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仿蜻蜓扑翼机
获奖者:牛栏山一中实验学校过淙鸣
昆虫虽然个头很小,也并不起眼,但是它们具有令人惊叹的飞行技巧。它们高超的飞行机动性远远超过了现代的任何飞行器。所以,仿昆虫飞行器的研究设计也在不断的探索中。
但是目前的研究和仿真多集中在单对翅飞行,类似蜻蜓这种具有双对翅飞行的研究和仿真则非常少。在这种情况下,双对翅和升力的关系到底怎样?飞行效果又是怎样?就需要更多的实验去验证。牛栏山一中实验学校的过淙鸣制作的仿蜻蜓扑翼机,或许可以为这些方面的研究提供一些帮助。
蜻蜓在飞行中有着非常好的灵活性和稳定性。根据对蜻蜓飞行形态特点的观察,以及对蜻蜓翅的结构特点的分析,过淙鸣模仿蜻蜓外形和拍翅特点设计制作了仿蜻蜓扑翼机,而且还加入了自己的很多创新。已有装置通常采用固定支点模式。即由电机带动齿轮,再由齿轮带动翅臂做往复运动。而过淙鸣的扑翼机采用非固定支点模式,通过改变支点位置,实现对振翅幅度角的改变。由电机带动蜗杆,蜗杆带动蜗轮,蜗轮带动摇臂,摇臂带动滑杆,滑杆带动翅轴控制机翼扑动。
经调整,仿真蜻蜓的翅膀就能自动扭转,在翅膀扑动时,双对翅就能形成上下拍翅的非对称性,产生升力和前进动力。
经过过淙鸣的巧妙设计,由金属打造的仿蜻蜓扑翼机已经可以惟妙惟肖地模仿蜻蜓的一些显著特性了。首先,它成功模仿了蜻蜓前后两对翅膀,按固定相位同步拍动,利用上下拍翅的不对称性产生升力。其次,扑翼机模仿了蜻蜓利用上下扭转拍翅时形成的不同迎角产生的向前飞行的推力。此外,它还成功模仿了蜻蜓控制拍翅频率以调整飞行姿态,通过控制左右翅膀振幅改变飞行方向。
这项设计还有一个亮点,那就是仿蜻蜓扑翼机的翅是可以更换的,通过更换不同的翅,可以观察和研究不同形状、面积、结构和材料的翅对飞行的影响,为研究提供多种试验方式。
调查北京社区烟雾报警器
获奖者:北京市文汇中学陈硕
这项调查,来自于陈硕的一次生活体验。一次做饭时,炉灶上的锅被烧干了,但是家人却没有及时发现,越来越热的锅冒出大量的烟雾。所幸,这时厨房安装的烟雾报警器及时报警,才避免了严重后果的发生。通过这次事件,陈硕想到,“天灾不可抗拒,但现实生活里我们一定要努力尽最大力量避免那些能够在一定程度上被避免的灾害的发生”。所以他开始了这项调查,旨在通过调查使更多的人意识到烟雾报警器的重要性和必要性,使更多的人能够从我们现实生活中的点滴做起,保护我们的生命。
通过进入北京5个居民社区的入户调查,陈硕发现,社区中有34%的居民家中安装了烟雾报警器;而在没有安装烟雾报警器的居民中,有49%的人希望安装;而实际上有66%的居民认为安装烟雾报警器是有必要的。而在已经安装了烟雾报警器的住户,其中23%的居民会定期检查烟雾报警器,有14%的居民会偶尔检查烟雾报警器,6%的人会在烟雾报警器显示报警时进行检查。
此外,问卷还发现了一些问题,就是有26%的居民了解烟雾报警器的作用,而多达74%的居民并不了解。基于这些发现,陈硕建议为了防止小灾变大灾,每户居民最好都要安装一台烟雾报警器,同时安装后也要定期检查,防止仪器失效或不灵敏。同时,还要以居委会、物业管理处为单位,定期向所管辖住户发放安全防火宣传材料,促进居民防火意识的提高。
获奖者:牛栏山一中实验学校过淙鸣
昆虫虽然个头很小,也并不起眼,但是它们具有令人惊叹的飞行技巧。它们高超的飞行机动性远远超过了现代的任何飞行器。所以,仿昆虫飞行器的研究设计也在不断的探索中。
但是目前的研究和仿真多集中在单对翅飞行,类似蜻蜓这种具有双对翅飞行的研究和仿真则非常少。在这种情况下,双对翅和升力的关系到底怎样?飞行效果又是怎样?就需要更多的实验去验证。牛栏山一中实验学校的过淙鸣制作的仿蜻蜓扑翼机,或许可以为这些方面的研究提供一些帮助。
蜻蜓在飞行中有着非常好的灵活性和稳定性。根据对蜻蜓飞行形态特点的观察,以及对蜻蜓翅的结构特点的分析,过淙鸣模仿蜻蜓外形和拍翅特点设计制作了仿蜻蜓扑翼机,而且还加入了自己的很多创新。已有装置通常采用固定支点模式。即由电机带动齿轮,再由齿轮带动翅臂做往复运动。而过淙鸣的扑翼机采用非固定支点模式,通过改变支点位置,实现对振翅幅度角的改变。由电机带动蜗杆,蜗杆带动蜗轮,蜗轮带动摇臂,摇臂带动滑杆,滑杆带动翅轴控制机翼扑动。
经调整,仿真蜻蜓的翅膀就能自动扭转,在翅膀扑动时,双对翅就能形成上下拍翅的非对称性,产生升力和前进动力。
经过过淙鸣的巧妙设计,由金属打造的仿蜻蜓扑翼机已经可以惟妙惟肖地模仿蜻蜓的一些显著特性了。首先,它成功模仿了蜻蜓前后两对翅膀,按固定相位同步拍动,利用上下拍翅的不对称性产生升力。其次,扑翼机模仿了蜻蜓利用上下扭转拍翅时形成的不同迎角产生的向前飞行的推力。此外,它还成功模仿了蜻蜓控制拍翅频率以调整飞行姿态,通过控制左右翅膀振幅改变飞行方向。
这项设计还有一个亮点,那就是仿蜻蜓扑翼机的翅是可以更换的,通过更换不同的翅,可以观察和研究不同形状、面积、结构和材料的翅对飞行的影响,为研究提供多种试验方式。
调查北京社区烟雾报警器
获奖者:北京市文汇中学陈硕
这项调查,来自于陈硕的一次生活体验。一次做饭时,炉灶上的锅被烧干了,但是家人却没有及时发现,越来越热的锅冒出大量的烟雾。所幸,这时厨房安装的烟雾报警器及时报警,才避免了严重后果的发生。通过这次事件,陈硕想到,“天灾不可抗拒,但现实生活里我们一定要努力尽最大力量避免那些能够在一定程度上被避免的灾害的发生”。所以他开始了这项调查,旨在通过调查使更多的人意识到烟雾报警器的重要性和必要性,使更多的人能够从我们现实生活中的点滴做起,保护我们的生命。
通过进入北京5个居民社区的入户调查,陈硕发现,社区中有34%的居民家中安装了烟雾报警器;而在没有安装烟雾报警器的居民中,有49%的人希望安装;而实际上有66%的居民认为安装烟雾报警器是有必要的。而在已经安装了烟雾报警器的住户,其中23%的居民会定期检查烟雾报警器,有14%的居民会偶尔检查烟雾报警器,6%的人会在烟雾报警器显示报警时进行检查。
此外,问卷还发现了一些问题,就是有26%的居民了解烟雾报警器的作用,而多达74%的居民并不了解。基于这些发现,陈硕建议为了防止小灾变大灾,每户居民最好都要安装一台烟雾报警器,同时安装后也要定期检查,防止仪器失效或不灵敏。同时,还要以居委会、物业管理处为单位,定期向所管辖住户发放安全防火宣传材料,促进居民防火意识的提高。