CN105139723B - 带压力表的橡胶塞发射一体尾翼式直喷水火箭 - Google Patents

带压力表的橡胶塞发射一体尾翼式直喷水火箭 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带压力表的橡胶塞发射一体尾翼式直喷水火箭，包括发射筒与火箭体，发射筒上部设有螺纹配合的发射盖，发射盖中有锥形橡胶塞，旋紧发射盖可实现密封；发射筒内壁光滑并连接有压力表；火箭体上部有塑胶椭球体，椭球体下部牢固密闭连接外管，外管内部有中心气管，中心气管插入椭球体内，中心气管非全接触式的同轴嵌入外管，形成压缩空气与加压水进入的拉法尔曲面扩张室，气水混合体通过火箭的下部喷口高速喷射；外管下部的外壁上设有一体尾翼。本发明巧妙实现了压力发射与一级压缩空气弹射飞行；二级喷射飞行巧妙模拟了火箭的二级点火飞行，具有良好的可操作性与科学探索益智特性，是实用性很强的教具和玩具。

Description

带压力表的橡胶塞发射一体尾翼式直喷水火箭
技术领域
本发明涉及一种教具或玩具，具体指带压力表的橡胶塞发射一体尾翼式直喷水火箭。
背景技术
火箭是科技发展到一定程度的产物，其出现已有上百年的历史，火箭的发射包含了十分复杂的动力学过程，也是物理原理的充分发挥和应用。
因此，为了学习火箭发射的工作原理，有必要制作一种教具或玩具式的火箭，使其在低成本发射的条件下就可以充分模拟火箭发射的工作原理，让学生和孩子在玩的过程中学习火箭发射的物理工作原理，激发学习兴趣，也可以增强娱乐性。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，提供一种巧妙应用拉法尔喷管工作原理进行气水喷射的教具或玩具式火箭，这种火箭具有结构简单、实施成本低的特点，特别适合做教具或玩具使用。
为克服现有技术的不足，本发明采取以下技术方案：
一种带压力表的橡胶塞发射一体尾翼式直喷水火箭，包括发射筒与火箭体，其特征在于：发射筒上部设有螺纹配合的发射盖，发射盖中有锥形橡胶塞，旋紧发射盖可实现密封，当发射筒内压力足够大时，锥形橡胶塞可以爆喷打开，并能反复组装使用；发射筒内壁光滑并连接有压力表，下部设有气嘴输入压缩空气，发射筒下部设有定位中心桩对置入火箭的下部喷口进行嵌套式中心定位；火箭体上部有塑胶椭球体，在光滑的发射筒内能进行微间隙密闭活塞式滑行，塑胶椭球体上部中间位置有通孔与单向阀片，通孔可以实现进气与灌水，单向阀片可以进行单向控制并在正压条件下实现关闭密封，类似篮球气嘴；椭球体下部牢固密闭连接外管，外管内部有中心气管，中心气管插入椭球体内，椭球体通孔处塑胶的收缩弹力将中心气管微张力关闭实现密封衔接，有内压时可以导通；外管下部为内壁先扩张再缩小的气水喷管，中心气管下端为圆锥形，并设有小孔为压缩空气喷口，中心气管非全接触式的同轴嵌入外管，形成外管内与中心管间锥筒状节流水通道和拉法尔曲面扩张室，拉法尔曲面扩张室同时是压缩空气与加压水进入的混合室，气水混合体通过火箭的下部喷口高速喷射；外管下部的外壁上设有一体尾翼。
所述发射筒由三角形发射架固定支撑。
本发明主要是通过灵活应用拉法尔喷管工作原理来进行气水火箭的优化设计，以实现气水火箭能飞得更高。
拉法尔喷管的工作原理是这样的：带喉管的喷管，当压缩气体先由截面较大的管部位逐步进入最狭小的喉部过程遵循经典的流体力学，截面变小流速增加、阻力也大幅迅速增加，形成一种气体节流流动，但压缩气体通过喉部最小截面后进入截面逐步扩大的扩张管部分，由于压缩气体的降压膨胀，气体不再遵循经典流体力学，而是可以以很高的速度由扩张管喷出，如果压缩气体压力足够高且喷管结构合理，气体能以超音速从喷口喷出。拉法尔喷管工作原理应用于喷气飞机与火箭，大幅提升了喷气发动机的效率与功率，实现了航天、航空科技的飞越。
本发明是应用拉法尔喷管的工作原理进行气水混合高速喷射，可实现最合理的能量转化，使火箭飞行的很高，其工作过程是这样的：
1、将火箭体的椭球体灌入适量水，水位最高不超过中心气管上口，装配并调整好垂直度就能连接气嘴进行压缩空气的输入，此时发射筒与火箭体内会逐步充满压缩空气；
2、当压力上升到使锥形橡胶塞爆喷打开时，火箭椭球体前端的气压瞬间降为大气压，椭球体下部压缩空气则迅速如同炮弹发射一样，将火箭体爆发射出，阀片在内压作用下会迅速关闭，实现一级发射；
3、一体尾翼能控制火箭稳定飞行，同时椭球体内压缩空气通过中心气管下端喷口喷出，压缩空气驱动椭球体内的蓄水通过椭球体与中心气管间弹性张开间隙进入外管向下输送，最后从下端锥筒状节流通道一起进入混合室，由于拉法尔效应，压缩空气膨胀驱动气水混合并高速从喷口喷射而出，获得强力反冲动力，实现水火箭的二级动力喷射，使之飞得更高。
为了将箭体内压缩空气势能最有效地转化为喷射动力，气水同时喷完是最理想的状态；管路节流能使气水最佳比例混合喷射，可以实现最高效率与强劲动力飞行，支持飞得更高、更远。
与现有技术相比，本发明的有益效果还在于：
巧妙实现了压力发射与一级压缩空气弹射飞行；二级喷射飞行巧妙模拟了火箭的二级点火飞行；还巧妙融合了经典的拉法尔喷管原理来提升实验水平和提升学生对科学的感悟，使火箭飞得更高、更远；对橡胶塞通过蘸水或涂抹肥皂水进行润滑可以改变喷出摩擦力来调节爆喷压力。
本发明装置结构简单、可靠、巧妙、成本低，具有良好的可操作性与科学探索益智特性，是实用性很强的教具和玩具。
附图说明
图1是本发明的平面结构示意图。
图2是尾翼的结构示意图。
图3是喷管的局部放大图。
图中各标号表示：
1、橡胶塞；2、发射盖；3、螺纹配合；4、通孔；5、单向阀片；6、中心气管；7、发射筒；8、塑胶椭球体；9、外管；10、尾翼；11、发射架；12、气水喷管；13、定位中心桩；14、气嘴；15、拉法尔曲面扩张室；16、气水混合喷口；17、压缩空气喷口；21、压力表。
具体实施方式
现结合附图，对本发明进一步具体说明。
如图1、图2和图3所示带压力表的橡胶塞发射一体尾翼式直喷水火箭，包括发射筒7与火箭体，发射筒上部设有螺纹配合3的发射盖2，发射盖2中有锥形橡胶塞1，旋紧发射盖2可实现密封，当发射筒7内压力足够大时，锥形橡胶塞1可以爆喷打开，并能反复组装使用；发射筒7内壁光滑并连接有压力表21，下部设有气嘴14输入压缩空气，发射筒7下部设有定位中心桩13对置入火箭的下部喷口16进行嵌套式中心定位；火箭体上部有塑胶椭球体8，在光滑的发射筒7内能进行微间隙密闭活塞式滑行，塑胶椭球体8上部中间位置有通孔4与单向阀片5，通孔4可以实现进气与灌水，单向阀片5可以进行单向控制并在正压条件下实现关闭密封，类似篮球气嘴；椭球体8下部牢固密闭连接外管9，外管9内部有中心气管6，中心气管6插入椭球体8内，椭球体通孔处塑胶的收缩弹力将中心气管6微张力关闭实现密封衔接，有内压时可以导通；外管9下部为内壁先扩张再缩小的气水喷管12，中心气管6下端为圆锥形，并设有小孔为压缩空气喷口17，中心气管6非全接触式的同轴嵌入外管9，形成外管内与中心管间锥筒状节流水通道和拉法尔曲面扩张室15，拉法尔曲面扩张室15同时是压缩空气与加压水进入的混合室，气水混合体通过火箭的下部喷口16高速喷射；外管9下部的外壁上设有一体尾翼10。
所述发射筒7由三角形发射架11固定支撑。
本发明是应用拉法尔喷管的工作原理进行气水混合高速喷射，可实现最合理的能量转化，使火箭飞行的很高，其工作过程是这样的：
1、将火箭体椭球体8灌入适量水，水位最高不超过中心气管6上口，装配并调整好垂直度就能连接气嘴14进行压缩空气的输入，此时发射筒7与火箭体内会逐步充满压缩空气；
2、当压力上升到使锥形橡胶塞1爆喷打开时，火箭椭球体8前端的气压瞬间降为大气压，椭球体下部压缩空气则迅速如同炮弹发射一样，将火箭体爆发射出，阀片5在内压作用下会迅速关闭，实现一级发射；
3、一体尾翼10能控制火箭稳定飞行，同时椭球体内压缩空气通过中心气管下端喷口17喷出，压缩空气驱动椭球体8内的蓄水通过椭球体与中心气管间弹性张开间隙进入外管9向下输送，最后从下端锥筒状节流通道一起进入混合室15，由于拉法尔效应，压缩空气膨胀驱动气水混合并高速从喷口16喷射而出，获得强力反冲动力，实现水火箭的二级动力喷射，使之飞得更高。
为了将箭体内压缩空气势能最有效地转化为喷射动力，气水同时喷完是最理想的状态；管路节流能使气水最佳比例混合喷射，可以实现最高效率与强劲动力飞行，支持飞得更高、更远。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种带压力表的橡胶塞发射一体尾翼式直喷水火箭，包括发射筒与火箭体，其特征在于：发射筒上部设有螺纹配合的发射盖，发射盖中有锥形橡胶塞，旋紧发射盖可实现密封，当发射筒内压力足够大时，锥形橡胶塞可以爆喷打开，并能反复组装使用；发射筒内壁光滑并连接有压力表，下部设有气嘴输入压缩空气，发射筒下部设有定位中心桩对置入火箭的下部喷口进行嵌套式中心定位；火箭体上部有塑胶椭球体，在光滑的发射筒内能进行微间隙密闭活塞式滑行，塑胶椭球体上部中间位置有通孔与单向阀片，通孔可以实现进气与灌水，单向阀片可以进行单向控制并在正压条件下实现关闭密封；椭球体下部牢固密闭连接外管，外管内部有中心气管，中心气管插入椭球体内，椭球体通孔处塑胶的收缩弹力将中心气管微张力关闭实现密封衔接，有内压时可以导通；外管下部为内壁先扩张再缩小的气水喷管，中心气管下端为圆锥形，并设有小孔为压缩空气喷口，中心气管非全接触式的同轴嵌入外管，形成外管内与中心气管间锥筒状节流水通道和拉法尔曲面扩张室，拉法尔曲面扩张室同时是压缩空气与加压水进入的混合室，气水混合体通过火箭的下部喷口高速喷射；外管下部的外壁上设有一体尾翼。
2.根据权利要求1所述带压力表的橡胶塞发射一体尾翼式直喷水火箭，其特征在于：所述发射筒由三角形发射架固定支撑。
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