Đó là Cao Thanh Đồng, Huỳnh Ngọc Hải, Nguyễn Thanh Nguyên, đề tài này vừa đoạt giải nhì tại Hội thi Intel ISEF toàn quốc năm 2011.
Đối với học sinh, xe đạp là phương tiện đi lại phổ biến để đến trường. Thế nhưng, vào mùa lũ loại phương tiện này cũng gặp khó khăn khi di chuyển nên đã làm ảnh hưởng khá nhiều đến việc học của học sinh.
"Trong một lần đi học và bị kẹt xe trên cầu An Cựu, em nhìn xuống dưới sông thì thấy đò di chuyển rất thoải mái. Từ đó em nghĩ tại sao mình không thiết kế một loại phương tiện vừa đi được trên cạn vừa đi được dưới sông để giải quyết tình trạng ách tắc giao thông. Thêm nữa, mỗi năm Huế bị lũ lụt rất nhiều, việc đến trường của học sinh rất khó khăn, nên thiết kế được một chiếc xe để có thể vừa đi được trên cạn vừa đi được dưới nước là rất thuận lợi để học sinh đến trường vào mùa lũ", Cao Thanh Đồng nói về ý tưởng.
Vật liệu để thiết kế bao gồm xe đạp đang sử dụng, hệ thống phao (là ống nước bằng nhựa cứng nổi trên mặt nước), lò xo, ốc vít, keo PVC, sơn... Guồng quay được làm bằng nhựa nối với trục của bánh sau giúp cho xe di chuyển dưới nước, có thể gấp lại khi di chuyển trên cạn (có thể thay nhựa bằng kim loại nhẹ). Còn bánh lái, thực chất là bánh trước của xe nhưng có thay đổi để có thể điều khiển được xe bằng cách sử dụng vành nhựa bọc như mũi thuyền thay cho tăm xe. "Khi di chuyển dưới nước, kết cấu cơ khí sẽ giúp đẩy phao ra; còn khi đi trên cạn, hệ thống phao sẽ được thu lại", Nguyễn Thanh Nguyên cho biết.
Nhóm bạn trẻ đã dựa vào định luật 3 Newton: Đối với mỗi lực tác động bao giờ cũng có một phản lực cùng độ lớn, nói cách khác, các lực tương tác giữa hai vật bao giờ cũng là những cặp lực cùng độ lớn và ngược chiều. "Khi đạp xe trên mặt nước, thông qua hệ thống truyền chuyển động của bánh xích làm bánh chủ động của xe đạp quay, tạo thành một lực tác động lên pê-đan. Lực này thông qua hệ thống bánh xích sẽ làm quay guồng. Khi guồng quay sẽ tác dụng lên mặt nước và ngược lại mặt nước sẽ tác dụng lại lên xe đạp làm xe chuyển động về phía trước", Cao Thanh Đồng phân tích.
|
|
|
|
Từ nguyên lý này, xe đạp đa năng sẽ hoạt động được trên cả 2 địa hình trên cạn và dưới nước. "Ở trên cạn, xe sẽ hoạt động như xe đạp bình thường bằng cách phao trước sẽ được tháo thanh giằng và nâng lên 1 góc từ 70 độ đến 80 độ so với mặt phẳng nằm ngang; trong khi đó, 2 thanh giằng ở phao phía sau cũng sẽ được tháo ra và quay lên một góc từ 90 độ đến 110 độ. Còn các bánh guồng sẽ được đặt nằm dọc trên giá kẹp guồng nên khi đi trên cạn sẽ làm giảm được lực đẩy của gió lên các bánh guồng", Huỳnh Ngọc Hải cho biết nguyên lý hoạt động của xe khi di chuyển trên cạn.
Ngược lại, khi di chuyển xe ở dưới nước, xe sẽ hoạt động bằng cách đạp pê-đan làm quay bánh xe sau và các bánh guồng lúc này được đặt nằm ngang sẽ tạo ra một lực đẩy khiến xe chuyển động về phía trước. "Phao phía trước sẽ được hạ xuống và được chống bởi 1 thanh giằng ở mũi phao giúp cố định. Phao phía sau sẽ được hạ nằm ngang và sẽ được chống bởi 2 thanh giằng ở mỗi bên phao, các thanh giằng sẽ được cố định ở 2 đầu phao giúp phao được cân bằng trong khi đi. Khi xe di chuyển ở dưới nước, phao sẽ nổi khoảng 2/3 so với mặt nước nên xe sẽ giảm được lực cản của nước", Huỳnh Ngọc Hải cho hay.
Qua thử nghiệm nhiều lần dưới nước tại các hồ bơi và trên sông Hương, nhóm cho biết xe có thể di chuyển dễ dàng, nhẹ nhàng. Thế nhưng, do xe được thiết kế bằng các vật liệu tự chế, khó gia công nên hình dáng xe cồng kềnh dẫn đến khó điều khiển, tốc độ di chuyển dưới nước của xe còn chậm (khoảng 6 km/giờ)... Hơn nữa, do kết cấu xe được cải tạo lại nên chỉ có thể di chuyển ở những vùng nước tương đối phẳng lặng, không có sóng lớn hay gió mạnh; khó di chuyển trên cạn do dễ bị cản và phải thực hiện tháo lắp khá phức tạp... "Tương lai, nhóm sẽ nghiên cứu để chuyển đổi nguyên vật liệu của phao và khung xe từ nhựa PVC sang sử dụng composite bền và nhẹ hơn, thuận tiện cho việc di chuyển. Qua đó, cải tiến các tính năng chính như nâng cấp tốc độ, tăng tải trọng của xe từ 80 kg lên 120 kg...", Nguyễn Thanh Nguyên cho hay.
Minh Phương
Bình luận (0)