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一群嶄露頭角的工程師下週將首次在這個夏天在泳池中潛水、戲水和游泳。 他們與許多其他高中生和大學生之間的區別在於泳池:一個地面淡水池,位於馬里蘭州貝塞斯達的海軍水面作戰中心,長約 3,000 英尺(914.4 米),寬 51 英尺(15.5 米),深 22 英尺(6.7 米)。 這次活動的場合是今年的國際人力潛艇競賽。
來自世界各地的 21 支隊伍參賽,以確定誰的潛艇可以使用學生設計和製造的船體和推進系統最快地劃破水面。 每艘潛艇將有一到兩名駕駛員在船上,他們使用腳踏板或其他一些推進系統來引導他們的 vessel 最快地透過 328 英尺(100 米)的水下賽道。(一次只有一艘潛艇比賽。)
“我會有 300 個孩子在那裡,”比賽的首席裁判、水下研究與教育基金會 (FURE) 的主席克勞德·布蘭卡特說。FURE 是位於緬因州布倫瑞克的非營利組織,負責組織比賽並推廣海洋科學教育。“我想為打破 10 節 [時速 11.5 英里] 障礙的人頒發獎項。”
迄今為止,在比賽 20 年的歷史中,最快的速度出現在 2007 年的比賽中,當時魁北克大學的一支隊伍駕駛其 Omer 5 潛艇達到了 8.035 節的速度。
除了榮譽之外,比賽還向學生傳授了工程學的挑戰和回報。 新澤西州斯巴達高中的薩塞克斯縣技術學校的工程技術教師克里斯·蘭德說,學生可以學到的最重要的教訓之一是設計的重要性。 他說,如果這意味著[他們]第一次就能做對,他會給學生“額外兩個月的時間來設計東西”。
蘭德也是薩塞克斯技術團隊的專案導師,該團隊自 2003 年以來參加了每場比賽(比賽每隔一年舉行一次)。 蘭德的學生將比賽的準備工作作為他們的高年級專案,他對學生們致力於設計一艘潛艇印象深刻,其中一名或多名學生將在與大學生進行的實際比賽中駕駛該潛艇。 薩塞克斯技術學校是為數不多的參加比賽的高中之一。 學生駕駛員和支援潛水員必須獲得水肺潛水認證才能參加比賽。 蘭德本人是一名認證潛水員,也是美國海軍的前潛艇兵。
儘管該校在 2007 年的比賽創新類別中憑藉線性驅動推進系統獲得第一名,該系統將駕駛員的手臂和腿部的來回運動轉換為連續旋轉運動以推進潛艇,但這並不是一個非常有效的系統,並且該 vessel 的最高速度不到 1.7 節。
“今年唯一不變的是船體的形狀,”蘭德說。“去年,我們遇到了很多機械困難,無法讓船體達到速度。”
這次,推進系統依賴於經過驗證的腳踏車式腳踏板。 它們為水中的葉片提供動力,駕駛員可以調整葉片以減少阻力。“這是一個變槳距螺旋槳,就像腳踏車上的齒輪一樣,”蘭德說。 此外,所有控制裝置(包括方向舵)都由電子控制伺服系統啟用——很像可以透過操縱桿控制的遙控汽車。
蘭德的許多學生繼續學習工程學,他最自豪的事情之一是,這些學生中的大多數人在大學期間都沒有更換專業。“如果大學平均每年花費 35,000 美元,”他說,“讓學生知道他們想做什麼並且中途不改變主意,這有什麼價值呢?”
像往常一樣,蘭德的孩子們將面臨一個競爭激烈的領域,其中包括來自美國主要大學以及來自加拿大、英國、墨西哥和委內瑞拉的國際團隊的參賽作品。