旅行水桶

課題的發現與確定 人們外出郊游、旅行，經常需要用水來洗漱、野炊，但在旅行中帶著一個水桶，又會覺得不方便。我想，如果有一個能伸縮、能折疊、可變形的水桶該多好!使用時，它又和普通水桶一樣，不用時占地方又極小，這樣的水桶，會給出門旅行的人帶來許多方便。于是我便產生了研制旅行水桶的念頭。

通過上網查證，發現市場上還沒有這種水桶或同類產品出售，所以，我把旅行水桶確定為一個研究課題，進行開發、研究。

研發過程 旅行水桶應具有的主要特性標準：1．變形功能。在水桶不使用時，能把它的體積變得很小，便于出門攜帶。2．使用方便。使用時，能方便的完成蓄水、運水工作。

設計猜想 實現水桶的變形功能，就要用質地柔軟的材料制作桶身。為此，我首先想到了用類似于塑料袋的物品(或使用帶有橡膠涂層的，能制作雨衣的布料，制成的袋子)來代替水桶，因為塑料袋在蓄水、運水方面幾乎和普通水桶具有相同的功能。不同的是，用塑料袋裝水時，不能將塑料袋象普通水桶一樣，直接放在地面上。否則，由于塑料質地柔軟，塑料袋將會坍塌，水會從袋里流出。解決這一問題，無疑是研制旅行水桶的關鍵所在。

怎樣才能讓裝滿水的塑料袋，放在地面上而不坍塌呢?我猜想，解決這一問題的最好方法應該是借助于液體的浮力。因此，我設計了如圖1所示的方案。

本旅行水桶的設計方案，是在普通的塑料袋上部沿內側，加裝一個環形浮力圈，讓浮力圈與塑料袋側壁連成一體，用浮力圈在水中所受的浮力，來承擔塑料袋側壁及浮力圈所受的重力，以保證裝水的塑料袋放在地面上時，側壁不會坍塌。制作浮力圈的材料，可以用密度較小的泡沫；最好直接用塑料、橡膠等材料制成可充、放氣的環狀圓筒，要使浮力圈在水中所受的浮力，等于、或略大于塑料袋側壁及浮力圈的重力。

理論驗證 方案確定以后，最大的疑慮就是：塑料袋中裝水時，上部的浮力圈會不會受到水的浮力的作用?如果能受到浮力作用，那么，旅行水桶的設計方案即是可行的，否則，這個方案就是失敗的。

為便于理論驗證，假定浮力圈的橫界面為矩形，則旅行水桶的剖面圖可簡化成圖2所示的情況。

在水平方向上，由于浮力圈左表面不與水接觸，因而不受水的作用力；而浮力圈的右表面與水接觸，水對它會產生一個水平水平向左的壓力，從整體情況看，這個力的作用效果，是把整個浮力圈撐圓。

在豎直方向上：浮力圈上表面受到的水的壓強P_{上=0，所以，浮力圈上表面受到的水的壓力F下=0。浮力圈下表面受到的水的壓強P下=0，因此，浮力圈下表面受到的水的壓力F下=P下xS=0且方向向上，也就是說：水對浮力圈有向上的作用力。可見浮力圈會受到向上的浮力。}

綜上所述，當旅行水桶中裝有水時，水對浮力圈會受到兩個方向上的作用力：一是水平方向上的作用力，它的作用效果是將浮力圈撐圓；另一個是豎直向上的力，讓這個力承擔浮力圈和桶壁的重力，就能保證水桶放在地面上時，桶壁不會坍塌。所以，從理論上阱，旅行水桶的沒計是完全可行的。

實踐檢驗 為了驗證旅行水桶的使用效果，我制作了旅行水桶的模型，進行實踐檢驗。

結果表明：1．旅行水桶的設計方案正確，可實施性強。2．從使用效果上看，還存在著一定缺點：將水桶裝滿水后，水桶易傾斜，穩定性能差。

改進成型 為克服上述缺點，在不改變原有設計的基礎上將桶底、浮力圈設計成圓形，且桶底直徑大于桶口的直徑，使重心下移。實踐表明，這樣改進后的旅行水桶，隨著水位的上升，水桶憑借浮力圈的浮力，自然上升，不再傾斜使用效果非常理想。

開發前景 旅行水桶結構科學，制作簡單，成本低廉，有較好的生產發展前景及很好的實際效益，適合各類規模的廠家生產、開發。

本旅行水桶具有攜帶方便，環保安全，實用性強。作為汽車的備用水桶，會給司機朋友帶來極大的方便；用于旅游，也會受到旅行愛好者的青睞：用于家居生活，也會給人們帶來方便和情趣。將旅行水桶轉化成旅行臉盆等日常產品，可以作為旅行帳逢、氣墊褥子等旅行產品的配套產品共同開發，定會給更多的人帶來實惠和效益。