складной школьный спортивный комплекс

активная точка

компактный складной настенный спортивный комплекс для учащихся 5–6 классов, позволяющий безопасно и эффективно организовать физическую активность во время школьных перемен без нарушения эвакуационных проходов и требований СанПиН. Разработка включает полный комплект конструкторской документации по ЕСКД, 3D-модель в КОМПАС-3D и прототип 1:4 и технико-экономический расчёт

Команда проекта
  • Кристина Кан
    Разработчик
    Разработала концепцию проекта, разработала 3Д модель, сделала комплект конструкторской документации и прототип.
  • Андрей Вячеславович Лыткин
    Наставник
    Помогал в реализации проекта, развитии навыков и достижении целей.

Проблема
В начале учебного года 2025/2026 в МАОУ Гимназии №3 г. Южно-Сахалинска был проведён опрос среди школьников, чтобы обнаружить, что ученикам не нравится и так выявить наиболее острые проблемы школьной жизни. Среди типичных жалоб, таких как «много домашнего задания», «невкусное питание в соловой», значительное число учеников указало на то, что им «скучно на перемене». Кажется, что это всего лишь незначительный момент, но за ним стоит серьёзная социальная и педагогическая проблема. Перемена это не просто перерыв. Перемена — это важная часть школьного дня, которая помогает ученикам сменить род занятий и дать выход энергии, а также вернуть концентрацию,
В Указе Президента РФ от 21 июля 2020 года № 474 закреплены национальные цели развития Российской Федерации до 2030 года, одна из задач говорит о «сохранении здоровья и благополучия людей», в том числе за счет организации регулярной физической активности детей в образовательной среде.
АКТУАЛЬНОСТЬ
Исследования в области педагогики и физиологии показывают, что школьники младшего и среднего возраста нуждаются в двигательной активности. Как отмечал И.М.Сеченов, смена деятельности (с умственной на физическую) восстанавливает работоспособность мозга и улучшает когнитивные функции за счёт стимуляции кровообращения. Но активные варианты (подвижные игры, спорт, игры на улице) часто нарушают санитарные нормы или ограничены по времени/климату, а пассивные занятия (настольные игры, гаджеты) соответствуют нормам, но не дают физической разрядки.
Опрос 192 школьников 5-11 классов нашей Гимназии показал, что проблема нехватки активного досуга актуальна для 56,2% опрошенных. Наибольшая мотивация к активному досугу - у учащихся 5-6 классов: 62,5% пятиклассников и 75,0% шестиклассников хотят проводить перемены активнее. Поскольку в этом возрасте идёт адаптация к возросшей учебной нагрузке, решение стоит сфокусировать именно на этой возрастной категории.
Результаты опроса
АНАЛОГИ
Рассмотрены три аналога: комнатный турник Nazya (15499 рублей), стойка атлетическая Torneo G‑232 Pro (17999 рублей) и министадион House Fit HT‑9057 (31 063 рубля)
Анализ выявил ключевые ограничения для использования в школе:
  • все модели занимают много места, две из них крепятся к полу - это мешает организовать динамичное пространство;
  • House Fit HT‑9057 требует подключения к сети, что повышает риски при активном использовании детьми;
  • многофункциональные комплексы сложны для коротких школьных перемен, а отсутствие быстрых форматов активности (например, беговой дорожки в Torneo) снижает их ценность.
Таким образом, есть потребность в компактном, мобильном, автономном и безопасном спортивном комплексе для коротких циклов активности.
Отличия от аналогов
  • Адаптация под возраст и школьную среду
    Все элементы (высота турника, ширина брусьев, размеры платформ) спроектированы под антропометрию детей 10–12 лет.
  • Короткоцикловый формат
    Тренажёр ориентирован не на полноценную тренировку, а на быстрое физическое включение за 3–5 минут — что идеально для перемены.
  • Автономность и низкая стоимость эксплуатации
    Не требует электричества (в отличие от HouseFit TH-9057) и сложного монтажа
  • Место установки
    Предназначен для использования в школьных рекреациях. Крепится к стене и является складным, по этому занимает мало места (в сложенном состоянии 323 мм от стены, в разложенном ~1100 мм)
ЦЕЛЬ проекта
Целью проекта стала разработка комплекта конструкторской документации и демонстрационного прототипа компактного, многофункционального, автономного и безопасного спортивного комплекса для учащихся 5–6 классов, предназначенного для организации кратковременной физической активности во время учебных перемен в условиях рекреации общеобразовательного учреждения, который в дальнейшем можно будет изготовить на предприятиях Сахалинской области.
Deadline: март 2026 года
ЗАДАЧИ
  • Изучить антропометрические данные целевой аудитории.
  • Подобрать необходимые материалы.
  • Создать 3D-модель спортивного комплекса (в реальном масштабе) в САПР.
  • Рассчитать смету проекта.
  • Создать 3D-модели деталей демонстрационной модели Спортивного комплекса.
  • Изготовить детали и выполнить сборку прототипа.
Целевая аудитория
Для анализа целевой аудитории был проведен социологический опрос среди школьников 5-10 классов МАОУ Гимназии №3 города Южно-Сахалинска. По результатам опроса, основной целевой аудиторией стали учащиеся 5-6 классов, возраст которых составляет 10-12 лет.
Стейкхолдеры проекта
  • ДТ Кванториум г. Южно-Сахалинск
    Имеющийся стейкхолдер
    Предоставление техники, ресурсов для реализации проекта (комплект документации и прототип)
  • Министерство образования Сахалинской области
    Потенциальный стейкхолдер
    Потенциальный заказчик при масштабировании проекта. Министерство курирует реализацию национального проекта «Образование» на территории региона и может рассмотреть внедрение тренажёра в рамках программ модернизации школьной инфраструктуры
  • Администрации муниципальных общеобразовательных организаций Сахалинской области
    Потенциальный стейкхолдер
    Администрации могут выступить инициаторами установки тренажёров в рекреациях как часть реализации регионального компонента здоровьесберегающей политики в образовании.
  • Сахалинская Энергия
    Потенциальный стейкхолдер
    Компания активно участвует в социально-экономическом развитии региона, включая поддержку образования, науки и молодёжных инициатив. Реализует программы корпоративной социальной ответственности, в том числе гранты для школьных и студенческих проектов.
Ход работы
Выбор материала
Анализ трёх металлов, доступных на рынке г. Южно-Сахалинска: конструкционной углеродистой качественной стали 20, алюминиевого сплава АД31 и коррозионно-стойкой аустенитно стали 12Х18Н10Т. Выбор пал на сталь 20 т.к. является оптимальной по цене и выдержит запланированные нагрузки.
Выбор САПР
Для разработки 3D-модели спортивного комплекса выбор пал на отечественную САПР «Компас-3D» в соответствии с требованиями гос политики в области импортозамещения и развития цифровых технологий в образовании. Программа позволяет создать комплект конструкторской документации, которую можно будет в дальнейшем передать в Российские фирмы.
Анализ антропометрии ЦА
Для создания эргономичного и безопасного спортивного комплекса необходимо было провести исследование антропометрических характеристик основной целевой аудитории — учащихся 5-6 классов (возраст 11-13 лет).
Использовались информационные источники: "Эргономика в дизайне среды" В. Ф. Рунге, Ю. П. Манусевич. При необходимости снимались необходимые размеры у учеников Гимназии №3.
Технический рисунок
На начальном этапе разработки выполнены эскизные прорисовки конструкции спорткомплекса в соответствии с техническим заданием и конструктивным решением.
Создание 3Д моделей отдельных деталей:
Стойка левая, стойка правая, перекладина, муфта для перекладины, брусья, крепление, крепеж для подушки, подушка для спины, крепление для дорожки левое, крепление для дорожки правое, засов, колпачек для штифта, стенка дорожки, основание дорожки, труба 80, труба 30-500, труба 30-543, упор для отжимания, валик на упор.
Кинетическая дорожка
В качестве базовой модели для беговой дорожки была выбрана готовая механическая дорожка ЭКЛИПС BRADEX SF 0058 потому, что не требует электропитания, компактная конструкция, работает бесшумно
Обоснование конструктивных решений
Для соединения стоек с основанием кинетической дорожки были выбраны шариковые подшипники качения потому, что подшипники обеспечивают плавное вращение стоек при складывании и раскладывании дорожки (снижение трения), радиальные и осевые нагрузки распределяются равномерно, увеличивают срок службы узлов трения и обеспечивают стабильное положение стоек.
Упоры для отжиманий
Для того чтобы дети не пачкали руки о пол, было принято решение сделать упоры для отжиманий на кинетической доржке.
Сборка и симуляция
Для проверки работоспособности конструкции была сделана сборка и проведена симуляция движения в КОМПАС-3D: Проверка свободы вращения стоек; Проверка отсутствия столкновений при движении; Анализ траекторий движения подвижных элементов; Проверка диапазонов регулировки.
Результаты симуляции подтвердили корректность конструкции — все детали движутся свободно, без взаимных пересечений.
Создание прототипа
Корректировка 3Д моделей
После завершения проектирования и разработки конструкторской документации был изготовлен прототип (демонстрационная модель) школьного спортивного комплекса в масштабе 1:4.
Обоснование выбора масштаба: - Удобство размещения на рабочем столе; - Экономия материалов; - Наглядность демонстрации принципа работы; - Возможность быстрой печати на 3D-принтере.
При масштабировании 1:4 все линейные размеры уменьшаются в 4 раза, что приводит к критическому уменьшению толщины стенок и сечений. Для обеспечения прочности конструкции нужно было поменять некоторые размеры такие как: толщина трубы брусьев, толщина крепления и толщина крепления для дорожки, диаметр перекладины. толщина была увеличена в 4 раза, поскольку толщина в 3 мм обеспечила необходимую прочность изделия.
Для обеспечения подвижности соединений были предусмотрены зазоры т.к. при печати возникает погрешность размеров, связанная с расширением пластика при охлаждении, точностью позиционирования экструдера и диаметром сопла:
- Переходная посадка – 0,2 мм; - Скользящая посадка – 0,5 мм
Соединения
Для обеспечения возможности печати деталей на 3D-принтере и их последующей сборки были разработаны специальные соединения.
Подготовка файлов и печать
Для печати использовались 3Д принтер Creality k1c и пластик PLA, как единственный имеющийся.
Настройки печати: высота слоя 0,16, толщина стенки - 3 периметра, заполнение 20%
Дополнительные детали
Для создания имитации стены использовалась березовая фанера и технологии лазерной резки
Затраты на прототип (уже потрачено)
Стоимость оборудования (3D-принтер, лазерный станок) не включена в расчёт как амортизационные отчисления.

Статья расходов

Количество

Цена за ед.

Сумма (руб.)

PLA-пластик

1 катушка (1 кг)

1672

1672

Фанера 4 мм

0,2 м²

150 руб/м²

30

Скотч армированный

0,5 м

20 руб/м

10

Суперклей

10 г

5 руб/г

50

Электроэнергия

20 кВт·ч

5 руб/кВт·ч

100

Итого:



1862

Комплект конструкторской документации
На завершающем этапе проектирования был разработан комплект конструкторской документации в соответствии с ЕСКД (Единая система конструкторской документации):
Состав документации:
20 чертежей отдельных деталей
2 сборочных чертежа (кинетической дорожки и спортивного комплекса)
2 спецификации на сборочные единицы и детали (кинетической дорожки и спортивного комплекса)
19 ранее сделанных 3Д моделей
Комплект конструкторской документации
Экономика проекта
Сколько нужно для создания реального спортивного комплекса и его монтажа

Статья расходов

Сумма, руб.

Материалы

115 120

Работы

30 700

Производственные затраты

11 702

Прямые затраты

157 522

Накладные расходы и наценка (38%)

59 858

Итого с НДС

217 380

Чего мы достигли на данный момент?
Разработана 3Д модель
Выполнен комплект конструкторской документации
Сделан прототип в масштабе 1:4
Артефакты проекта
Упражнения которые можно выполнять на спортивном комплексе
Подтягивания
Отжимания на брусьях
Упражнение на пресс (на брусьях)
Бег
Классические отжимания
Технические характеристики проекта
Контакты
г. Южно-Сахалинск
Телефон: +7 (962) 112 29-22
+7 (424) 230 15-01
Email: kanchristina.emm@gmail.com
hitech.us@ro.ru