闲来无事，翻出过去给儿子做的家庭作业的照片了，给大家说说吧。
不知你们有这样的经历不：老师布置各式各样的花式家庭作业，然后基本都是家长完成。。。虽然我知道家长代工并不好。
这次，老师的作业是：做个“重力船”。
要求：
1. 船身不长于30厘米；
2. 用自身携带的水，排水为动力前进，水量300毫升，例如300毫升的一次性茶杯。
3. 能在户外水池运行，以前进距离最远者为胜。
好吧，破题：
利用船自带的水排水做动力，就是利用排水的作用力推动船身。
牵涉几个问题：
A，水箱要尽可能的高些，这样才有足够的势能转化为动能；
B，排水管喷水角度尽量水平，这样所有的动能才能转化为水平推力，Y轴矢量为0最佳；
C，船身要自重足够轻；
D，船体形状要流线型，减小阻力；
E，船体要足够稳定，足以支撑并抵抗高处的水箱摇摆问题；
F，有一定的抗风能力，能保持直行；
G，水管直径不能太大，或太小；
开始也没太当回事，简单想了下这些要求，打算糊弄过去算了。
我的首次制作方案为用泡沫做船体，双体结构，这样才足够稳定，阻力也小，比一艘胖胖的大船肯定要阻力小。
找来大泡沫，一次性杯子，PVC排水管，内径4mm。两张卡片做舵，两根地板螺丝做舵的轴。
用10mm宽1.5mm厚的铝板做支架，连接两个船体，黑色的AB胶粘的框架。
泡沫约15mm厚，在下部泡沫上开槽，铝板框架嵌入，里面双面胶固定铝框。
再削了两个一样的船体上盖，也是将近15毫米厚，用双面胶把上下两部分船体粘合起来。这样的船身会刚性比较好，重量也算比较轻了。
船底部也修下，流线型。
用1.5平方的电线，折了个支架，把杯子放上，拿浴缸里先试试，看看重心位置，还有大约水杯的高度。我基本设计高度为等边三角形。
舵用螺丝装上，杯底戳洞，插入水管，水管固定在铝框上，电线留长点是为了矫正喷水口角度的。
成品能跑直线，差不多从浴缸里跑一下是没问题的了，呵呵，交差了！晚上折腾的东西。
给儿子把船打箱带走，怕碰坏了，以为没事了呢。谁知，儿子放学回来说，老爸，这个船老师说不错，就是排水略微快了些。。。下周要参加学校的比赛。。。哦，我的天呐，这不是要重搞得节奏？这玩意去比赛，显然是不行的。我在文章开头就列出了几点分析了，看来是不好好改进下是不行了，东西不好的话，咱丢不起那人啊。
我们一点一点来分析，改进吧。
总体结构没问题，稳定度够，可以确定双体船结构不变；
重量，哪里可以减？铝板，电线，舵轴，都是金属，都必须减。
喷水管也可以改进，要可调排水量。
上碳纤，这个轻，强度足够高，1.5直径的碳纤棒。手头正好有这个。
吸管，嘿嘿，想不到吧？足够轻，强度也足够。这牌子挺不错的，吸管比较厚实，硬度够。
妙处在这里，这个是可以折弯并且定型的吸管，有用！
碳纤，老规矩，用AB胶固定，做成框架，中间的斜线很重要，可以保持整个矩形结构非常稳固。
吸管接起来，用胶带固定在碳纤框架上。这里要计算好位置的，吸管的可折弯位置要预留好（红圈里），等下向上折起即可，做杯子支架。
看，明白了吧？和上次一样，船体泡沫开槽，嵌入框架和吸管支架，吸管折弯，穿出来。里面都是双面胶固定。船身还是30毫米左右厚。太薄也不行。
侧面看看，很贴合吧？基本无缝，这就是开槽的必要性。
来称个体重：26克。还行，肯定比以前轻多了。
做杯子支架，易拉罐的皮剪的，很薄。把吸管头开槽，嵌入杯托。胶带粘下即可。
另外，我略微升高了支架高度，你可以看到支架上部我是拼接了的。两根吸管之间用短吸管插在里面做内衬，增加强度，外面胶带缠一下即可。这样是能可以增加一点。
舵，沿用了第一版的，没变，订书机大法，呵呵。不过不再使用铁螺丝做轴了，还是碳纤，卡对折，这好可以夹紧碳纤棒，还可以调节～这个结构不改了。但是，双舵改单舵了，减重。
杯子放上，装管子试试～
这里有一处亮点，一处知识点：
亮点是那个小螺丝，呵呵，要调节水量，细管子也不好找啊，咋办呢？我于是想到了调节螺丝的思路，用个螺丝，拧上，进入的深浅决定了出水量！有创意吧？哈哈
知识点是：最速降线问题，就是摆线问题。在一个斜面上，摆两条轨道，一条是直线，一条是曲线，起点高度以及终点高度都相同。两个质量、大小一样的小球同时从起点向下滑落，曲线的小球反而先到终点。这是由于曲线轨道上的小球先达到最高速度，所以先到达。然而，两点之间的直线只有一条，曲线却有无数条，那么，哪一条才是最快的呢？这条最速降线就是一条摆线。
摆线被定义为，一个圆沿一条直线运动时，圆边界上一定点所形成的轨迹。最速降线就是摆线，只不过在最速降线问题中，这条摆线是上、下颠倒过来的罢了。
为啥要说这个？因为我的排水管要尽量走摆线形状才最科学！
舵，最佳位置应该在排水管出口后方，但是船身长度所限，我不得不增加了一根碳纤棒，固定舵和排水管。
下水～调节好流速螺丝，收工～
我还是比较满意这个作品的，又折腾了一个周末。。。等AB胶干最费功夫了。
儿子很高兴得拿去学校显摆了，得奖是完全没有悬念的，呵呵，碳纤做船玩，在他们学校里应该没有第二个。
其实船体我本来也想改，想用碳纤加蒙皮结构做的，阻力会非常低，时间有限，估计周末难以完成的，只好作罢了。
我喜欢做得更好！
谢谢观赏！
