных условий и условий других планетных систем.

Реализация модели поможет ставить и решать различные познавательные, учебно-творческие, научно-исследовательские задачи, исходя из понимания эволюции технических систем и эволюции задач, которые призваны решать технические системы.

По мнению автора, такая конструкция и форма, при соблюдении определенных соотношений параметров витков всех 4х порядков, будет представлять собой системный фильтр волновой информации.

К отличительным особенностям модели можно отнести ее потенциальную компактность, так как витки спирали позволяют сжимать всю конструкцию, облегчая ее транспортировку в труднодоступные географические зоны. Трансформация форм конструкции также создаст возможность эксплуатации ее в различных условиях. Для учебно-познавательных целей легко изготавливать своими руками, благодаря чему происходит не только визуальное, но и тактильно-моторное осмысление пространственно-временных отношений.

Библиографический список:

  1. Борисов В.Г. Юный радиолюбитель. – 7е изд. – М.: Радио и связь, 1986. – С. 33.

  2. Уотсон Джеймс Д. Двойная спираль. Открытие структуры ДНК. – М.: Издательство АСТ, 2019. – 256 с.

Автор: Горбунова Елена Анатольевна; инженер-химик, геолог; ООО «СМП»; Москва, Россия;

Координаты для связи: e-mail: gorb_a@mail.ru

Аннотация. Рассматривается учебная модель «Спиралевидный конус». Модель предназначена для изучения и понимания потенциала спирали в качестве антенны, ее приемных или генерирующих свойств, а также потенциала технической системы, имеющей адаптивные свойства.

Модель имеет четырехуровневую структуру организации. Четвертый уровень – двойной «спиралевидный конус» включает в себя две формы левозакрученной и правозакрученной спиралей – третьего уровня, образуемых из цилиндрических витков второго уровня, образуемых в свою очередь переплетающимися между собой в виде двойной спирали двумя волноводами первого уровня. Между витками спирали находятся вкладыши «виброусы».

Ключевые слова: учебная модель, спираль, спиралевидный конус


The training model “Spiral-shaped cone”

Author: Gorbunova E.A.; chemical engineer, geologist; LLC “AMPro”; Moscow, Russia

Abstract. The training model “Spiral-shaped cone” is considered. The model is intended to study and understand the potential of a spiral as an antenna, its receiving or generating properties, as well as the potential of a technical system that has adaptive properties.

The model has a four-level organization structure. The fourth level – a double “spiral-shaped cone” – includes two forms of left-handed and right-handed spirals (the third level). The third level formed from cylindrical turns of the second level, formed in turn by two waveguides of the first level intertwined in the form of a double helix. Between the turns of the spiral there are vibrator inserts.

Key words: training models, geophysical environment, helix, spiral-shaped cone

EDN: GIKVRG

https://elibrary.ru/gikvrg

технопарк ® 42 МКТУ: исследования в области механики; 41 МКТУ: информация по вопросам воспитания и образования

 

Просмотров: 158