新型防翻折仿生傘

項(xiàng)目背景

在我們的日常生活中，傘是不能缺少的必需品，但傘的形狀特點(diǎn)和傘面緊密的質(zhì)地又會(huì)使它在刮風(fēng)時(shí)容易翻折。幾乎人人都能體會(huì)到，在風(fēng)雨中或多風(fēng)的夏季烈日下，舉著傘努力控制傘的平衡是多么麻煩的事。

在我小時(shí)候都是大人撐傘，從沒有體會(huì)原來撐起漂亮的雨傘也是不那么輕松的事。暑假里，連續(xù)多日的風(fēng)雨之后，又是多日的高溫。烈日下我撐著傘，一直反復(fù)思考，如何才能讓傘既能遮陽擋雨，又能在有風(fēng)的情況下不翻折、易平衡呢?如何使質(zhì)地緊密的傘布變得透氣呢?

我利用網(wǎng)絡(luò)搜索調(diào)查市場上各種不同的傘，又去專賣店做了進(jìn)一步了解，還在上下學(xué)的路上觀察行人手中的傘。我發(fā)現(xiàn)目前市場上的傘只注重小巧、輕薄、美觀，傘骨做得很細(xì)，很容易遇到一點(diǎn)風(fēng)就翻折過去，遇到這種情況非常尷尬，傘也很容易損壞。

于是我就產(chǎn)生了設(shè)計(jì)一種既能防雨、防曬，又不會(huì)被風(fēng)吹得東倒西歪的傘的想法。

設(shè)計(jì)目的和基本思路

我的目標(biāo)是設(shè)計(jì)可以透氣的傘，滿足既能遮陽擋雨又能在有風(fēng)的情況下不易翻折、易平衡的需要。我設(shè)想過許多辦法，經(jīng)過試驗(yàn)都覺得不夠完善。后來我偶然看到熱帶魚缸里的金龍魚(見圖1)，深受啟發(fā)：傘布可以分為上、下兩層，上層為防雨層，仿照金龍魚魚鱗的結(jié)構(gòu)層層疊疊，既美觀又防雨防曬；下層為透氣層，在傘布上布滿可以透氣的圓洞且對稱分布。經(jīng)過試驗(yàn)，該方法可以有效地減小傘內(nèi)外壓強(qiáng)差，防止傘遇風(fēng)翻折。為了使傘在頂風(fēng)時(shí)減小阻力，易于平衡，我又對稱設(shè)計(jì)了上層為泄風(fēng)層、下層為擋雨層的傘面。兩種結(jié)構(gòu)間隔開，有效地使傘內(nèi)外壓強(qiáng)趨向平衡。

研究過程

我觀察了許多廠家生產(chǎn)的各種雨傘(如圖2)后，放棄了新做一把傘的想法。用家里的舊傘做了幾種開孔的試驗(yàn)，借來一臺(tái)風(fēng)速儀，測試了除濕機(jī)的出風(fēng)口的風(fēng)速，發(fā)現(xiàn)離出風(fēng)口距離不同，風(fēng)速不同，具體數(shù)值見表1。

經(jīng)過反復(fù)在除濕機(jī)出風(fēng)口的不同位置的試驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)傘面以圓形間隔開孔，受力均勻。我又用家里現(xiàn)有的舊傘加工了一片新的傘布，試驗(yàn)了透氣效果。在解決了有關(guān)防雨又透氣等問題后，我又發(fā)現(xiàn)可以簡化魚鱗狀的設(shè)計(jì)，沒有必要一片一片地制作，改成一層一層的，同樣可以達(dá)到透氣又防雨的效果。通過實(shí)際制作我還發(fā)現(xiàn)，透氣層不需要全傘都制作，只需間隔分布就可以起到防翻折的作用(見圖3)。

我拿著按最初的設(shè)計(jì)方案改裝的傘到戶外進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在戶外，風(fēng)向會(huì)不停地變化。在風(fēng)力比較大時(shí)，雖然防翻折的作用很明顯，但是正面頂風(fēng)時(shí)的阻力很大，如果能減少阻力，減小傘內(nèi)外壓強(qiáng)比，這把傘的設(shè)計(jì)會(huì)更加完善。當(dāng)我拿著這把傘到學(xué)校征求同學(xué)和老師們的意見時(shí)，也有老師提出了相同的意見。

如何既能減少傘面的阻力，又對傘的改變最小呢?我嘗試了不同的開孔方法、開孔形狀和開孔位置，在除濕機(jī)出風(fēng)口相當(dāng)于六七級風(fēng)的位置反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)傘面泄風(fēng)量的大小和開孔形狀的底部大小有關(guān)。三角形開孔成品字形布置既可以泄掉一部分風(fēng)，又能充分保持傘面的形狀；下層襯布面積要比傘面開孔面積稍大，這樣可以在泄風(fēng)的同時(shí)起到擋雨的作用(見圖4)。

最后的模型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了我的設(shè)計(jì)目標(biāo)：傘變得透氣了，傘內(nèi)外壓強(qiáng)平衡了，既能防雨、防曬又不會(huì)被風(fēng)吹得東倒西歪，也就減少了遇到大風(fēng)翻折過去的可能，非常實(shí)用。

最終完成的成品如圖5所示。此新型防翻折仿生傘與現(xiàn)在使用的傘相比，上、下兩層的傘布開孔的設(shè)計(jì)減少了傘內(nèi)外壓強(qiáng)差，易于平衡，在防雨、防曬的同時(shí)大大地減小翻折的可能，使撐傘變得省力多了，在大風(fēng)的情況下尤為實(shí)用。這種傘制作比較簡單，方便實(shí)用，它的設(shè)計(jì)改變了雨傘的一貫造型，使雨傘變得更美觀。

完善設(shè)想

如果這種雙層透氣設(shè)計(jì)運(yùn)用到雨衣或其他防護(hù)服面料上，它的透氣性也會(huì)非常實(shí)用。

專家評語

該項(xiàng)目通過設(shè)置減壓孔，并分別在傘的正、反兩面用鱗片結(jié)構(gòu)和引流層對減壓孔進(jìn)行遮擋，使傘同時(shí)具有雙向抗風(fēng)和擋雨功能。該作品構(gòu)思巧妙，使用方便，具有較高的創(chuàng)新性和實(shí)用性。研究過程比較嚴(yán)謹(jǐn)，完整性較好。