钢带拉紧器

宁夏回族自治区银川一中

作者：成展利

辅导教师：安奇  刘丁

项目简介

暑假的一天，我跟随父亲到工地送货，在开车前往的途中，看到了工人维修管道的过程：工人们用橡胶管连接两条管线，将橡胶管套在管道上后，再用钢带（卡子）箍在管道上面，然后用钳子一点一点地把钢带箍紧在管道上。恶劣的施工环境，再加上维修工具的限制，工人特别辛苦。而且这样施工效率实在太低。我就想发明这样的一个工具来解决这个问题。刚开始什么思路都没有，在偶然间注意到了红酒开瓶器的工作原理，就在之基础上进行了设计。几经修改，获得很大的成功。

作品简介：由于工地上环境的影响，压力管网经常出现油、气、水泄漏的情况，本发明针对部分形态的泄漏，在不停产、不动火或安全动火的情况下带压堵漏，使泄漏损失降到最低。对于压力等级在1.6MPa以下的泄漏，传统上多采取卡箍止漏法。这种方法的预制时间长，对现场的应变能力差，类似三通、法兰根部、直管凹凸不平处或位置狭小处都难以适用。本发明较好的克服了这些缺陷。实现了操作的半机械化，无需预制，克服了卡箍预制时间长的缺陷。施工材料单一化：不受管道．阀体，管件等几何尺寸的限制，厂里只需库存一两盘专用钢带就行。施工工艺简单化：一般工人都能够圆满完成任务。止漏高效化：发现漏点短时间就能解决问题。生产正常化：止漏不用局部停产，可以运行作业。维修成本最小化。

科学原理：要点一：斜面原理和螺纹传动；要点二：固定螺钉和杠杆原理；要点三：减小摩擦力阻力的措施。

不足之处和改进意见：首先是受到施工范围的限制，因为并不是针对任何管道渗漏都可以用这种方式止漏。对于除了直管、弯头、法兰根部、三通、阀体以外部位的渗漏，用这种方法，不能达到预想的效果。所以，不建议在说明以外的情况下采用这种方法止漏，以免造成经济损失、安全问题。固定钢带的时候，螺钉与钢带是点接触，接触面积小，摩擦力小，可能在拉紧的过程中打滑。对于这部分内容我在项目研究报告中有具体的说明，在这里就不多做解释。

靜電除菌機

香港特别行政区可道中學(嗇色園主辦)

作者：韋漢陞

辅导教师：劉潔瑩  陳俊傑

项目简介

靜電除菌機以銅金屬來殺死細菌，為了能夠有效增加銅線殺菌效能，加了產生靜電的裝置以靜電吸引空氣中的懸浮物。開啟電源後，馬達帶動亞加力滾軸與矽膠帶摩擦產生的靜電，再將靜電經鋁金屬滾軸及銅片傳到銅金屬圈層，使銅金屬圈層帶有靜電更加有效吸引空氣中的懸浮物及殺死細菌。室內空氣質素欠佳，對健康或會產生各種即時及慢性的影響，例如哮喘、過敏性肺炎、呼吸系統疾病、心臟病，甚或癌症。我們希望減少室內污染物。香港人口密集，遇上流感高峰期，室內空氣細菌含量超高，好易人傳人把病菌擴散。希望藉這發明品能解決以上問題改善人類的室內空氣質素。設計出便宜又細體積的靜電除菌機，我們盡量從環保節能方面研究，如採用太陽能充電池、活性炭及銅金屬線，這些物料都是可循環再用的。

此作品的研究過程為：首先，搜集銅金屬殺菌原理及范德格拉夫起電機資料，再設計實驗去證明銅金屬的殺菌效能。接著購買材料製作微型的范得格拉夫起電機及測試其發靜電效能。銅金屬片改用彈弓型銅線代替，再加上雙面設計大大增加了表面面積。鋰電充電電池改為太陽能充電鋰電，既省電又環保。用強力馬達(搖控車用)取代普通馬達及用較大的亞加力滾軸，目的是增加靜電產生量。

此作品應用了靜電學及銅金屬殺菌原理。

創新部份是利用銅金屬帶上靜電吸引空氣中的懸浮物及細菌，把懸浮物過濾及把細菌殺死。一般市面上的空氣清新機體積會較大及價錢昂貴，效能卻一般，靜電除菌機效能高，價錢亦相對便宜。

此作品要進一步改善的地方包括：噪音較大，可改用隔音物料，要擴大有效範圍，可能要加倍機身體積，需要加設時控器，可控制開關時間，加紫外線光管，提昇殺菌效能。

少驱动自适应履带车

辽宁省实验中学

作者：刘天歌  高彤宇  张安平

辅导教师：唐彪

项目简介

1．项目摘要：提出一种少驱动自适应履带车。该履带车能够充分适应灾后的各种地形，同时具有自动适应环境的变形能力，能够越障、爬坡、在松软及湿滑地面移动。采用2组电机分别驱动四杆机构与履带机构，实现由环境来选择输出方式。可以广泛应用于各种救灾及危险环境。

2．该项目的选题是怎样确定的；08年的汶川地震，相信很多人仍记忆犹新，因为它带给了我们太多太多的灾难和悲痛。而当我在新闻中看到10年1月12日的海地地震时，不禁又想起了汶川地震。两次地震的遇难人数都超过1万，伤亡惨重。可由于种种原因，那些救援设备无法及时进入灾区内部，导致错过了48小时内的最佳救援时间。看到这些，我突然有了一个想法：如果可以将这些设备的优点组合，而重新发明出一种抢险救灾的新型设备，也许会大大提高救援速度，减少伤亡人数。

3．设计(或研究)该项目的目的和基本思路；利用行星机构将履带驱动与四杆机构驱动相结合解决履带车的越障性能及环境适应性能。

4．该项目的研究过程；调研，实验，小组讨论，和老师探讨，提出自己的创新性想法。

5．该项目应用了哪些科学方法、科学原理：应用了相对运动原理实现机构的自适应。

6．该项目的主要贡献(创新部分)：研制了新型履带车可以在各种复杂环境中运动。

7．他人同类研究的情况调查：对该项目进行了查新，本研究具有创新性。见查新报告。

8．进一步完善该项目的设想：在机构设计上完善细节。增加对本装置的控制方法。

9．集体项目中申报者各自的工作分工：我们三位同学全程参与了该课题的研究，共同进行讨论、设计、实验和调研工作。刘天歌：调研，设计，画图，记录，实验；高彤宇：调研，设计，加工，实验；张安平：调研，设计，查新，实验。

用于海珍品养殖的多功能水下监测与捕捞作业系统

山东省青岛第一中学

作者：秦旭坤

辅导教师：何波  韩光杰

项目简介

1、项目摘要：本系统可以代替潜水员下潜连续作业。通过实时监测录像监控水下的情况，简单方便地向该系统发送控制指令，通过控制四个可变速推进器实现前进、后退以及上浮、下潜等操作；通过控制机械臂完成捕捞海参、鲍鱼、海胆等海珍品；通过自身携的PH酸碱度计、水样采集器，可以高效完成采集水样、检测海水PH值、水下环境监测。

2、选题的确定：目前，海珍品的养殖多是雇佣潜水员下潜到海底进行监测以及捕捞作业，成本高且有一定的风险。研发用于海珍品养殖的水质监测系统，发明替代潜水员完成水下捕捞海参等作业的装置，简便易行。

3、设计目的和思路：发明可以在水下灵活作业并可在岸上实时监控的水下作业系统。可以在陆地上通过陆地工作站（普通电脑或笔记本）实时监视水下情况，并控制水下作业系统相应的传感器去完成各项任务。

4、研究过程：①搜集资料，了解水下机器人技术发展方向及所取得的成果，请教老师，制定设计和制作方案；②选择适宜的控制器以及相关元器件；③系统的学习单片机，并进行单片机程序的编写和校验；④学习相关编程，编写上位机（PC端）界面以及控制指令；⑤实验样机加工、装配以及调试；⑥计算水下作业系统的浮力和重力；⑦下水实验。

5、科学原理：通过手柄向工作站发送控制指令，工作站将控制指令通过多功能电缆传输到水下作业系统的中央控制板，实现控制水下推进器的运动方向，控制机械臂完成海珍品捕捞作业，控制电磁阀完成水样采集。PH计实时反馈测定信息。

6、主要贡献：①节约成本，提高效率；②多功能性，可搭载多种传感器；③运动灵活，姿态可任意调控。

7、他人同类研究情况调查：经过查新，没有相似的用于海珍品养殖的多功能水下监测与捕捞作业系统，详情见查新合同。

8、进一步完善项目的设想：①对机械臂的控制方法再进行调试和优化，增加多种工作模式；②进行多次实验，优化硬件电路和软件算法，保证电机控制的准确度。