新型防翻折仿生伞

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  项目背景
  在我们的日常生活中,伞是不能缺少的必需品,但伞的形狀特点和伞面紧密的质地又会使它在刮风时容易翻折。几乎人人都能体会到,在风雨中或多风的夏季烈日下,举着伞努力控制伞的平衡是多么麻烦的事。
  在我小时候都是大人撑伞,从没有体会原来撑起漂亮的雨伞也是不那么轻松的事。暑假里,连续多日的风雨之后,又是多日的高温。烈日下我撑着伞,一直反复思考,如何才能让伞既能遮阳挡雨,又能在有风的情况下不翻折、易平衡呢?如何使质地紧密的伞布变得透气呢?
  我利用网络搜索调查市场上各种不同的伞,又去专卖店做了进一步了解,还在上下学的路上观察行人手中的伞。我发现目前市场上的伞只注重小巧、轻薄、美观,伞骨做得很细,很容易遇到一点风就翻折过去,遇到这种情况非常尴尬,伞也很容易损坏。
  于是我就产生了设计一种既能防雨、防晒,又不会被风吹得东倒西歪的伞的想法。
  
  我拿着按最初的设计方案改装的伞到户外进行反复试验时,发现在户外,风向会不停地变化。在风力比较大时,虽然防翻折的作用很明显,但是正面顶风时的阻力很大,如果能减少阻力,减小伞内外压强比,这把伞的设计会更加完善。当我拿着这把伞到学校征求同学和老师们的意见时,也有老师提出了相同的意见。
  如何既能减少伞面的阻力,又对伞的改变最小呢?我尝试了不同的开孔方法、开孔形狀和开孔位置,在除湿机出风口相当于六七级风的位置反复试验,发现伞面泄风量的大小和开孔形狀的底部大小有关。三角形开孔成品字形布置既可以泄掉一部分风,又能充分保持伞面的形狀;下层衬布面积要比伞面开孔面积稍大,这样可以在泄风的同时起到挡雨的作用(见图4)。
  最后的模型设计实现了我的设计目标:伞变得透气了,伞内外压强平衡了,既能防雨、防晒又不会被风吹得东倒西歪,也就减少了遇到大风翻折过去的可能,非常实用。
  最终完成的成品如图5所示。此新型防翻折仿生伞与现在使用的伞相比,上、下两层的伞布开孔的设计减少了伞内外压强差,易于平衡,在防雨、防晒的同时大大地减小翻折的可能,使撑伞变得省力多了,在大风的情况下尤为实用。这种伞制作比较简单,方便实用,它的设计改变了雨伞的一贯造型,使雨伞变得更美观。
  完善设想
  如果这种双层透气设计运用到雨衣或其他防护服面料上,它的透气性也会非常实用。
  专家评语
  
  该项目通过设置减压孔,并分别在伞的正、反两面用鳞片结构和引流层对减压孔进行遮挡,使伞同时具有双向抗风和挡雨功能。该作品构思巧妙,使用方便,具有较高的创新性和实用性。研究过程比较严谨,完整性较好。
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