新能源多功能水面巡逻兵

乐羊羊

一、指导老师与设计者介绍

周鹏，柳州市壶西实验中学AI创客科技社团指导教师、校科技辅导员。曾荣获2020年柳州市青少年科技创新大赛“十佳”优秀科技辅导员、第十八届全国中小学信息技术创新与实践大赛广西赛区“优秀指导教师”等荣誉称号。

曾繁果（左），15岁，九年级，就读于柳州市壶西实验中学。兴趣爱好广泛，喜欢制作科学小发明，对无人操控技术、新能源技术感兴趣。荣获“中国移动‘和教育杯”第十二届全国中小学电脑制作活动3D创意设计（未来智造设计）广西赛区自治区级一等奖、国家级二等奖。

曾繁雨（右），15岁，九年级，就读于柳州市壶西实验中学。擅长电脑设计、绘画，从小学三年级开始接触电脑，对电脑作品的设计制作有浓厚兴趣。荣获“中国移动‘和教育杯”第十二届全国中小学电脑制作活动3D创意设计（未来智造设计）广西赛区自治区级一等奖、国家级二等奖。

二、设计故事

我和曾繁雨在调研中发现，清理水面垃圾的船大多是小型船体，清理能力有限。为此，我们两人打算设计一个能长时间续航、自动捕捞垃圾的装置。该装置使用风能和光能，可长时间在湖面或海面上自动清理垃圾，从而提高清洁水面效率，解决垃圾污染问题。

三、需要材料

3Done教育版软件、3D打印机及耗材（PLA）、滤网、船体木质模型、太阳能电池板等。

四、科创过程

第1步：使用3Done软件建模设计水面垃圾清理船。

周鹏老师：两位同学希望自己设计的船不需要充电就能长时间续航，于是我引导他们上网查找有关太阳能发电的资料。

第2步：制作船的主体。

周鹏老师：两位同学在设计船的主体结构时，产生了较大的分歧，他们通过实验，并参考现实生活中已有的双体船的船体外观，画出了船体结构的大致草图，得出了最优设计方案。

第3步：制作船的内部甲板。

我们使用了3D建模技术中的阵列、圆角、倒角等技术制作模型。

周鹏老师：两位同学不畏惧困难，他们对实际生活中已有的水面垃圾捕捞船进行改进与创新，设计出“电动带毛刷滚筒——滤网——垃圾贮存箱”这样的三级结构。

第4步：制作船的风力发电装置。

周鹏老师：两位同学想到只利用太阳能是不够的，于是便结合物理课上所学过的知识，寻找其他可发电的清洁能源。由于该船是在室外使用，所以他们想到利用风能发电。但是在无人驾驶的船上实现风力发电并不容易，他们便查阅相关资料，将地面风力发电装置和气垫艇相结合，制作出外观新颖的船载风能发电机。

第5步：制作船尾的螺旋桨和两侧的救生圈。

为了让船能更好地完成救援任务，我们在船体两侧添加了救生圈。

周鹏老师：两位同学还将这艘船设计成多功能的船，除了能收集水面垃圾，还可以作为救护浮岛使用。这一设计体现出学生的人文关怀意识。

第6步：完善船的一些细节部分。

五、未来优化方向

第一，添加海洋探测器，增加统计海洋垃圾以及海洋生物的功能;第二，添加更方便的收纳方式，提高清理垃圾的能力;第三是在船后添加一个净水器，以净化被污染的水体。

周鵬老师：希望两位同学继续发扬创新精神，增强创新意识，提高创新能力，争当新时期的创新好少年！