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1、编 号(由学校规定)分数可行性B创新性A报 告A留住每一滴水纳凉、接水两用伞的诞生与实践 楼顶绿地的浇灌系统改造与设计班 级: 北京市西城外国语学校 高二（1） 姓名 (学号): 王昱国 指 导 老 师: 王艳雪 二零一五年 9 月 15 日1 背景概述 现在大家都在关注低碳生活，关注节能减排，我们年轻人能否用实际行动来表达我们的关注呢！听说，学校的楼顶做了绿化，我和几个同学征得学校同意到楼顶考察了两三次，突发一个想法：学校搞过一个主题活动叫“留住一桶水”，我们能否在楼顶的绿地上想点办法？我想，楼顶现在已经像一个纳凉的小花园了，下雨时雨水顺着雨道白白滴溜走了，如果放上几个桶把雨水留住，雨后天晴
2、，再用这些水浇花，这些雨水不就留下来，而且有用了吗！又有人提出，光靠下雨，且桶口面积很小，收集不了那么多水，怎麽办？此时我看到了纳凉伞，一个纳凉、接水两用伞的创新想法诞生了。2 设计方案（1） 纳凉、接水两用伞的结构设计思路：1、 纳凉、接水两用伞与普通的纳凉伞的主要区别只用于纳凉的普通伞的结构是当伞撑起来时，不允许伞面上翻，这是撑起伞的支架特殊结构和伞面积大小制约的，如图所示： 伞锥 B 撑伞柱 D 伞边 A 伞边 C 图（1）除非伞面被撕破或者支架解体。纳凉、接水两用伞制作时，使用的伞面是平园的图（2），这样伞从低垂纳凉的状态图（3），变成向上翻起接水的状态图（4）伞布都不会撕裂，伞架也不
3、会解体。A C B D B A D CA B C D图（2） 图（3） 图（4）（2）、纳凉、接水两用伞的工作原理纳凉、接水两用伞处于接水状态时，伞面的中心有一个孔，孔正对着伞柱，伞柱是一根走水的管子，雨水从小孔进入，沿着走水管流入到储水罐。走水管与储水罐是个联通器，由于注水孔高于储水罐的高度，因此雨水很容易储存在储水罐中。如图5所示。A 雨水 C B走水管 雨水 图5（3）、楼顶绿地上收集雨水的整体设计如果在花园里有多个纳凉、接水两用伞，全都与储水罐相连，储水罐就很容易存满雨水如图（6）所示A C BA C BA C BA C B两用伞在晴天时用来乘凉，下雨天用来接水，可以人工操作，也可以自
4、动控制。A C B E D 弹簧 F在伞把的F点和撑伞柱之间有压簧，当压簧在正常状态（常态）时撑伞柱在E的位置上，两用伞呈接水状态。F点是固定压簧下端的点，它不会移动，所以当用尼龙线把撑伞柱从点E点拉到D点时压簧被压缩，伞边A和C下降，两用伞呈纳凉伞状态。反之弹簧从D回复到E两用伞就处于接水状态。伞的状态全靠拴在撑伞柱的尼龙丝控制。 在地面上 我们装了一个低速直流电机，上述的尼龙丝就绕在电机的轴上，电机的转动会通过尼龙丝牵动撑伞柱从E到D或从D到E，于是实现了两用伞可以呈纳凉伞状态也可以呈接雨伞状态。 接第一个伞 接第二个伞 接第三个伞电机的轴 低速直流电动机电机的正传拉动撑伞柱向下运动，反转
5、放开撑伞柱，撑伞柱向上运动。 我们制做了控制电机正反转运动的控制件，电路名称是光感开关电路，晴天，光照加强控制件的继电器工作，低速直流电机正传。阴天，光照减弱控制件的继电器停止工作工作，低速直流电机反转。 （4）、我们的工作流程是： 试验、制作、组装“纳凉、接水两用伞”的部件制作伞把（走水 管）制作伞股制作撑伞柱制作伞锥 制作沙盘 制作两用伞 制作控制电路 制作浇灌网管总调试撰写研究报告使用说明书缝制伞布 两用伞制分析普通伞的结构研究两用伞的构造给两用伞加压簧和尼龙线 电路制作流程 流程沙盘制作流程采买三极管等原件制作沙盘框把尼龙线与电机的轴连好寻找制作材料网上寻找9014开关电路图制作草地植
6、被模型实现电机的开关用电路中继电器的开关控制加工数个两用伞的零部件焊接连接电路安装美工3 可行性分析现在，北京缺水，全国缺水，能留住一滴水都是好事。我们能做的就是留住每一滴水。现在有各式各样的，伞古典的、折叠的、乘凉的、防雨的、防紫外线的、工艺伞。大的、小的、木制的、金属的。但是还没有一种接雨水的伞。因此，我们的作品是创新的，我们可以做的很结实，用金属材料能够防风，可以智能控制，也可以手工控制，这样即使阴天不下雨也能实施管理。作品的妙处不仅是节水，同时生成的还有节水宣传效果。我们知道，北京市是一个严重缺水的城市，得益于南水北调工程，因此不用因水资源问题而过多担心，不过正因为这样，很多人依旧还在
7、浪费水。我们想通过我们的行动来宣传，提醒大家珍惜水，爱护水，甚至于留住“从天而降”的每一滴水。于是我们设计了，只要到绿地公园，一用上“纳凉、接雨两用伞”就能联想到节约每一滴水的这件事，想到自己的责任，况且，一下雨便会收集到许多桶雨水，用于花园浇灌。伞的结构创新容易上手，容易制造，成本低效果好很有推广价值。4 节水效果验证我们把研制的楼顶绿化灌溉及纳凉、收集雨水的两用伞模型沙盘摆在全班同学的面前时，大家都称赞我们的创造力，赞扬我们为节约用水做出的贡献，至此我们的节水宣传效果达到了。我们用一个平常的雨伞，倒过来装水，一个伞可以装半个脸盆的水的水，其中我们设计的伞大小是普通伞的4倍，也就是两脸盆的水
8、，普通的水桶可以装4脸盆的水，如果雨水有足够的量，我们这样收集。10个三就会有40桶水。我们希望所有浇在三上的水都能收集起来，节水效果会非常明显。5 其他在研究中我们遇到了许多困难：例如由于小组内意见不统一，对于收集雨水的设施拖延了一段时间才最终确定，每一次去楼顶研究都有新的方案以及想法。还有每一次激烈讨论，大家的思路很零散，有一些重要问题遗漏，导致模型无法及时制作，材料等也迟迟未能确定。并且大家没有经验，对一些设计的方法一无所知无论是裁剪、焊接还是画图。到最后，所有准备工作尘埃落定之后，时间也所剩无几，时间紧，任务重，压力大。于是我们尽量提高小组合作时的效率，多沟通、多讨论。在整个研究过程中
9、，搜集资料、评估分析，小组同学们也得到了不少收获比如认识了许多种新型材料以及新型电路和电路的元件，学会使用了许多种新型加工器具。总的来说，除了在时间掌控方面，我们还是取得了成功。他们竭尽了全力，也为学校北楼楼顶的绿化设计出了一份节约用水的创新装置。而且，通过模型的制作他们也掌握了许多课本上学不来的知识，相信对以后的原理学习、生活实践能够有很大帮助。例如：焊接电路、剪裁缝补等一些生活中用得到的生活技能。 通过一个学期以来的通力合作，我和小组同学之间慢慢磨合，渐渐地建立了很好的默契。友谊也随之加深。合作、团队作战、创新发明，我们在节能减排的科学实践中茁壮成长。 北京市西城外国语学校 王昱国 201
10、5年6月4日参考文献(著作图书文献，作成报告后，蓝色文字行需删去，以此类推)1 作者，作者. 书名. 版次. 出版社，出版年：引用部分起止页2 作者. 书名. 出版社，出版年.(翻译图书文献)3 作者. 书名. 译者. 版次. 出版者，出版年：引用部分起止页（学术刊物文献）4 作者. 文章名. 学术刊物名.年，卷（期）：引用部分起止页(学术会议文献)5 作者. 文章名. 编者名. 会议名称，会议地址，年份. 出版者，出版年：引用部分起止页6（学位论文类参考文献）7 研究生名. 学位论文题目. 学校及学位论文级别. 答辩年份：引用部分起止页（参考的中文文献排在前面，英文文献排在后面。作者与作者之间用逗号隔开，不写“等，编著”等字样，如果版次是第一版，则省略。没有引用书籍文字则不写引用起止页，且以“ . ”结束）附 录 1 标题一、 两用伞在楼顶花园上的沙盘介绍（光盘）二、 我和同学们一起研制纳凉收集雨水两用伞三、纳凉收集雨水两用伞应用“纳凉、接雨两用伞”实现楼顶绿化“留住每一滴水”的沙盘设计附 录 2 标题