CN106297524A - 一种模拟火箭发射装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟火箭发射装置及其工作方法，包括：火箭模型，所述火箭模型通过滑轨被垂直运输至发射塔，发射塔上的摆杆机构合拢固定火箭模型，摆杆机构打开，火箭模型点火升空，电脑和投影仪播放的视屏画面与火箭模型运动同步进行，接着播放后续火箭空中画面。本发明能够完全展示了火箭发射的全过程，整个装置体积小便于观察，近距离观察火箭的发射过程，能进行重复演练，便于对发射过程进行重复、深度的观察和讲解，火箭模型能分步进行，可适时的停顿讲解。

Description

一种模拟火箭发射装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种在科教试验和娱乐活动中使用的模拟装置。更具体地说，本发明涉及一种用于科教试验的模拟火箭发射装置及其工作方法。

背景技术

火箭是以热气流高速向后喷出，利用产生的反作用力向前运动的喷气推进装置。它自身携带燃烧剂与氧化剂，不依赖空气中的氧助燃，既可在大气中，又可在外层空间飞行。火箭在飞行过程中随着火箭推进剂的消耗，其质量不断减小，是变质量飞行体。现代火箭可用作快速远距离运送工具，如作为探空、发射人造卫星、载人飞船、空间站的运载工具，以及其他飞行器的助推器等。如用于投送作战用的战斗部，便构成火箭武器。火箭目前是唯一能使物体达到宇宙速度，克服或摆脱地球引力，进入宇宙空间的运载工具，而火箭的速度是由火箭发动机工作获得的。

但现有的教学演示设备中没有模拟火箭发射的装置，首先火箭体积庞大和点火发射产生大量的热量，无法近距离观察火箭的发射过程；其次火箭发射技术复杂，不能进行重复演练，无法对其发射过程进行重复、深度的观察和讲解；再者火箭发射过程连续有序进行，不能分步进行，不合适适时的停顿讲解。终上所述无法对运动过程作清楚的讲解，学生无法了解和分析火箭的发射过程，如何在教学的过程中，让学生了解火箭的运动过程是急需解决的问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺陷，公开了一种模拟火箭发射装置及其工作方法。

本发明的一个目的在于，设计出一种操作方便，能够重复演练火箭发射，便于对火箭发射作深度剖析和讲解的装置。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种模拟火箭发射装置，包括：

地台，其上表面平铺滑轨，靠近滑轨一端的地台上安装发射塔，所述滑轨上滑动安装滑台；

传感器，其用于检测滑块在滑轨上的位置信号，并将信号传递给微电脑控制器，所述滑轨上安装若干个传感器；

微电脑控制器，其用于接收传感器的位置信号，控制滑台进退，摆杆机构的开合以及火箭模型升降；

步进电机，其用于执行微电脑控制器的控制指令，控制滑台进退，所述滑轨一端固定步进电机，另一端安装滚轮，所述步进电机主轴通过传动带与滚轮传动连接，所述传动带固定连接在滑台上；

直线电机，其用于执行微电脑控制器的控制指令，控制摆杆开合和火箭模型升降，所述火箭模型的下端安装在直线电机的主轴上，所述直线电机垂直安装在滑台上，所述发射塔的一侧面上安装摆杆机构，摆杆机构用于抓住和释放火箭模型；

控制器，其用于接收微电脑控制器的指令信号控制步进电机主轴的转动时间；

电脑，其用于视频同步播放火箭升空画面；

投影仪，其用于接收电脑的火箭升空画面进行放大投影。

优选的是，还包括：

发射灯，其用于火箭发射时模拟火箭尾部喷射的火光，所述发射灯安装在火箭模型内部；

烟雾机，其用于火箭发射时模拟火箭尾部喷射的烟气，所述烟雾机安装在靠近火箭模型尾部的滑轨上；

LED显示屏，其用于为发射作出准确的倒计时；

其中，所述微电脑控制器控制LED显示屏进入发射倒计时，倒计时结束，再打开发射灯和烟雾机。

优选的是，还包括：

照明灯，其用于照亮发射塔，所述照明灯安装在发射塔上，所述微电脑控制器打开照明灯。

优选的是，所述摆杆机构由固定板、直线电机、连杆、齿轮、转轴和摆杆构成，所述固定板上安装直线电机和两个啮合的齿轮，每个齿轮中心均垂直固定转轴，转轴转动安装在固定板上，每个转轴上固定摆杆，所述直线电机的主轴通过连杆与齿轮联动，在直线电机主轴的伸缩运动下，实现摆杆的开合。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，还提供了一种模拟火箭发射装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤一、电脑和投影仪播放火箭发射视屏画面；

步骤二、微电脑控制器控制步进电机转动，微电脑控制器根据滑轨上的传感器信号将滑轨上的火箭模型运输至发射塔上的摆杆机构，此时步进电机停止转动，微电脑控制器再控制直线电机主轴伸出，摆杆机构合拢；

步骤三、微电脑控制器控制直线电机主轴缩回，摆杆机构打开，微电脑控制器控制LED显示屏倒计时准备发射；

步骤四、待LED显示屏倒计时结束，微电脑控制器打开烟雾机和发射灯；

步骤五、微电脑控制器控制直线电机主轴伸出，火箭模型上升，完成火箭模拟发射。

优选的是，所述电脑和投影仪播放的视屏画面与火箭模型运动同步进行。

本发明至少包括以下有益效果：由于火箭模型通过滑轨被垂直运输至发射塔，发射塔上的摆杆机构合拢固定火箭模型，摆杆机构打开，火箭模型点火升空，电脑和投影仪播放的视屏画面与火箭模型运动同步进行，接着播放后续火箭空中画面，因此能够完全展示了火箭发射的全过程，整个装置体积小便于观察，近距离观察火箭的发射过程，能进行重复演练，便于对发射过程进行重复、深度的观察和讲解，火箭模型能分步进行，可适时的停顿讲解；由于火箭模型尾部设置发射灯、烟雾机，微电脑控制器数据连接发射灯、烟雾机和LED显示屏，因此能够为发射作出准确的倒计时，同时为火箭模型尾部模拟出逼真的火光和烟气，提高火箭发射的逼真性；由于发射塔内安装照明灯，因此能够烘托出现场的氛围，使得场面更加的宏大逼真；由于固定板上安装直线电机和两个啮合的齿轮，每个齿轮中心均垂直固定转轴，转轴转动安装在固定板上，每个转轴上固定摆杆，直线电机的主轴通过连杆与齿轮联动构成摆杆机构，因此直线电机的主轴伸缩实现摆杆的开合，结构简单，运行稳定，使用寿命长。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的实施例中模拟火箭发射装置的整体结构示意图；

图2为本发明的实施例中模拟火箭发射装置中火箭模型的结构示意图；

图3为本发明的实施例中模拟火箭发射装置中摆杆机构的结构示意图；

图4为本发明的实施例中模拟火箭发射装置中滑轨的结构示意图；

图5为本发明的实施例中模拟火箭发射装置的电路图；

图6为本发明的实施例中模拟火箭发射装置工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1至6示出了根据本发明的一种实现形式，其中包括：地台1，所述地台1上表面平铺具有双轨道的滑轨2，靠近滑轨2一端的地台1上安装发射塔3，所述滑轨2上滑动安装滑台4，所述滑轨2上还均匀分布四个传感器，所述传感器用于检测滑块在滑轨上的位置信号，并将信号传递给微电脑控制器，所述微电脑控制器用于接收传感器的位置信号，控制滑台进退，摆杆机构的开合以及火箭模型升降，所述滑轨2一端固定步进电机5，所述步进电机5用于执行微电脑控制器的控制指令，控制滑台进退，另一端安装滚轮6，所述步进电机5主轴通过传动带7与滚轮6传动连接，所述传动带7固定连接在滑台4上，滑台4上固定主轴向上的直线电机8，所述直线电机8用于执行微电脑控制器的控制指令，控制摆杆开合和火箭模型升降，直线电机8的主轴端部竖直固定火箭模型9，所述发射塔3的一侧面上开设安装槽10，安装槽10内固定摆杆机构11，摆杆机构11用于抓住和释放火箭模型，所述步进电机5与微电脑控制器之间还数据连接控制器，所述控制器用于接收微电脑控制器的指令信号控制步进电机主轴的转动时间，所述微电脑控制器上还数据连接电脑，所述电脑用于视频同步播放火箭升空画面，电脑数据连接投影仪用于接收电脑的火箭升空画面进行放大投影，所述地台1上还安装装配间12和建筑物13。本发明通过缩小火箭发射的尺寸，利用控制器控制电机推送火箭模型，实现自动化展示火箭发射现场，同时电脑和投影仪播放的视屏画面与火箭模型运动同步进行，补充播放火箭升空的后续画面。

地台1用于平铺滑轨和安装发射塔；滑轨2用于推送火箭模型；发射塔3用于固定摆杆机构；滑台4用于安装火箭模型，便于滑行；滚轮6用于与传送带传动连接；传动带7用于连动滑块；火箭模型9用于火箭发射演示；安装槽10用于固定摆杆机构；传感器用于检测滑块在滑轨上的位置信号，并将信号传递给微电脑控制器；微电脑控制器用于接收传感器的位置信号，控制滑台进退，摆杆机构的开合以及火箭模型升降；步进电机5用于执行微电脑控制器的控制指令，控制滑台进退；直线电机8用于执行微电脑控制器的控制指令，控制摆杆开合和火箭模型升降；摆杆机构11用于抓住和释放火箭模型；控制器用于接收微电脑控制器的指令信号控制步进电机主轴的转动时间；电脑用于视频同步播放火箭升空画面；投影仪用于接收电脑的火箭升空画面进行放大投影。

在这种技术方案中，火箭模型通过滑轨被垂直运输至发射塔，发射塔上的摆杆机构合拢固定火箭模型，摆杆机构打开，火箭模型点火升空，电脑和投影仪播放的视屏画面与火箭模型运动同步进行，接着播放后续火箭空中画面，本发明使用时先检测各设备的初始位置并初始化各状态，再启动电脑及投影仪，模拟发射开始，本发明能够完全展示了火箭发射的全过程，整个装置体积小便于观察，近距离观察火箭的发射过程，能进行重复演练，便于对发射过程进行重复、深度的观察和讲解，火箭模型能分步进行，可适时的停顿讲解。

在另一种实例中，所述火箭模型内侧尾部安装发射灯，所述发射灯用于火箭发射时模拟火箭尾部喷射的火光，在靠近火箭模型尾部的滑轨上固定烟雾机，所述烟雾机用于火箭发射时模拟火箭尾部喷射的烟气，所述发射灯和烟雾机均与微电脑控制器连接，所述微电脑控制器上还连接LED显示屏，所述微电脑控制器控制LED显示屏进入发射倒计时，倒计时结束，再打开发射灯和烟雾机。采用这种方案具有能够为发射作出准确的倒计时，同时为火箭模型尾部模拟出逼真的火光和烟气，提高火箭发射的逼真性的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。

在另一种实例中，所述发射塔3上安装照明灯，所述照明灯用于照亮发射塔，所述微电脑控制器上还连接照明灯，所述微电脑控制器打开照明灯。采用这种方案具有能够烘托出现场的氛围，使得场面更加的宏大逼真的有利之处。

上述方案中的摆杆机构11的一种实现方式为：所述摆杆机构11由固定板111、直线电机8、连杆112、齿轮113、转轴114和摆杆115构成，所述固定板111上安装直线电机8和两个啮合的齿轮113，所述直线电机8横放在固定板111上，两个啮合的齿轮113平放在固定板111上，每个齿轮113中心均垂直穿过转轴114，转轴114转动安装在固定板111上，每个转轴114上固定若干摆杆115，两排摆杆115前端相对弯曲形成钩爪，所述直线电机8的主轴通过连杆112与齿轮113联动，在直线电机主轴的伸缩运动下，实现摆杆的开合。采用这种方案具有直线电机的主轴伸缩实现摆杆的开合，结构简单，运行稳定，使用寿命长的有利之处。

如上所述，根据本发明，由于火箭模型通过滑轨被垂直运输至发射塔，发射塔上的摆杆机构合拢固定火箭模型，摆杆机构打开，火箭模型点火升空，电脑和投影仪播放的视屏画面与火箭模型运动同步进行，接着播放后续火箭空中画面，因此能够完全展示了火箭发射的全过程，整个装置体积小便于观察，近距离观察火箭的发射过程，能进行重复演练，便于对发射过程进行重复、深度的观察和讲解，火箭模型能分步进行，可适时的停顿讲解；由于火箭模型尾部设置发射灯、烟雾机，微电脑控制器数据连接发射灯、烟雾机和LED显示屏，因此能够为发射作出准确的倒计时，同时为火箭模型尾部模拟出逼真的火光和烟气，提高火箭发射的逼真性；由于发射塔内安装照明灯，因此能够烘托出现场的氛围，使得场面更加的宏大逼真；由于固定板上安装直线电机和两个啮合的齿轮，每个齿轮中心均垂直固定转轴，转轴转动安装在固定板上，每个转轴上固定摆杆，直线电机的主轴通过连杆与齿轮联动构成摆杆机构，因此直线电机的主轴伸缩实现摆杆的开合，结构简单，运行稳定，使用寿命长。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种模拟火箭发射装置，其特征在于，包括：

地台，其上表面平铺滑轨，靠近滑轨一端的地台上安装发射塔，所述滑轨上滑动安装滑台；

传感器，其用于检测滑块在滑轨上的位置信号，并将信号传递给微电脑控制器，所述滑轨上安装若干个传感器；

微电脑控制器，其用于接收传感器的位置信号，控制滑台进退，摆杆机构的开合以及火箭模型升降；

步进电机，其用于执行微电脑控制器的控制指令，控制滑台进退，所述滑轨一端固定步进电机，另一端安装滚轮，所述步进电机主轴通过传动带与滚轮传动连接，所述传动带固定连接在滑台上；

直线电机，其用于执行微电脑控制器的控制指令，控制摆杆开合和火箭模型升降，所述火箭模型的下端安装在直线电机的主轴上，所述直线电机垂直安装在滑台上，所述发射塔的一侧面上安装摆杆机构，摆杆机构用于抓住和释放火箭模型；

控制器，其用于接收微电脑控制器的指令信号控制步进电机主轴的转动时间；

电脑，其用于视频同步播放火箭升空画面；

投影仪，其用于接收电脑的火箭升空画面进行放大投影。

2.如权利要求1所述的模拟火箭发射装置，其特征在于，还包括：

发射灯，其用于火箭发射时模拟火箭尾部喷射的火光，所述发射灯安装在火箭模型内部；

烟雾机，其用于火箭发射时模拟火箭尾部喷射的烟气，所述烟雾机安装在靠近火箭模型尾部的滑轨上；

LED显示屏，其用于为发射作出准确的倒计时；

其中，所述微电脑控制器控制LED显示屏进入发射倒计时，倒计时结束，再打开发射灯和烟雾机。

3.如权利要求1或2所述的模拟火箭发射装置，其特征在于，还包括：

照明灯，其用于照亮发射塔，所述照明灯安装在发射塔上，所述微电脑控制器打开照明灯。

4.如权利要求1所述的模拟火箭发射装置，其特征在于，所述摆杆机构由固定板、直线电机、连杆、齿轮、转轴和摆杆构成，所述固定板上安装直线电机和两个啮合的齿轮，每个齿轮中心均垂直固定转轴，转轴转动安装在固定板上，每个转轴上固定摆杆，所述直线电机的主轴通过连杆与齿轮联动，在直线电机主轴的伸缩运动下，实现摆杆的开合。

5.一种模拟火箭发射装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤一、电脑和投影仪播放火箭发射视屏画面；

步骤二、微电脑控制器控制步进电机转动，微电脑控制器根据滑轨上的传感器信号将滑轨上的火箭模型运输至发射塔上的摆杆机构，此时步进电机停止转动，微电脑控制器再控制直线电机主轴伸出，摆杆机构合拢；

步骤三、微电脑控制器控制直线电机主轴缩回，摆杆机构打开，微电脑控制器控制LED显示屏倒计时准备发射；

步骤四、待LED显示屏倒计时结束，微电脑控制器打开烟雾机和发射灯；

步骤五、微电脑控制器控制直线电机主轴伸出，火箭模型上升，完成火箭模拟发射。

6.如权利要求5所述的模拟火箭发射装置的工作方法，其特征在于，所述电脑和投影仪播放的视屏画面与火箭模型运动同步进行。