“破浪一號”雙體帆船

譚皓宇

發明原因

在人類文明的發展過程中，船只一直是重要的交通工具。在中國，船的歷史可以追溯到5000年前，那時的船是將木頭挖空而制成的獨木舟。后來，人類發明了帆船。帆船利用風力驅動，按船桅數可分為單桅帆船、雙桅帆船和多桅帆船。

我很喜歡帆船，在很多帆船俱樂部體驗過多種帆船。有一次，我和朋友聊起帆船后就有一個想法，要設計制作一艘雙體遙控帆船，計劃利用手柄控制帆船的速度和轉向。暑假期間，我查閱了很多的資料，開始了雙體帆船的設計制作。

研究制作過程

我先按預想繪制出船體草稿，再通過伯努利原理、浮力公式進行相應的數據測算。接下來，我準備了一些電子元器件與樂高積木塊，并通過3D打印制作出了一些特殊零件。所有零部件準備齊全后，我測量各個部件的質量，并做好布局，平均分布于兩個船體上，再將兩個船體通過積木連接固定在一起。

接著就需要固定相應的電子元器件，包括電池、線路板、發動機、開關、燈帶、舵機，以及遙控手柄的藍牙接收器等。所有的電子元器件安裝固定好后的工作是進行接線并做好線路防水措施，再將船體使用防水膠帶密封。

船體組裝完成，最后一步就是下水實驗測試。測試中，我發現不少問題。先是雙體帆船的重心很難控制，船身易發生傾斜，速度稍快一點就會側翻，這表明嚴格控制雙船體的平衡非常關鍵。其次，需要考慮帆船快速航行過程中的空氣流動。通過方程計算，我對模型船只進行合理改進，確保了航行過程中船體的穩定。

驅動原理

我設計的雙體遙控帆船驅動動力，分為風力驅動、電能驅動和風電混合驅動等3種方式。

在航行過程中，如果風力較大，帆船就可以利用自然風力來驅動航行，通過船帆的作用將風能轉化為帆船的動能；風力較小時，帆船則可通過遙控器控制發動機正轉驅動帆船前進，反轉驅動帆船后退，也可通過遙控器來調節發動機速度。在航行過程中，若需要提速或者轉彎，帆船可通過風力加電能進行雙重驅動來實現。

發明感想

雙體帆船的研制過程很艱難，有很多要學習的地方，例如浮力、伯努利原理、重心等知識。雙體帆船很難控制重心，如果一邊輕一邊重，船就會傾斜，開快一點就會側翻，所以掌握雙體帆船的平衡是設計中的一大難關。此外，還要考慮如何用帆逆風前進等細節。

今后，我有信心通過努力，將這個發明改進得更為完善。 展示獲獎證書

（本作品榮獲2022-2023年度廣東省青少年通信科技創新大賽一等獎；作者：廣東省深圳市南山外國語學校（集團）第二實驗學校學生；指導教師：邢躍進）