何澤楷

一、發(fā)明緣由

我就讀的學(xué)校位于上海市的中心地帶，學(xué)校兩側(cè)臨路，另兩側(cè)與小區(qū)及幼兒園相鄰。每次放學(xué)時，馬路上停滿了轎車、自行車和助動車，家長們擠在校門口，將校門口堵得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)的。下雨天更糟糕，校門口不僅人擠人，雨傘還挨著雨傘，雨傘常常碰到人的脖子或者肩膀，上面的水流到脖子里或衣服上。好幾次在下雨天，奶奶因?yàn)榻游一丶冶粍e人雨傘上的水淋濕而感冒了。因此，我決定設(shè)計(jì)碗狀反向防淋濕雨傘，防止人們在下雨天人多的地方被雨傘上的水淋濕。

二、研究現(xiàn)狀

目前，雨傘設(shè)計(jì)主要研究的是功能的擴(kuò)展、優(yōu)化部分裝置設(shè)計(jì)，比如增加照明、提醒、反向開啟功能和加強(qiáng)抗風(fēng)性能，優(yōu)化手柄和骨架的設(shè)計(jì)。

在雨傘防淋濕的研究上，主要考慮節(jié)省雨傘打開和收攏后所占的空間，這樣在上下車以及人群中可防止被淋濕，未涉及長時間在人群中防止被雨傘上的水淋濕的設(shè)計(jì)。

三、研究過程

（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一個雨天，我看到雨水落到荷葉上后流到荷葉中間，沒有往下落，覺得可以仿照荷葉的構(gòu)造，將雨傘設(shè)計(jì)成可反向的。當(dāng)在人群中時，人們將雨傘反向，使落在傘面上的雨水不流下來。

如何使雨傘反向呢？

我對雨傘的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，了解雨傘主要由傘柄、傘骨和傘面三部分構(gòu)成，通過傘骨、傘骨與傘面及傘柄的角度以及彈簧的長度及彈力來實(shí)現(xiàn)開合。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，我決定通過加長傘骨、將傘骨與傘面的接觸點(diǎn)向外移動，使傘面在傘骨上推的過程中反向開啟，形成碗狀。這樣，雨水不會沿著傘沿滴落，而是會匯集到傘面中間，避免淋濕緊鄰雨傘的人。

相比普通的雨傘，碗狀反向防淋濕雨傘的傘柄上會多裝一個開關(guān)，這樣就有上開關(guān)和下開關(guān)兩個開關(guān)。當(dāng)傘骨關(guān)圈固定在下開關(guān)上時，碗狀反向防淋濕雨傘呈正常開啟狀態(tài);當(dāng)傘骨關(guān)圈固定在上開關(guān)上時，碗狀反向防淋濕雨傘呈反向開啟狀態(tài)。

同時，在傘柄的頂部設(shè)置泄水孔，在傘柄中間安裝導(dǎo)水管，在手柄底部設(shè)置排水口及排水開關(guān)，排水開關(guān)通過螺絲固定在手柄鋼管上，可以滑動開啟。當(dāng)雨傘處于反向開啟狀態(tài)，泄水孔開啟時，匯集到傘面中間的雨水通過泄水孔流入傘柄，可以儲存在傘柄中，也可以通過手柄底部的排水口排出。

經(jīng)過多次試驗(yàn)， 我發(fā)現(xiàn)要讓傘骨關(guān)圈順利地從下開關(guān)推到上開關(guān)，將雨傘切換到反向開啟狀態(tài)，就得讓傘面與水平面保持一個適當(dāng)?shù)慕嵌?，不宜太大?/p>

我將半徑為51厘米的雨傘作為研究對象，這種雨傘傘面下的投影直徑為90厘米，傘柄的直徑為1厘米，底部的手柄直徑為2厘米，可以容納172毫升雨水。而大雨24小時的降水量為25毫米～50毫米，取平均值37.5毫米，則10分鐘的匯水量約為165毫升。中雨24小時的降水量為10毫升～25毫升，取平均值17.5毫米，則20分鐘的匯水量約為154毫升。假定設(shè)計(jì)的碗狀反向防淋濕雨傘采用成人雨傘的尺寸，那么雨天在人群密集的地方或不方便將收集的雨水直接排出的情況下打開這種雨傘，可以保證在大雨中10分鐘或中雨下20分鐘落到傘面的雨水匯集到傘柄的鋼管中不會溢出。

（二）制作模型

1.找來一把成人雨傘，調(diào)整傘骨的長度和傘骨與傘面以及傘骨與傘柄的角度。

2.選擇尺寸、彈力適合的彈簧，在傘柄上加裝一個開關(guān)。

3.調(diào)試雨傘的正反向開啟功能，保證碗狀反向防淋濕雨傘傘面正常開啟及正反向狀態(tài)切換自如。

4.在傘柄頂部開個泄水孔，再在傘柄中間安裝導(dǎo)水管，然后在手柄底部開設(shè)排水口，將排水開關(guān)固定在手柄鋼管上。

（三）雨水收集及排出試驗(yàn)

我將碗狀反向防淋濕雨傘切換成反向開啟狀態(tài)，將一杯水（約200毫升）倒在傘面上，水流到傘面中央，完成雨水自動收集試驗(yàn)。

將排水開關(guān)打開，傘面上的水通過導(dǎo)水管及手柄底部的排水口流到一次性杯子里，成功完成雨水排出試驗(yàn)。

碗狀反向防淋濕雨傘雨水自動收集及排出試驗(yàn)順利完成，表明碗狀反向防淋濕雨傘達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

四、作品創(chuàng)新點(diǎn)

碗狀反向防淋濕雨傘可正反向開啟，且能在這兩種狀態(tài)間自如切換。當(dāng)處于正向開啟狀態(tài)時，它與普通的雨傘沒有區(qū)別。而當(dāng)處于反向開啟狀態(tài)時，它可以自動收集雨水，及時排出傘面上的雨水，避免傘面上的雨水沿傘沿下滴而淋濕身邊的人。

指導(dǎo)老師? 孟志浩

老師推薦

科技創(chuàng)新源于思考。本項(xiàng)目從人文關(guān)懷入手，發(fā)現(xiàn)從傘面上滴落的雨水淋濕旁人帶來的煩人問題，進(jìn)而嘗試?yán)L制創(chuàng)意簡圖，研究雨傘的結(jié)構(gòu)，探索雨傘實(shí)現(xiàn)正反向開啟狀態(tài)切換的方法，接著進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過多次試驗(yàn)和改進(jìn)，制作出與碗狀反向防淋濕雨傘1∶1的模型。

碗狀反向防淋濕雨傘設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的效果。這種雨傘可正反向兩用、自動收集和排出雨水，具有一定的推廣價值。