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赛事介绍

INTRODUCTION

科普实验单元-风能利用命题

命题名称 命题说明 复赛评判标准
风能利用 自选材料设计并制作一个装置,使装置在逆风条件下完成负重前行 复赛:比较装置在相同逆风条件下负重前进的时间,用时短者取胜。
说明:此命题大学组、高中组队伍均可报名参加比赛

考察目标:机械结构设计、流体力学、创意及判断性思维、产品设计流程、动手能力、团队合作、自主学习、临场应变、项目管理、人际沟通。

风能利用科普实验比赛规则

1、命题背景

风能是地球表面空气流动所产生的动能,属于可再生能源。人类很早就开始利用风能,如利用风力提水、灌溉、磨面、舂米,用风帆推动船舶前进等。14世纪的欧洲,风车成为不可缺少的原动机,在荷兰风车先用于汲水,以后又用于榨油、锯木、纺织等。现在风能作为一种清洁的可持续能源,已经成为除水能外,技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业发展前景的发电方式。


2、命题介绍

要求参赛队伍自选材料设计并制作一个装置,使其可利用风能做到逆风行驶并负重,比赛分为初赛、复赛、决赛三个阶段。

初赛:自选材料设计并制作一个装置,使其可利用风能做到逆风行驶并负重。

复赛:将装置带到组委会指定地点参加比赛。比较装置在相同逆风条件下负重前进的速度,速度快者取胜。

决赛:将装置带到组委会指定地点参加比赛。比较装置在相同逆风条件下的动量,动量高者取胜。(动量P)


3、初赛

a)限制条件:

i.风能必须由固定风源提供。

ii.参赛队伍自行选择材料设计制作装置,自重不做限制。

iii.装置长宽高均不能超过1米,具体风能利用方式不做要求,但除去风源提供的风能,装置不得携带任何其他能源。

iv. 装置在行驶过程中不能改变尺寸。

v. 参赛设计作品不得抄袭,实验结果不得伪造,违者一经查实,将取消参赛资格。

vi.参赛作品无安全隐患。

b)作品提交(下载:初赛作品模板—风能利用

i.初赛由各校参赛团队自行开展。参赛团队在设计制作装置及进行测试的过程中,应对制作、实验过程进行拍摄,对实验数据进行记录,并完成《初赛作品模板》,实验结束后,将测试视频和《初赛作品模板》上传到大赛官方网站。

ii.《初赛作品模板》须按照要求填写,不可漏填、虚报等。

iii.参赛团队应遵循诚实守信原则,保证所提交内容均来自实验本身,保证数据真实。

c)入围标准:

评审委员会专家根据参赛队伍实验结果(综合考虑前行距离和负重结果)和作品设计结构,评选出入围队伍。


4、复赛

a)限制条件:

i.风能来自组委会统一提供的轴流风机,比赛过程中不得变更该风机位置、风机角度和风速。 轴流风机参数:输入功率≈245W;扇叶直径≈500mm;风量≈6500m³/h;风压≈165Pa;风机轴距地高度:0.5米。

ii. 参赛队伍自行选择材料设计制作装置,自重不做限制。

iii.装置长宽高均不能超过1米,具体风能利用方式不做要求,但除去风机提供的风能,装置不得携带任何其他能源。

iv.赛道由组委会统一制作,赛道长度2米,赛道宽度1.2米。赛道位于风源的正前方,平铺在地板上,风源距离赛道终点0.5米。

风能利用

v.装置在行驶途中不能改变尺寸。

vi.装置最前端必须从起跑线由静止状态出发,出发时选手不得以任何方式触碰比赛装置,直至完成比赛。

vii.当工作人员启动风机时,即开始计时;比赛装置的任意部分越过终点线时,即停止计时。

viii.装置上须设置40cm*40cm的平台用于安置承重杠铃片。

ix.参赛设计作品不得抄袭,实验结果不得伪造,一经查实,将取消参赛资格。

x.装置负重的杠铃片由组委会统一提供,规格为20kg的杠铃片1片。

xi.参赛作品无安全隐患。

b)复赛比赛:

i.比赛当日参赛队伍须携带制作完成的装置到现场比赛。

ii.各参赛队伍抽签决定比赛顺序,按顺序依次进行比赛。

iii.参赛队伍自行将比赛装置最前端摆放至指定起始位置。

iv.由工作人员启动风机并开始计时,比赛完成后,以装置负重完成赛道全程的时间作为当次成绩;每支队伍比赛时间为10分钟,10分钟内每队可进行3次测试,若3次测试都未完成比赛全程,则视成绩为0。

v.在完成赛道全程的前提下,取单次最好成绩作为比赛成绩。

c)评选标准:

所有参赛队伍比赛结束后,根据参赛队伍用时判定名次。若出现两队成绩相同者,装置自重较轻者取胜。


5、决赛

a)限制条件:

i.风能来自组委会统一提供的轴流风机,比赛过程中不得变更轴流风位置、角度和风速。轴流风机参数:输入功率≈245W;扇叶直径≈500mm;风量≈6500m³/h;风压≈165Pa;风机轴距地高度:0.5米。

ii.参赛队伍自行选择材料设计制作装置,自重不做限制。

iii.装置长宽高均不能超过1米,具体风能利用方式不做要求,但除去风机提供的风能装置不得携带任何其他能源。

iv.赛道由组委会统一制作,赛道长度2米,赛道宽度1.2米,安全线距离赛道0.2米。赛道位于风源的正前方,平铺在地板上,风源距离赛道终点0.75米。

风能利用 风能利用

v.装置在行驶途中不能改变尺寸。

vi.装置最前端必须从起跑线由静止状态出发,出发时参赛者不得以任何方式触碰比赛装置.直至完成比赛。

vii.当工作人员启动风机时,即开始计时;比赛装置的最前端越过终点线时,即停止计时。

viii.装置上须设置40cm*40cm的平台用于安置承重杠铃片。

ix.装置负重的杠铃片由组委会统一提供,规格为20kg的杠铃片共5片(直径40cm,厚度5.5cm),规格为10kg的杠铃片共5片(直径32cm,厚度4.5cm)。各参赛队伍可以自由选择杠铃片进行安全放置,但杠铃片重量不得低于30kg。

x.参赛作品无安全隐患。

b)决赛比赛

i.比赛当日参赛队伍携带制作完成的装置到现场比赛。

ii.各参赛队伍抽签决定比赛顺序,按顺序依次进行比赛。

iii.参赛队伍自行将比赛装置最前端摆放至指定起始位置。

iv.由工作人员启动风机并开始计时,比赛完成后,计算装置负重完成赛道全程的动量作为当次成绩;每支队伍比赛时间为10分钟,10分钟内每队可进行3次测试,若3次测试都未完成比赛全程,则视成绩为0。每次测试各参赛队伍可自由选择载重并完成杠铃片放置(不得低于30kg)。

v.在完成赛道全程的前提下,取单次最好成绩作为比赛最终成绩。

c)评选标准:

比赛完成后,根据参赛装置平均动量大小,判定名次。平均动量相同时,取自重轻的装置获胜。平均动量计算方法如下:设W是装置的载重量(kg),T是装置前进需要的时间(s),L是前进的距离(m)。

SOLVE FOR TOMORROW探知未来
2015年全国青年科普创新实验暨作品大赛风能利用命题背景

1、命题背景
首先风能是地球表面空气流动所产生的动能,属于可再生能源,此外人类很早就开始利用风能,如利用风力提水、灌溉、磨面、舂米,用风帆推动船舶前进等。14世纪的欧洲,风车成为不可缺少的原动机,在荷兰风车先用于汲水,以后又用于榨油、锯木、纺织等。现在风能作为一种清洁的可持续能源,已经成为除水能外,技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业发展前景的发电方式。

      

2、创新&改变
在前两届的大赛中,风能利用的命题是要求参赛选手自制一个风能提水装置。风能提水是一个已经很成熟的技术,人类很早就开始利用风能来提水灌溉,所以这个题目设计之初,更多考察的是参赛选手的动手能力,而对于创新思维只是停留在纸面上。新的一届比赛我们对命题做了全面升级,从全新的角度引领大家打开风能利用的创新思维。

      

据国外媒体报道,英国的一位动力工程师最近驾驶他设计制造的风力驱动车,在风速仅为每小时48.2公里的情况下,创造了每小时行驶202.9公里的最快世界纪录。(2009-04-01) 3、移动速度和风能的关系


      

4、风能的不同应用
混合动力汽车:中国农民唐正平(音译)用家中电器的零件制造了一辆风能电动车,而这则消息很快成为英国MSN的点击率最高的新闻。(2012年04月25日)

      

一辆德国制造的“疾风探险者”号风力汽车日前成功穿越广袤的澳大利亚大陆,沿途忍受酷热和寒冷天气,全部行程约5000公里。值得一提的是,一路上它主要以风力和风筝为驱动力(2011-2-18)



据国外媒体报道,英国的一位动力工程师最近驾驶他设计制造的风力驱动车,在风速仅为每小时48.2公里的情况下,创造了每小时行驶202.9公里的最快世界纪录。(2009-04-01)