碗状反向雨伞防淋湿
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碗状反向雨伞防淋湿 发布于:2022/05/14
    一、发明缘由

我就读的学校位于上海市的中心地带,学校两侧临路,另两侧与小区及幼儿园相邻。每次放学时,马路上停满了轿车、自行车和助动车,家长们挤在校门口,将校门口堵得严严实实的。下雨天更糟糕,校门口不仅人挤人,雨伞还挨着雨伞,雨伞常常碰到人的脖子或者肩膀,上面的水流到脖子里或衣服上。好几次在下雨天,奶奶因为接我回家被别人雨伞上的水淋湿而感冒了。因此,我决定设计碗状反向防淋湿雨伞,防止人们在下雨天人多的地方被雨伞上的水淋湿。

二、研究现状

目前,雨伞设计主要研究的是功能的扩展、优化部分装置设计,比如增加照明、提醒、反向开启功能和加强抗风性能,优化手柄和骨架的设计。

在雨伞防淋湿的研究上,主要考虑节省雨伞打开和收拢后所占的空间,这样在上下车以及人群中可防止被淋湿,未涉及长时间在人群中防止被雨伞上的水淋湿的设计。

三、研究过程

(一)结构设计

一个雨天,我看到雨水落到荷叶上后流到荷叶中间,没有往下落,觉得可以仿照荷叶的构造,将雨伞设计成可反向的。当在人群中时,人们将雨伞反向,使落在伞面上的雨水不流下来。

如何使雨伞反向呢?

我对雨伞的结构进行研究,了解雨伞主要由伞柄、伞骨和伞面三部分构成,通过伞骨、伞骨与伞面及伞柄的角度以及弹簧的长度及弹力来实现开合。经过反复试验,我决定通过加长伞骨、将伞骨与伞面的接触点向外移动,使伞面在伞骨上推的过程中反向开启,形成碗状。这样,雨水不会沿着伞沿滴落,而是会汇集到伞面中间,避免淋湿紧邻雨伞的人。

相比普通的雨伞,碗状反向防淋湿雨伞的伞柄上会多装一个开关,这样就有上开关和下开关两个开关。当伞骨关圈固定在下开关上时,碗状反向防淋湿雨伞呈正常开启状态;当伞骨关圈固定在上开关上时,碗状反向防淋湿雨伞呈反向开启状态。

同时,在伞柄的顶部设置泄水孔,在伞柄中间安装导水管,在手柄底部设置排水口及排水开关,排水开关通过螺丝固定在手柄钢管上,可以滑动开启。当雨伞处于反向开启状态,泄水孔开启时,汇集到伞面中间的雨水通过泄水孔流入伞柄,可以储存在伞柄中,也可以通过手柄底部的排水口排出。

经过多次试验, 我发现要让伞骨关圈顺利地从下开关推到上开关,将雨伞切换到反向开启状态,就得让伞面与水平面保持一个适当的角度,不宜太大。

我将半径为51厘米的雨伞作为研究对象,这种雨伞伞面下的投影直径为90厘米,伞柄的直径为1厘米,底部的手柄直径为2厘米,可以容纳172毫升雨水。而大雨24小时的降水量为25毫米~50毫米,取平均值37.5毫米,则10分钟的汇水量约为165毫升。中雨24小时的降水量为10毫升~25毫升,取平均值17.5毫米,则20分钟的汇水量约为154毫升。假定设计的碗状反向防淋湿雨伞采用成人雨伞的尺寸,那么雨天在人群密集的地方或不方便将收集的雨水直接排出的情况下打开这种雨伞,可以保证在大雨中10分钟或中雨下20分钟落到伞面的雨水汇集到伞柄的钢管中不会溢出。

(二)制作模型

1.找来一把成人雨伞,调整伞骨的长度和伞骨与伞面以及傘骨与伞柄的角度。

2.选择尺寸、弹力适合的弹簧,在伞柄上加装一个开关。

3.调试雨伞的正反向开启功能,保证碗状反向防淋湿雨伞伞面正常开启及正反向状态切换自如。

4.在伞柄顶部开个泄水孔,再在伞柄中间安装导水管,然后在手柄底部开设排水口,将排水开关固定在手柄钢管上。

(三)雨水收集及排出试验

我将碗状反向防淋湿雨伞切换成反向开启状态,将一杯水(约200毫升)倒在伞面上,水流到伞面中央,完成雨水自动收集试验。

将排水开关打开,伞面上的水通过导水管及手柄底部的排水口流到一次性杯子里,成功完成雨水排出试验。

碗状反向防淋湿雨伞雨水自动收集及排出试验顺利完成,表明碗状反向防淋湿雨伞达到了预期设计要求。

四、作品创新点

碗状反向防淋湿雨伞可正反向开启,且能在这两种状态间自如切换。当处于正向开启状态时,它与普通的雨伞没有区别。而当处于反向开启状态时,它可以自动收集雨水,及时排出伞面上的雨水,避免伞面上的雨水沿伞沿下滴而淋湿身边的人。

指导老师  孟志浩

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科技创新源于思考。本项目从人文关怀入手,发现从伞面上滴落的雨水淋湿旁人带来的烦人问题,进而尝试绘制创意简图,研究雨伞的结构,探索雨伞实现正反向开启状态切换的方法,接着进行设计,并通过多次试验和改进,制作出与碗状反向防淋湿雨伞1∶1的模型。

碗状反向防淋湿雨伞设计达到了预期的效果。这种雨伞可正反向两用、自动收集和排出雨水,具有一定的推广价值。

zjtsg0527202205140930  作者:何泽楷  来源:发明与创新·小学生

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