人力潜艇——启动你的“引擎”

学生潜艇员聚集在马里兰州的海军水面作战中心,参加一场比赛,这场比赛旨在测试他们的工程技能——以及在水下踩踏板的能力

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一群崭露头角的工程师下周将首次在这个夏天在泳池中潜水、戏水和游泳。 他们与许多其他高中生和大学生之间的区别在于泳池:一个地面淡水池,位于马里兰州贝塞斯达的海军水面作战中心,长约 3,000 英尺(914.4 米),宽 51 英尺(15.5 米),深 22 英尺(6.7 米)。 这次活动的场合是今年的国际人力潜艇竞赛

来自世界各地的 21 支队伍参赛,以确定谁的潜艇可以使用学生设计和制造的船体和推进系统最快地划破水面。 每艘潜艇将有一到两名驾驶员在船上,他们使用脚踏板或其他一些推进系统来引导他们的 vessel 最快地通过 328 英尺(100 米)的水下赛道。(一次只有一艘潜艇比赛。)

“我会有 300 个孩子在那里,”比赛的首席裁判、水下研究与教育基金会 (FURE) 的主席克劳德·布兰卡特说。FURE 是位于缅因州布伦瑞克的非营利组织,负责组织比赛并推广海洋科学教育。“我想为打破 10 节 [时速 11.5 英里] 障碍的人颁发奖项。”

迄今为止,在比赛 20 年的历史中,最快的速度出现在 2007 年的比赛中,当时魁北克大学的一支队伍驾驶其 Omer 5 潜艇达到了 8.035 节的速度。

除了荣誉之外,比赛还向学生传授了工程学的挑战和回报。 新泽西州斯巴达高中的萨塞克斯县技术学校的工程技术教师克里斯·兰德说,学生可以学到的最重要的教训之一是设计的重要性。 他说,如果这意味着[他们]第一次就能做对,他会给学生“额外两个月的时间来设计东西”。

兰德也是萨塞克斯技术团队的项目导师,该团队自 2003 年以来参加了每场比赛(比赛每隔一年举行一次)。 兰德的学生将比赛的准备工作作为他们的高年级项目,他对学生们致力于设计一艘潜艇印象深刻,其中一名或多名学生将在与大学生进行的实际比赛中驾驶该潜艇。 萨塞克斯技术学校是为数不多的参加比赛的高中之一。 学生驾驶员和支援潜水员必须获得水肺潜水认证才能参加比赛。 兰德本人是一名认证潜水员,也是美国海军的前潜艇兵。

尽管该校在 2007 年的比赛创新类别中凭借线性驱动推进系统获得第一名,该系统将驾驶员的手臂和腿部的来回运动转换为连续旋转运动以推进潜艇,但这并不是一个非常有效的系统,并且该 vessel 的最高速度不到 1.7 节。

“今年唯一不变的是船体的形状,”兰德说。“去年,我们遇到了很多机械困难,无法让船体达到速度。”

这次,推进系统依赖于经过验证的自行车式脚踏板。 它们为水中的叶片提供动力,驾驶员可以调整叶片以减少阻力。“这是一个变桨距螺旋桨,就像自行车上的齿轮一样,”兰德说。 此外,所有控制装置(包括方向舵)都由电子控制伺服系统启用——很像可以通过操纵杆控制的遥控汽车。

兰德的许多学生继续学习工程学,他最自豪的事情之一是,这些学生中的大多数人在大学期间都没有更换专业。“如果大学平均每年花费 35,000 美元,”他说,“让学生知道他们想做什么并且中途不改变主意,这有什么价值呢?”

像往常一样,兰德的孩子们将面临一个竞争激烈的领域,其中包括来自美国主要大学以及来自加拿大、英国、墨西哥和委内瑞拉的国际团队的参赛作品。

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