新能源多功能水面巡邏兵

樂羊羊

一、指導老師與設計者介紹

周鵬，柳州市壺西實驗中學AI創(chuàng)客科技社團指導教師、?？萍驾o導員。曾榮獲2020年柳州市青少年科技創(chuàng)新大賽“十佳”優(yōu)秀科技輔導員、第十八屆全國中小學信息技術創(chuàng)新與實踐大賽廣西賽區(qū)“優(yōu)秀指導教師”等榮譽稱號。

曾繁果（左），15歲，九年級，就讀于柳州市壺西實驗中學。興趣愛好廣泛，喜歡制作科學小發(fā)明，對無人操控技術、新能源技術感興趣。榮獲“中國移動‘和教育杯”第十二屆全國中小學電腦制作活動3D創(chuàng)意設計（未來智造設計）廣西賽區(qū)自治區(qū)級一等獎、國家級二等獎。

曾繁雨（右），15歲，九年級，就讀于柳州市壺西實驗中學。擅長電腦設計、繪畫，從小學三年級開始接觸電腦，對電腦作品的設計制作有濃厚興趣。榮獲“中國移動‘和教育杯”第十二屆全國中小學電腦制作活動3D創(chuàng)意設計（未來智造設計）廣西賽區(qū)自治區(qū)級一等獎、國家級二等獎。

二、設計故事

我和曾繁雨在調研中發(fā)現(xiàn)，清理水面垃圾的船大多是小型船體，清理能力有限。為此，我們兩人打算設計一個能長時間續(xù)航、自動捕撈垃圾的裝置。該裝置使用風能和光能，可長時間在湖面或海面上自動清理垃圾，從而提高清潔水面效率，解決垃圾污染問題。

三、需要材料

3Done教育版軟件、3D打印機及耗材（PLA）、濾網(wǎng)、船體木質模型、太陽能電池板等。

四、科創(chuàng)過程

第1步：使用3Done軟件建模設計水面垃圾清理船。

周鵬老師：兩位同學希望自己設計的船不需要充電就能長時間續(xù)航，于是我引導他們上網(wǎng)查找有關太陽能發(fā)電的資料。

第2步：制作船的主體。

周鵬老師：兩位同學在設計船的主體結構時，產(chǎn)生了較大的分歧，他們通過實驗，并參考現(xiàn)實生活中已有的雙體船的船體外觀，畫出了船體結構的大致草圖，得出了最優(yōu)設計方案。

第3步：制作船的內部甲板。

我們使用了3D建模技術中的陣列、圓角、倒角等技術制作模型。

周鵬老師：兩位同學不畏懼困難，他們對實際生活中已有的水面垃圾捕撈船進行改進與創(chuàng)新，設計出“電動帶毛刷滾筒——濾網(wǎng)——垃圾貯存箱”這樣的三級結構。

第4步：制作船的風力發(fā)電裝置。

周鵬老師：兩位同學想到只利用太陽能是不夠的，于是便結合物理課上所學過的知識，尋找其他可發(fā)電的清潔能源。由于該船是在室外使用，所以他們想到利用風能發(fā)電。但是在無人駕駛的船上實現(xiàn)風力發(fā)電并不容易，他們便查閱相關資料，將地面風力發(fā)電裝置和氣墊艇相結合，制作出外觀新穎的船載風能發(fā)電機。

第5步：制作船尾的螺旋槳和兩側的救生圈。

為了讓船能更好地完成救援任務，我們在船體兩側添加了救生圈。

周鵬老師：兩位同學還將這艘船設計成多功能的船，除了能收集水面垃圾，還可以作為救護浮島使用。這一設計體現(xiàn)出學生的人文關懷意識。

第6步：完善船的一些細節(jié)部分。

五、未來優(yōu)化方向

第一，添加海洋探測器，增加統(tǒng)計海洋垃圾以及海洋生物的功能;第二，添加更方便的收納方式，提高清理垃圾的能力;第三是在船后添加一個凈水器，以凈化被污染的水體。

周鵬老師：希望兩位同學繼續(xù)發(fā)揚創(chuàng)新精神，增強創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力，爭當新時期的創(chuàng)新好少年！