智能坦克形

倪一凡

【背景目的】

海馬，也叫做泥馬，是一種灘涂上特有的交通運載工具，一米多長，二三十厘米寬，前頭上翹，有一個手把子，有點像玩具木馬，只是海馬的底部是平的。灘涂淤泥承受不了人們的負重行走，于是海邊的漁民就發(fā)明了這種簡單的運載工具，它在灘涂上可以運載50至150公斤的重物，能在灘涂上滑行而不陷入淤泥。漁民出海時，雙手扶把，單腿跪在海馬的艙里，另外一只腳用力往后蹬，這樣海馬就可以載著人和物在灘涂上前行了。這種現(xiàn)有技術(shù)的海馬在行走過程中需要耗費大量的人力，使用費力，且前行速度慢。

【制作過程】2015年8月開始找相關(guān)資料并計劃實施方案，開始實驗性制作。

【工具材料】導(dǎo)線、電烙鐵、焊錫絲、焊錫膏、木制海馬、電池、電機控制器、電動輪轂。

【實施流程】查資料—征詢意見—嘗試實驗—修改完善—制出樣品。

【科 學(xué) 性】智能坦克形電動海馬在灘涂淤泥上前行，能源消耗更低。

【先 進 性】方便、省力，行進也更為快速，適合推廣。

【實 用 性】結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用廣泛，可以減少漁民下海的體力支出和提高海上作業(yè)效率。

【創(chuàng) 新 點】在海馬上增設(shè)電動機和轉(zhuǎn)動輪，變?yōu)殡妱雍ｑR，這比傳統(tǒng)的手動海馬，使用更為方便、省力，行進也更為快速。同時裝有GPS定位系統(tǒng)和潮汐預(yù)警系統(tǒng)的智能坦克形海馬增加了漁民海涂作業(yè)的安全性。

作品簡介

一、靈感來源

一個艷陽高照的午后，我跟著爸爸、媽媽來到我們象山墻頭鎮(zhèn)的海邊放飛心情。我首次看到了漁民在灘涂上辛勤勞作的情景。漁民一只腳跪在一個類似滑雪板的工具上，另一只腳吃力地的在泥涂向后蹬著，兩只手扶在把子上，當(dāng)停下來時，其中一只手還要不停地抓向泥巴，然后扔在前面的籮筐里。他的身上沾滿了泥土，臉上滿是汗珠，他費力地在泥涂中深一腳、淺一腳緩慢挪動著。等漁民上岸后，我發(fā)現(xiàn)他抓了好多蟶子、螃蟹、跳跳魚、望潮等海鮮。灘涂里竟有那么多的寶貝，太神奇了！我還得知那個類似滑雪板一樣的工具叫“海馬”。在回家的路上，我的腦子里老是閃現(xiàn)那個漁民在烈日下的灘涂上費力抓海鮮的情景，真心覺得他太辛苦了。象山有那么多的灘涂，有那么多的養(yǎng)殖業(yè)，世世代代的漁民一直用著同一種工具，該改一改了！如果有一輛電動的海馬，就像路上行駛的電動自行車一樣，不用自己費力就可以在灘涂上行駛，那該多好！

二、基本思路

2015年中考后，由于中學(xué)夢想的指引，我如愿考進了象山中學(xué)，并且毫不猶豫地向父親提出要把海馬修改成不僅能在泥涂里、沙灘上、水灘地、沼澤上行跑，還要修改成像馬云一樣能運用智能系統(tǒng)。爸爸媽媽答應(yīng)給我一千元作創(chuàng)新資金，指導(dǎo)老師給我推薦了二個硬盤，一個是湖州師范學(xué)院物理實驗教學(xué)示范中心、浙江省青少年科技創(chuàng)新學(xué)會、湖州市青少年科技教育協(xié)會、湖州市科技創(chuàng)新學(xué)會、呼格吉樂高級實驗師《科技創(chuàng)新與實踐之入門篇創(chuàng)新創(chuàng)造并不神秘》傘的創(chuàng)新，一個是教授、高級工程師、高級爆破師、中國當(dāng)代發(fā)明家稱號的陶松壘《發(fā)明創(chuàng)造人人可為》專題講座硬盤。在他們的啟發(fā)下，我下定決心，要改變這種狀況，想方設(shè)法創(chuàng)造出一種灘涂上也能行駛的使用更為方便、省力，行進也更為快速的電動海馬。使我們象山乃至中國數(shù)以萬計在灘涂上辛勤勞動的人們都可以輕松地勞作，還可以提高工作效率！

于是我廣泛征求各位師傅和老師們的寶貴意見和建議，來到電動車維修店的師傅那里找來了電瓶、電動輪轂、插頭、把手、電線等等，并且在師傅和老師的指導(dǎo)下，把電動輪轂裝在海馬左后側(cè)（考慮到人作業(yè)時一般是把左腳放在海馬上，用右腳踩在海涂里），代替腳起到向后蹬的作用，從而達到省力的目的。還有把電瓶裝在海馬中間的的“肚子”里，起到向輪轂中的電機充電的作用，這樣就相當(dāng)于把電動自行車的原理轉(zhuǎn)移到了海馬身上，讓海馬也能在海涂上自動行走。

三、嘗試制作

第一次嘗試：

2015年8月-2016年6月，我在家中車庫，歷時近一年，終于研制出這輛電動海馬（如左圖所示）。在整車制造完畢后，進行了初步試驗。

試驗時間：2016年7月

試驗地點：墻頭海涂

經(jīng)實地試驗，電動海馬第一臺樣車基本達到了設(shè)計要求，能實現(xiàn)前進、左右轉(zhuǎn)向、制動，能在海涂中行走，該研究及樣車為今后在這方面的進一步試驗提供了依據(jù)。經(jīng)實地試驗存在以下幾個問題：1、光滑的電動輪轂在於泥中容易打滑，前行很慢。2、放置電瓶位置的海馬體內(nèi)腔容易進水，不利于電瓶及電線的保護。3、電動的開關(guān)及充電插口位置偏低容易受到海水侵蝕。

第二次嘗試：

2016年8月，我在家中車庫針對第一次試驗所暴露出來的問題，對電動海馬的制作進行了如下改進：1、在光滑的電動輪轂加裝3cm長葉片，2、想到我們國家的軍艦都有甲板，海軍生活在甲板下的船艙內(nèi)，我就想把海馬也隔一個船艙讓電瓶和電線路安居在艙內(nèi)，防止受到海水的侵蝕。3、把電動開關(guān)和充電插口移至控制面板。

試驗時間：2016年8月

試驗地點：墻頭海涂

對改正后的電動海馬下海涂試驗，經(jīng)過試驗比第一次的樣車有跨躍式的進步，電動海馬能在海涂中比第一臺樣車更快行進，極大減輕漁民在海涂騎行海馬的體力。但仍不實用，主要是電動海馬在行進中電動輪轂的葉子掀起了海水和淤泥，把衣服弄臟、弄濕；由于電動輪轂安裝在海馬的左側(cè)，在行駛中很難把握方向，電動海馬很容易打圈圈。另外葉片長度尚不夠，偶有抓地力不足情況。

第三次嘗試

2016年9月，我在上次試驗基礎(chǔ)上對電動海馬進行了適當(dāng)?shù)母难b。我要求爸爸帶我到機械廠叫工廠的工人叔叔幫助，工人叔叔按我要求把幾塊鐵板鉆了洞并進行了焊接，把電動輪轂葉片也改為5cm長并逆時針微偏轉(zhuǎn)葉片?；氐郊依镘噹煳以俅螄L試制作，我把電動輪轂安裝在海馬的尾部位置，最后在電動輪轂上加裝弧形防護罩。改進完成后對電動海馬進行了第三次海試。

試驗時間：2016年9月

試驗地點：墻頭海涂

經(jīng)試驗證明第三次改進后的電動海馬能基本滿足漁民使用要求。方向的控制上得到了很大的改善，能自由駕馭方向；后輪工作時也不再把淤泥濺在身上了，并能向輪轂左側(cè)排出淤泥，達到了很好的效果。

四、試驗分析

海涂電動海馬經(jīng)多次改進制作和到海涂實地嘗試，最大優(yōu)點是能減少漁民下海的體力支出和提高海上作業(yè)效率。本次制作的海馬雖能滿足漁民生產(chǎn)的基本使用要求，但仍具有再做進一步改進的空間。如現(xiàn)在的電動海馬使用的是三組12伏的電瓶連接成36伏的電源，占用海馬體的空間較多且重量很重；加裝葉片的電動輪轂體積大而且重量也重。

五、新的設(shè)想

2016年10月我對海馬進行了徹底修改，安裝上滾子鏈、定位系統(tǒng)和潮汛警報系統(tǒng)，成為了智能坦克形-電動海馬，這樣就能隨時對海馬的位置進行定位，不用擔(dān)心遺失，方便查找，并且對潮汐的具體情況向天氣一樣進行預(yù)報，極大方便了漁民的實際使用，提高了漁民的海上作業(yè)人生安全。只是海馬的重量還是比較重，以后可以改成大容量輕質(zhì)的蓄電池作為電源，改用更低電壓的高功率電動機帶動質(zhì)量較輕且直徑更小的高花紋橡膠輪胎。僅這兩項的改進就能減少現(xiàn)在電動海馬三分之二的重量。同時使用蓄電池可以大幅減少占用海馬腔體的體積?？傊麓胃倪M后我要使我的電動海馬更精致、輕巧、方便和實用。

六、工作原理

1、智能坦克形-電動海馬示意圖及各部分名稱（如下圖所示）：

（1）防護罩（2）支撐桿（3）單輪平衡機（4）單輪平衡機支架 （5）控制器（6）蓋板（7）電瓶（8）橡膠墊塊（9）海馬本體（10）方向架（11）自動控制系統(tǒng)（12）螺桿（13）螺母（14）軸套（15）驅(qū)動螺桿（16）螺母（17）電源負極（18）電源正極 （19）GPS定位系統(tǒng)和潮汐預(yù)警系統(tǒng)

（20）滾子鏈 C處：焊接D處：電流輸出控制導(dǎo)線接口E處：電流輸入導(dǎo)線孔C處：焊接 D處：電流輸出控制導(dǎo)線接口 E處：電流輸入導(dǎo)線孔

2、各零部件的特點及主要功能

a）防護罩：驅(qū)動輪工作時防止泥漿濺起來。

b）支撐桿：固定防護罩，可拆卸。

c）驅(qū)動輪：葉片帶有弧度、過渡平緩，且葉片端部朝逆時針方向偏轉(zhuǎn)。該種葉片結(jié)構(gòu)有利于電動海馬在灘涂淤泥前行，能源消耗更低。

d）控制器：穩(wěn)定電壓、可控制電流輸出的大小。

e）蓋板：制作成啟合式蓋板，方便檢修和電瓶的裝卸、充電等。

f）電瓶：提供電壓，每只12伏，共三只36伏。

g）橡膠墊塊：便于漁民跪在其上按傳統(tǒng)的方式操作海馬，使?jié)O民的使用更為舒適。

h）方向架：漁民工作時雙手擱在上面可控制方向。

i）控制手柄：調(diào)節(jié)驅(qū)動輪的速度及作為啟動停止按鈕。

j）螺桿：固定防護罩。

k）驅(qū)動螺桿：固定驅(qū)動輪位置。

l）開關(guān)：設(shè)置在控制面板上，可使開關(guān)保持干燥，不受海水的侵蝕。

m）GPS定位和潮汐預(yù)警系統(tǒng)：

七、推廣價值

目前該作品已于象山廣達機械廠合作生產(chǎn)，該公司以凈利潤的15%回報。每輛智能坦克形-電動海馬利潤為200元。如果我國沿海漁民每人1輛，可得利潤市場前景將十分可觀。

1、成本核算

經(jīng)過象山廣達機械廠洪廠長的仔細核算，智能坦克形-電動海馬每輛成本價約為1070元，市場定價分別為1270元，是消費者都能接受的價格。

2、供需情況

廠長按目前該企業(yè)的生產(chǎn)能力，估計日產(chǎn)量約達50輛，年產(chǎn)量近21000輛。按我國沿海漁民計算，象山廣達機械廠的年生產(chǎn)能力只可滿足象山的海涂漁民，所以市場前景十分廣闊。

3、利潤核算

他們經(jīng)過以上成本核算及供需情況的分析，扣除稅金、損耗，機械折舊等費用后，預(yù)期電動海馬年凈利潤可達180余萬元，經(jīng)濟效益比較可觀。

八、遠景瞻望

智能坦克形-電動海馬市場前景將很被看好。

1.價格不高，能為我國沿海漁民接受；

2.美觀實用，節(jié)約能源；

3.工具簡易，用途廣泛；

4.投資不大，資金周轉(zhuǎn)快。生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)能力，隨著經(jīng)濟效益的提高可不斷擴大；

5.本產(chǎn)品如能在全國、全世界推廣，市場需求潛力極大。

因此，智能坦克形-電動海馬不僅具有很大的社會效益還具有良好的經(jīng)濟效益。推廣電動海馬的市場前景十分廣闊。建議廠方將第一批產(chǎn)品半價或免費送到象山的海涂漁民家庭首先試用，起到宣傳、廣告效應(yīng)，然后推廣到社會。

九、收獲體會

在多次制作嘗試過程中，得到了工人叔叔及老師的大力幫助，我深深地感謝他們。他們讓我真正懂得了要學(xué)會與人合作，要深刻領(lǐng)會書中的知識與實踐應(yīng)用相結(jié)合。我要從現(xiàn)在做起，從發(fā)生在我們的身邊的科學(xué)開始做起，爭取做一個建設(shè)創(chuàng)新型國家的接班人。