譚皓宇

發(fā)明原因

在人類文明的發(fā)展過(guò)程中，船只一直是重要的交通工具。在中國(guó)，船的歷史可以追溯到5000年前，那時(shí)的船是將木頭挖空而制成的獨(dú)木舟。后來(lái)，人類發(fā)明了帆船。帆船利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)，按船桅數(shù)可分為單桅帆船、雙桅帆船和多桅帆船。

我很喜歡帆船，在很多帆船俱樂(lè)部體驗(yàn)過(guò)多種帆船。有一次，我和朋友聊起帆船后就有一個(gè)想法，要設(shè)計(jì)制作一艘雙體遙控帆船，計(jì)劃利用手柄控制帆船的速度和轉(zhuǎn)向。暑假期間，我查閱了很多的資料，開(kāi)始了雙體帆船的設(shè)計(jì)制作。

研究制作過(guò)程

我先按預(yù)想繪制出船體草稿，再通過(guò)伯努利原理、浮力公式進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)測(cè)算。接下來(lái)，我準(zhǔn)備了一些電子元器件與樂(lè)高積木塊，并通過(guò)3D打印制作出了一些特殊零件。所有零部件準(zhǔn)備齊全后，我測(cè)量各個(gè)部件的質(zhì)量，并做好布局，平均分布于兩個(gè)船體上，再將兩個(gè)船體通過(guò)積木連接固定在一起。

接著就需要固定相應(yīng)的電子元器件，包括電池、線路板、發(fā)動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)、燈帶、舵機(jī)，以及遙控手柄的藍(lán)牙接收器等。所有的電子元器件安裝固定好后的工作是進(jìn)行接線并做好線路防水措施，再將船體使用防水膠帶密封。

船體組裝完成，最后一步就是下水實(shí)驗(yàn)測(cè)試。測(cè)試中，我發(fā)現(xiàn)不少問(wèn)題。先是雙體帆船的重心很難控制，船身易發(fā)生傾斜，速度稍快一點(diǎn)就會(huì)側(cè)翻，這表明嚴(yán)格控制雙船體的平衡非常關(guān)鍵。其次，需要考慮帆船快速航行過(guò)程中的空氣流動(dòng)。通過(guò)方程計(jì)算，我對(duì)模型船只進(jìn)行合理改進(jìn)，確保了航行過(guò)程中船體的穩(wěn)定。

驅(qū)動(dòng)原理

我設(shè)計(jì)的雙體遙控帆船驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，分為風(fēng)力驅(qū)動(dòng)、電能驅(qū)動(dòng)和風(fēng)電混合驅(qū)動(dòng)等3種方式。

在航行過(guò)程中，如果風(fēng)力較大，帆船就可以利用自然風(fēng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)航行，通過(guò)船帆的作用將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為帆船的動(dòng)能；風(fēng)力較小時(shí)，帆船則可通過(guò)遙控器控制發(fā)動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)帆船前進(jìn)，反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)帆船后退，也可通過(guò)遙控器來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)速度。在航行過(guò)程中，若需要提速或者轉(zhuǎn)彎，帆船可通過(guò)風(fēng)力加電能進(jìn)行雙重驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明感想

雙體帆船的研制過(guò)程很艱難，有很多要學(xué)習(xí)的地方，例如浮力、伯努利原理、重心等知識(shí)。雙體帆船很難控制重心，如果一邊輕一邊重，船就會(huì)傾斜，開(kāi)快一點(diǎn)就會(huì)側(cè)翻，所以掌握雙體帆船的平衡是設(shè)計(jì)中的一大難關(guān)。此外，還要考慮如何用帆逆風(fēng)前進(jìn)等細(xì)節(jié)。

今后，我有信心通過(guò)努力，將這個(gè)發(fā)明改進(jìn)得更為完善。 展示獲獎(jiǎng)證書(shū)

（本作品榮獲2022-2023年度廣東省青少年通信科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)；作者：廣東省深圳市南山外國(guó)語(yǔ)學(xué)校（集團(tuán)）第二實(shí)驗(yàn)學(xué)校學(xué)生；指導(dǎo)教師：邢躍進(jìn)）