一种新型海浪发电装置

陕西省西北工业大学附属中学

作者：陶欣昕

辅导教师：仝玉强

项目简介

1、针对现有海浪发电技术存在的问题，设计了一种新型海浪发电装置。通过分析我国海域海浪的基本特性，确定了以机械原理的方式获取动能，提出了一种高效收集晃动动能的机构方案。基于电磁感应原理，利用小电机实现机械能到电能的转换，提出了一种可行的发电箱设计方案。根据设计方案，制作了建议的海浪发电原理样机，通过实验验证了新型海浪发电装置的可行性。

2、海浪发电技术是一门将海浪波动所产生的机械能转化为可用电能的科学技术。目前世界各国都在争先开发新能源，如太阳能、风能、潮汐能等。地球上海洋面积占到70%，海洋的海浪能取之不尽、用之不竭。有效利用海浪发电将会带来很可观的经济利益和社会利益。

3、为解决现有海浪发电技术存在的问题，本项目设计一种新型海浪装置，发电装置放在浮箱之中，装置漂浮在海面上随海浪起伏运动，利用装置自身起伏使多个浮箱形成不同步的晃动而产生的能量驱动发电装置发电，且发电不受发电时间限制。

4、通过所学的知识，利用能量守恒定律完成对海浪是能到动能最后再到电能的转化，再由电磁感应原理选择到了可行的收集电能的装置，利用转轴组成的变速器，是微小的高度差转换为转轴的转动带动低转速稀土永磁电机发电。

5、利用了能量守恒定律、杠杆原理和电磁感应原理。

6、可以不受地域限制，可以在海面上发电；效率高，能量损耗少；方便利用，可以随时谁处使用。

7、现在的海浪发电装置主要有三种类型，一是震荡水柱型，二是机械型，三是水流型。

8、可以利用多组浮箱组合在一起形成大片的发电装置，使它形成一个发电机组进行发电，可以收集更多的电能

多功能电脑显示器台座

吉林省东北师范大学附属中学

作者：任宇琦辅导教师：贾振国

项目简介

1、电脑已成为人们生活、工作、学习中不可缺少、越来越依赖的工具。但是，长时间使用它也产生了影响人们颈椎健康、待机耗电浪费能源等一系列问题。本项目设计一种多功能电脑显示器台座，集抬高显示器保健颈椎、随时关闭电源节约能源、附USB接口方便数据交换、存储零用物品等功能与一体，经济、实用，具有明显的节能减排现实意义和经济价值。

2、妈妈单位发生一起因电脑显示器未关闭引起的自燃烟感报警事故，原因是未切断电脑电源。爸爸也经常说要关闭电源，还常抱怨长时间使用电脑后感觉肩背酸痛，所以电脑显示器底座还垫上了几本书。由此想到设计一种开关解决这些问题，确立了“多功能电脑显示器台座”选题；

3、项目的目是了解电脑待机耗电的原因以及电脑对人体产生的危害，研制节能、环保、保健型显示器台座。基本思路是设计一个长方体台座抬高显示器6-10cm，台座内布设电源控制电路及有关元器件，通过检测电流控制接通或断开电源、系统软关机、延时等。

4、首先测试现有的电脑，并与已有的研究资料对比。设计台座几何结构和控制电路，购买所需材料和元器件。然后，按照图纸进行连接。最后进行试验，并对实测数据进行分析，改进设计，形成样机。

5、该项目应用了现象观察法、调查法、比较法和试验法等，基本原理是电源开关接通，单片机控制磁保持继电器动作并持续为低功耗电源回路供电；当操作系统软关机后，单片机启动延时程序并断开磁保持继电器触点，不再有电能消耗；需要人为强制关机时，只要瞬时按下电源按钮开关即可切断电源供电回路。

6、该项目的主要贡献（创新部分）：突出表现为结合人体生理特点设计具有颈椎保健效果的显示器底座；采用先进的专用电能计量芯片、单片机技术实现装置的智能化和多功能化；应用电容降压与专用集成电路升压技术有效地降低自身功耗。

7、经检索，没有发现同类或相近的研究报道。

8、下一步将改进台座外形和高度，形成系列产品。同时，申请专利保护。

轮式平板风扇的研究与应用

江苏省南京金陵中学

作者：徐荻明

辅导教师：张启军

项目简介

摘要：传统电风扇一般采用交流电机，能效低，体积大。为了降低功耗，节约能源，本项目设计开发了一种基于光电传感控制的轮式平板风扇。论文首先介绍了轮式平板电扇的整体设计构想与实现方案；并探讨了轮式平板风扇磁动力系统设计、电扇初始启动设计及基于光电感应控制电路三部分的设计方案；在制作、测试和完成原型样机的基础上，总结了轮式风扇的构成规律，给出了6种典型构成方案；论文对轮式平板电扇的风量及能效进行了测试，并与常规风扇进行了比较与性能分析。测试实验初步证明，轮式平板风扇具有更高的能效比，并突破了常规风扇设计，具有轻巧节能特点。

研究背景：家用电风扇的使用历史悠久，在电子技术飞速发展的今天，电视变成了平板电视，电脑有了平板电脑，电风扇能否也平板下；风扇或航模设备等一般都将电机放在叶片中心，电机产生的扭矩较小，发热量大，阻力较大，能效比低，设计一种新动力系统将十分必要的。研究内容构建风扇新的动力系统：将传统的中心电机去掉，在扇叶边缘加装轮环，在上面布置永磁铁，在对应扇叶轮环的底座上均匀布置多个电磁铁，通过控制电磁铁的工作状态，来控制电、永磁铁两者之间的磁力相互作用，使扇叶转动；通过调整永磁铁和电磁铁的比例来提高动力系统的能效比。

创新点：1、平板化。厚度很薄，可小于5厘米；体积小、重量轻；2、耗电省，能效比高。为同等普通风扇的1/3~1/2；3、采用直流供电，便于移动，是一种绿色电气产品；4、式样新颖，打破风扇常规外形，具有市场推广前景。

研究展望：通过对控制电路及加工工艺进行改进，进一步提高能效比轮式平板风扇为轮式驱动方式试验品，其通过增大力臂的方法，做到了节能高效；轮式风扇使旋翼中心没有电机或发动机，动力驱动装置安置在桨叶边缘，它的优势在于可以减小阻力，改善旋翼性能，或许在超音速直升机、电动汽车、飞艇等方面得到更深层次的应用。

新式飞机机翼的发明探究与实验验证

江苏省扬州中学

作者：郑志皓

辅导教师：谢晓石

项目简介

1、项目摘要：飞行自古以来就是人类的梦想，1903年12月17日莱特兄弟发明并成功试飞了第一架飞机，展开了人类文明的新纪元。飞机一走进寻常百姓的身边，但我对飞机的兴趣从未减少。自从2011年对于纸飞机的研究之后，我越发对其感到着迷。其中的一种纸飞机引起了我的兴趣。它的机翼与传统的飞机上凸下平的机翼不一样，甚至与其相反。我决定通过设计实验、搜集并分析数据、归纳得出结论等过程探究这种机翼的性能。虽然困难重重，但培养我严谨的科学态度和勇于探索的创新精神，并且也得到了设想的结论。

2、该项目的选题是怎样确定的：在2011年的实验中，我有一个对各种纸飞机的性能研究。当时对一种飞机产生了兴趣。此纸飞机的机翼与正常飞机机翼不同，其机翼与正常机翼相反，但从其平稳的滑行姿态来看，机翼一定为其提供升力。经观察发现，机翼下面又开口，设想正是这种设计提供了升力。我对此产生了兴趣，并开始研究。

3、设计(或研究)该项目的目的和基本思路：目的：探究新式机翼的性能，为将来的发明申报服务。基本思路：提出设想、设计实验、搜集并分析数据、归纳得出结论、寻找理论解释。

4、该项目的研究过程：（具体见论文附件）①制作弹射器；②利用弹射器进行纸飞机的实验；③自主设计改装模型飞机，进行起飞实验；④前往南京航天航空大学空气动力学实验室，进行3D模拟实验。

5、该项目应用了哪些科学方法、科学原理：模型实验法、综合分析法。

6、该项目的主要贡献：设计了两种新的飞机机翼，并用实验初步证明其正确性。

7、他人同类研究的情况调查：据目前所查询情况，只有对原有机翼的改造，大多为襟翼的改造，并无与该项目机翼相同相似的设计出现。

8、进一步完善该项目的设想：下面将利用暑假时间，使用动力更强大、飞行更稳定的固定翼飞机开展实验。再远一步将考虑风洞实验。

9、集体项目中申报者各自的工作分工：无。