ساخت بالن - درس ششم
اهداف:
طراحی بالن جدید
یادگیری تبدیل ایده به طرح
طراحی شکل های پیچیده
وسایل مورد نیاز:
1- کاغذ بزرگ
2- نخ برای پرگار
3- خط کش 50 سانتی متری
طراحی بالن
با توجه به نکاتی که در مورد ساخت و تئوری بالن یادگرفتیم ، در این جلسه می خواهیم یک بالن بزرگ را طراحی کنیم.
در این جلسه یک طرح به عنوان نمونه طراحی می شود و آماده ساخت می شود ولی شکل آن قابل تغییر است و گروه ها می توانند در شکل آن تغییر ایجاد کنند.
محاسباتی که در این جا آورده می شود ، اصلا محاسبه پیچیده ای نیست و تنها نکته ای که در آن وجود دارد، ترتیب محاسبات و روند یک طراحی است. بنابراین اگر این محاسبات خیلی ساده به نظرتان می آید. بنده را ببخشید.
روند طراحی در این گونه مسائل و شاید بسیاری موارد دیگر از یک طرح گرافیکی شروع می شود.
در مواردی که زیبایی یک محصول بسیار مهم است ، ابتدا افرادی که از نظر زیبایی شناسی دارای تجربه هستند ( مهندسین طراحی صنعتی) یک شکل خوب را برای محصول می کشند. و از روی آن یک مدل با انواع مواد (مثلا چسب های اسفنجی یا گچ) می سازند و به این وسیله، شکل خارجی یک محصول بدست می آید.
در مرحله بعد این طرح به مهندسان فنی مثلا مکانیک یا عمران یا ... داده می شود و آن ها سعی می کنند ساختار محصول را در قالب شکل مشخص شده طراحی کنند. اگر در کار آن ها با مشکلی مواجه شوند ، دوباره به طراحان صنعتی مراجعه می کنند تا قدری شکل خارجی را تغییر دهند.
این روند برای اکثر محصولات تکرار می شود و از مثال های آن جارو برقی، خودرو های سواری و هر گونه لوازم منزل است.
ما هم در اینجا فکر می کنیم که می خواهیم یک محصول مهم و زیبا ارائه کنیم ، بنابراین اول مهندس طراحی صنعتی می شویم و شکل خارجی بالن را طراحی می کنیم.
نکته: الان مهندس طراحی صنعتی هستیم.
ابتدا شکل یکی از بالن هایی را که دیده ایم در ابعاد یک کاغذ A4 ترسیم می کنیم.
شکل بالن در نظر گرفته شده
حالا مهندسی مکانیک خود را می گیریم و قابلیت پیاده سازی این طرح را بررسی می کنیم.
سعی می کنیم بالن به حجمی در حدود یک متر مکعب برسد. به عنوان یک تخمین اولیه برای محاسبه حجم بالن، آن را به شکل کره تصور می کنیم و قطر آن را بدست می آوریم.
این عدد را معادل با بزرگترین شعاع بالن در نظر می گیریم و با نسبت گیری از آن سایر ابعاد را مشخص می کنیم.
برای این کار طول بزرگترین قطر را بالن کشیده شده را بر روی کاغذ اندازه می گیریم و همچنین ارتفاع آن را نیز اندازه می گیریم.
قطر بر روی کاغذ / قطر در نظر گرفته شده = ارتفاع بر روی کاغذ / ارتفاع در نظر گرفته شده
با این رابطه هر ابعاد دیگری را نیز می توان بدست آورد.
ارتفاع تخمین زده شده بالن برابر با 150cm
حال می خواهیم این بالن را مانند پوست پرتقال باز کنیم. سر و ته آن را جدا می کنیم و از کناره آن قطاع هایی را جدا می کنیم. در واقع ساختن کره از ورقه های مسطح کاری غیر ممکن است و با تکه تکه سر هم کردن قطاع ها فقط به شکلی شبیه به شکل کره نزدیک می شویم. در این مورد شکل بالن با کره تفاوت چندانی ندارد و هر دو را نمی توان کاملا مسطح بر روی زمین گسترده کرد.
1- پوسته بالایی ( سر بالن)
می توانیم قطاع های جانبی را بلند بگیریم و آن ها را به سر بالن برسانیم ولی از آنجا که می خواهیم این بالن را با تکه های کیسه زباله بسازیم ، طول قطاع ها بیشتر از طول یک کیسه زباله باز شده می شود ، بنابراین سر و ته آن را جدا می کنیم و سر آن را با یک دایره کامل به قطر 75 سانتیمتر که از کیسه زباله های بزرگ قابل استخراج است می سازیم.
هنگامی که بالن باد شود، این صفحه صاف در اثر فشار هوا قدری خمیده می شود و شکلی مشابه شکل بالن را ایجاد می کند.
دایره سر بالن
2- قطاع های جانبی
برای تعداد قطاع های جانبی باید گفت که هر چقدر این تعداد بیشتر باشد، بهتر است و به شکلی شبیه تر به شکل کروی نزدیک می شویم ولی برای کاهش میزان چسب کاری و ساده تر شدن کار سعی می کنیم از کیسه های زباله حداکثر استفاده را بکنیم
هنگامی که کیسه های زباله را به گونه ای ببریم که بیشترین طول را بدهند، دارای عرضی در حدود 50 سانتیمتر هستند و بزرگترین دایره ای که در بالن داریم دارای شعاع 62 سانتیمتر است، پس بیشترین محیط برابر است با:
و بنابراین تعداد قطاع ها با تقسیم محیط بر عرض کیسه ها بدست می آید:
و بنابراین 8 قطاع به عرض تقریبی 49 سانتیمتر داریم.
محاسبه شکل دقیق این قطاع ها در حالتی که روی زمین پهن شده باشند قدری پیچیده و یا حتی غیر ممکن است. ولی سعی می کنیم از روشی استفاده کنیم که خطای چندانی نداشته باشیم.
یک قطاع جانبی از بالن
روی نصف النهار های این بالن حرکت می کنیم و 20 سانتیمتر 20 سانتیمتر جدا می کنیم.
روی یک صفحه کاغذ دیگر با فواصل 20 سانتیمتری ( 4 سانتیمتر بر روی کاغذ A4 ( خطوط موازی را ترسیم می کنیم (فاصله آخر را نیز اضافه می کنیم).
حال می خواهیم عرض این قطاع را در نقاط مختلف بدست آوریم.
برای این کار شعاع را در شکل ترسیم شده، در هر قسمت بدست می آوریم و می دانیم که عرض قطاع در هر قسمت یک هشتم محیط دایره آن است و به این صورت عرض هر قسمت از قطاع بدست می آید که با ترسیم آن به شکل های زیر می رسیم.
برای خط سوم از پایین یعنی شعاع 55.6 به صورت زیر محاسبه می شود:
هر عرض را روی خط منتاظر آن مشخص می کنیم و به صورت متقارن حول خط وسط کاغذ اندازه می زنیم و سپس در نهایت لبه این نقاط را به هم وصل می کنیم.
قطاع محاسبه شده برای ساخت بالن
3- مخروط پایین
برای مخروط ناقص پایین نیز از روش های عادی استفاده می کنیم ابتدا با ترسیم دستی، راس مخروط را بدست می آوریم. یعنی روی خطوط پایین مماس رسم می کنیم تا به نقطه تقاطع برسیم و اندازه های زیر را از روی آن بر می داریم.
سپس می خواهیم شکل باز شده این مخروط را بدست آوریم برای این کار مطابق زیر عمل می کنیم.
که در آن Φ از تقسیم محیط دایره قاعده مخروط تقسیم بر طول وتر آن بدست می آید و بنابراین داریم:
که با این روش می توان به سادگی شکل را ترسیم کرد.
البته با ترسیم آن به این نتیجه می رسیم که آن را نمی توان بر روی یک کیسه زباله باز شده جا داد. بنابراین آن را به سه قسمت مساوی تقسیم می کنیم و در نهایت آن ها را به هم می چسبانیم.
با چسبانیدن لبه های این سه کمان، مخروط ناقص مورد نظر بدست می آید و می توان آن را به انتهای قطاع ها متصل نمود.
به این صورت طراحی شکل محفظه تمام می شود و در جلسه بعد از روی این نقشه ها می توانیم کیسه ها را ببریم و محفظه را بسازیم.
تکلیف: برای جلسه آینده نقشه ها را در ابعاد واقعی بر روی کاغذ های بزرگ ترسیم کنید و در واقع الگوی برش کیسه ها را درست کنید. برای کاغذ می توان از کاغذ کادو های ساده و ارزان در ابعاد بزرگ استفاده کرد و در برخی موارد این کاغذ های را نیز می توان به هم بچسبانید. از مراحل مختلف کار خود عکس بگیرید.
مطالب مرتبط:
