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150多年來,紐約市的庫珀聯盟科學與藝術促進會(更常被稱為庫珀聯盟學院)每年都會以一個年度活動 展示學生在藝術、建築和工程領域的專案來結束學年。今年展出的300多個專案中,有幾項是由學生設計和建造的發明,展示了他們對社會未來技術需求和期望的深刻理解。這些發明包括一輛帶有飛輪的腳踏車、一個波浪能轉換器和一個移動迷你機器人。
該校將尼古拉斯·斯特凡諾獎頒發給麥克斯韋·馮·斯坦,以表彰他傑出的機械工程畢業設計專案——飛輪腳踏車。這輛腳踏車(見下方影片)使用旋轉飛輪來回收制動過程中損失的能量,以便稍後回收以提高速度。馮·斯坦表示,當騎車人需要減速時,飛輪可以暫時儲存來自腳踏車的動能。儲存在飛輪中的能量可以用來幫助騎車人恢復到巡航速度。這樣,騎車人就回收了通常在制動過程中損失的能量。除了提高能源效率外,配備飛輪的腳踏車騎起來更有趣,因為騎車人有能力提高速度,他補充道。
馮·斯坦的發明採用了一個來自汽車發動機的6.8公斤飛輪,安裝在腳踏車車架上。飛輪通過後輪中的無級變速器驅動。在充電過程中,變速器被換擋以增加飛輪速度與腳踏車速度的比率。在加速過程中,變速器被換擋以降低飛輪速度與腳踏車速度的比率。騎車人可以在減速或下坡時為飛輪充電,並在加速或上坡時加速腳踏車。飛輪提高了最大加速度,並在速度在每小時20至24公里之間的騎行過程中節省了10%的踏板能量。
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哈羅德·S·戈德堡工程技術領導力獎頒發給了查爾斯·卡內帕,以表彰他的海洋波浪能轉換器。卡內帕還獲得了該校的威廉·C·和埃斯特·霍夫曼·貝勒土木工程獎,他與庫珀聯盟學院的工程系學生馬蒂亞斯·加里巴利德、丹尼爾·納什和雅各布·普雷斯基合作設計了他們的波浪能轉換器,使波浪推動的襟翼始終與波浪的前進方向正交。這樣,最大的扭矩不斷地傳遞到裝置的驅動軸,並捕獲最大的功率。
卡內帕和他的團隊是學術界和工業界眾多開發技術的團隊之一,這些技術可以將波浪能轉化為可再生能源,以減少世界對化石燃料的依賴。例如,美國能源部正在資助一個專案,該專案由海洋電力技術公司領導,利用該公司的浮標捕獲俄勒岡州海岸附近的波浪能。同樣,總部位於愛丁堡的佩拉米斯波浪能公司正在與瑞典公用事業公司Vattenfall合作,在蘇格蘭設得蘭群島附近安裝佩拉米斯蛇形波浪能轉換器,以為當地26,000戶家庭供電。
尼古拉斯·王和哈迪·賈邁勒獲得了威爾遜·G·亨特獎,該獎項頒發給機械工程專業畢業生,以表彰其在學業中的總體工程卓越表現。王與庫珀聯盟學院的學生莉莉·埃爾利希和大衛·伊塞萊合作設計並製造了Mojo-Robo坦克機器人,這是一種專門發射乒乓球的自主裝置。王還參與了庫珀聯盟學院的互動燈光室專案,他是電子“螢火蟲”裝置的主要設計師,這些裝置旨在教育和娛樂兒童,特別是那些失聰和聽力障礙的兒童。每個螢火蟲都是一個獨立的電路板,可以與其附近磁性牆上排列的其他螢火蟲實現閃爍同步。
賈邁勒與同學薩曼·法裡德合作開發了一種可重構模具,他們希望這將有助於發明家和工業界快速生產用於構建原型裝置的小批次定製零件。可重構模具類似於PinArt玩具,它使用可以來回移動的小針來建立一個空腔,以適應預定義的形狀,例如人的手。賈邁勒和法裡德的模具沒有使用針,而是使用了可以根據發明家的需求(使用軟體)進行調整的銷釘。