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降落傘之設計
一、設計理念-
(1)以風箏為構思藍圖:將降落傘的設計以風箏為標準,風傘是一個質量很輕的平面狀物體,由於平面的關係可以使風箏與風產生最大的接觸面積,因此產生最大浮力,使風箏可以在空中飛而不會墜落,基於這個理念我決定以風箏的方式製作降落傘。
(2)降落傘的重量<150g:基於降落傘的重量(降落傘的重量+重物的重量)越重墜落的速度越快的原理,可以知道降落傘的重量越輕,便能使降落傘的墜落速度越慢,於是降落傘的材料應採用質量輕的東西,例如:塑膠、紙、或木頭,因為這些材料可使降落傘有較大的空氣浮力,所以將降落傘的重量限制於150公克,以免重量過重。
二、設計計畫-
(1)降落傘的材料:以塑膠袋、綿線、吸管、膠帶、木頭、紙等輕重量物質為材料。
(2)設計圖:
A.設計圖以設計理念(風箏)與降落傘基本特性為構圖條件。
B.由於降落傘為平衡降落的工具,平衡也是關鍵之一,所以將降落傘設計為圓形而不是如同風箏的方形。
C.為了降落傘在降落時,使傘面撐起來,產生最大浮力,讓降落傘發揮最功效,必須製作像風箏般的支撐架。
(3)製作方法:用塑膠袋剪一個以半徑66cm為大小的圓形,在圓形上畫線,定出繩索安置的地方與支持桿的位置,再來將傘面穿洞,綁上繩索,並將吸管製成的支持桿,用膠帶固定於傘面上,最後將繩索套在瓶子上就完成降落傘的製作。
三、實驗結果-
實驗為此次實作最重要的部份,只有從不同的試驗中,才能有不斷的改良與進步,所以我做了許多以半徑19cm、33cm等小型傘為試驗傘,藉由實驗找到最適當的方法。
(1)繩索試驗-
測試傘所須要的繩索數目:測驗4條、8條、16條,結果以四條繩索為最佳,因為四條繩索能使降落傘產生最佳的平衡感,並能使傘面充分張開。
(2)支持桿試驗-
A.選擇支持桿的排列方式:十字形、x字形、八卦形,結果十字形以為最佳,因為十字形能使傘面充分張開,所需的材料最少產生的重量最輕。
B.選擇支持桿的材料:吸管、鐵絲、木頭,結果以吸管為最佳,鐵絲、木頭的重量較重,彈性也較差,不如吸管柔軟,若以吸管為支持桿的材料,便能使傘面充分張開,並且在張開時讓傘面負有韌性,不至於過於僵硬。
(3)重物位置試驗-
A.高度h:重物放置的高度如果過高,會使傘面不能充分張開;如果過低,會使重物更快接近地面,或使繩索產生糾結,造成失去平衡。經過測試後,以半徑為繩索長最適當。
B.中心點:重物放置的位置必須於傘的中心點,才不會造成偏左偏右的失誤,所以我用活繩結套住瓶子的瓶頸,可以調整出適當的繩長,讓降落傘能垂直降落,不會失去平衡。此外,用活繩結套住瓶子,可以不用加裝置物的籃子,減少重量的增加。