CN111377058A - 一种触发装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触发装置，包括：支撑座、重锤和导电电线，支撑座的下表面固装有一下端敞口的圆柱形的导电筒，导电筒的轴心与支撑座垂直且垂足为原点，在支撑座的下表面的原点位置与一导电棒的顶端连接，导电棒的底端固装有能够导电的重锤，导电棒的底端在该重锤重力的拉动下自由活动，导电电线的一端与导电筒电连接，另一端与导电棒电连接，在导电电线上连接有一电源和点火头。本发明的触发装置能够定时点火，无需依赖定时器或定高器预设时间或高度，以火箭模型为例，火箭到达最高点时，重锤依靠重力自动摆动至一侧从而与导电筒接触，形成点火头的触发电路，触发点火头燃烧，烧断连通火箭舱盖与舱体的线绳，从而使舱盖打开。

Description

一种触发装置

技术领域

本发明属于航空模型技术领域，具体涉及一种触发装置。

背景技术

水动力火箭比赛是现在航空模型比赛中一类极为热门且对于参赛者的创新设计、手工制作、组装调试等各个环节要求极其苛刻的专业比赛项目。如何能做到自动分离火箭并使降落伞顺利从箭体中弹出并打开则是一直困扰参赛队员的难题。在多届全国飞行器设计挑战大赛(CADC)中，水动力火箭项目在赛场上产生重大的失误以至比赛失败、火箭坠毁的主要原因为触发分离和完成开伞的环节出现问题。

在现有技术中，触发装置一般采用机械定时器定时，定高器定高，对时间和高度进行预设，此类装置的缺点在于需要针对发射高度或上升到最高点所需的时间做出预估，根据预估结果对定时(高)器进行预设，预设的精准度较低，无法随火箭发射的实际情况而变更。估算结果会因空气阻力，发射角度，发射动力等问题而出现较大误差，造成到达最高点还未触发或提前触发。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种触发装置，该触发装置能够取代机械定时器定时或定高器定高，降落伞打开时间精度较高。

为此，本发明的技术方案如下：

一种触发装置，包括：支撑座、重锤和导电电线，所述支撑座的下表面固装有一下端敞口的圆柱形的导电筒，所述导电筒的轴心与所述支撑座垂直且垂足为原点，在所述支撑座的下表面的原点位置与一导电棒的顶端连接，所述导电棒的底端固装有能够导电的所述重锤，所述导电棒的底端在该重锤重力的拉动下自由活动，所述导电电线的一端与所述导电筒电连接，另一端与所述导电棒电连接，在所述导电电线上连接有一电源和点火头，所述导电棒倾斜后所述重锤能够与导电筒接触，所述导电筒、导电电线和导电棒形成一闭合回路，所述点火头燃烧。

在上述技术方案中，所述重锤与所述导电筒的材质相互吸引。

在上述技术方案中，所述导电棒的长度为L，所述导电筒的半径为R，所述导电筒的高度为H，所述重锤为半径为r的圆球体，

在上述技术方案中，(L+r)²＝R²+H²。

在上述技术方案中，所述导电棒的顶端通过第一金属环和第二金属环与所述支撑座连接，其中，所述第一金属环穿过所述导电棒的顶端，所述第二金属环与所述支撑座连接，第一金属环和第二金属环环环相扣。

在上述技术方案中，所述导电棒为石墨棒或铜线。

上述触发装置作为定时点火装置的应用。

本发明的触发装置能够定时点火，无需依赖定时器或定高器预设时间或高度，以火箭模型为例，火箭到达最高点时，重锤依靠重力自动摆动至一侧从而与导电筒接触，形成点火头的触发电路，触发点火头燃烧，烧断连通火箭舱盖与舱体的线绳，从而使舱盖打开，该触发装置可根据每一次发射的实际情况而自动分离，极大地增强了火箭发射的灵活性。

附图说明

图1为自触发水动力火箭的示意图(虚线为舱盖打开的状态)；

图2为本发明的触发装置的示意图(虚线为触发状态)；

图3为自触发水动力火箭的示意图。

其中，1：点火头，2：电源，3：支撑座，4：支撑部，5：导电筒，6：导电棒，7：重锤，8：舱盖，9：伞包，10：支架，11：弹性装置，12：舱体。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将本发明触发装置结合火箭模型作为实施例进一步说明。

实施例1

如图2所示，触发装置包括：支撑座3、重锤7和导电电线，支撑座3材质优选为绝缘材料，也可使用经绝缘处理的金属，防止触发装置短路，支撑座3的下表面固装有一下端敞口的圆柱形的导电筒5，导电筒5的轴心与支撑座3垂直且垂足为原点，在支撑座3的下表面的原点位置与一导电棒6的顶端连接，导电棒6的底端固装有能够导电的重锤7，触发装置倾斜时，导电棒6的底端能够在该重锤7重力的拉动下自由活动，导电电线的一端与导电筒5电连接，另一端与导电棒6电连接，在导电电线上连接有一电源2(锂电池)和点火头1，以使当触发装置倾斜时，导电棒6在重锤7重力的拉动下也倾斜，重锤7能够与导电筒5接触，导电筒5、导电电线和导电棒6形成一闭合回路，点火头1燃烧后烧断靠近该点火头1的线绳，从而实现定时点火的效果。

实施例2

在实施例1的基础上，重锤7与导电筒5的材质相互吸引，例如：重锤为导电软磁铁，导电筒5为可导电永磁铁。导电棒6倾斜后，重锤7能够与导电筒5接触并被磁力牵引持续接触。此时，导电棒6与导电筒5的轴心的夹角为触发角。

导电棒6的长度为L，导电筒5的半径为R(忽略导电筒5的壁厚)，导电筒5的高度为H，重锤7为半径为r的圆球体，

即触发角为45～60°，防止意外触发。也可以根据发射震动的大小、发射角度等其它因素对该角度进行微调，以防止意外触发为首要考虑因素。另外，为了使重锤7与导电筒5更好的接触，L+r²＝R²+H²。

当导电棒6与导电筒5接触时，导电筒5、点火头1、电源2、导电电线和导电棒6相连成的电路在闭合状态下的总电阻小于8Ω，以确保点火头顺利点燃。

实施例3

下面结合自触发水动力火箭对本发明的触发装置进一步说明。

如图1所示，自触发水动力火箭包括：火箭、实施例2中的触发装置和开伞装置，火箭包括：舱盖8和顶端敞口的舱体12，舱盖8盖在舱体12上并通过一铰接部与该舱体12铰接，铰接部可以为合页；舱盖8通过线绳与舱体12锁紧。舱盖8与舱体12远离铰接部的一侧分别设有小孔，线绳穿过2个小孔，用于将舱盖8与舱体12锁紧。线绳可以由2根棉线和一根鱼线组成，其中，舱盖8与舱体12的小孔上分别连接一根棉线，两根棉线再通过一根鱼线连接在一起，其目的在于，棉线柔软但不容易快速烧断，鱼线材质较硬不方便操作但接触火源立即断开，所以先用2根棉线分别与舱盖8与舱体12固定，再将2根棉线通过一鱼线固定连接，这样更便于操作。使用胶带将点火头1固定在鱼线上，点火头1位于火箭的外部。也可以采用将鱼线与点火头同时穿过一细纸筒，点火头在细纸筒内被卡紧并固定。点火头的固定方式不限于此，只要是有利于点火头将鱼线烧断的固定方式均可。

支撑座3固装在火箭的内部，在舱盖8或舱体12中均可，支撑座3选取材料时应考虑触发装置整体重量的变化带给火箭整体发射性能带来的影响。

开伞装置包括：弹性装置11、支架10和伞包9，支架10固装在舱盖8的底端，支架10的顶面和远离铰接部的一侧面均为敞口，支架10和舱盖8之间用于放置伞包9，弹性装置11的一端固装在舱盖8的顶端，另一端固装在与铰接部同一侧的舱体12的外侧壁上，弹性装置11的两固定端的距离尽可能远，以保证牵引力臂够长。

弹性装置11拉紧，当线绳断开后，舱盖8以铰接部为轴从舱体12的顶端打开且伞包9从支架10上抛出。自触发水动力火箭开伞时舱体和舱盖不发生分离，仅需使用一个降落伞，且触发装置更为可靠。

电源2可安装在舱体12内部便于固定的任意位置，只要不影响点火头1燃烧线绳即可。

实施例4

为使伞包顺利抛出，在实施例3的基础上，支架10包括：底板和立板，舱盖8为一底端封闭的空腔体，立板的顶端与舱盖8固装，底板的一侧与立板的底端固装，底板的另一侧远离铰接部。支架10和舱盖8底端面的材质均为木质且打磨光滑以减小伞包9抛出时的摩擦力。支架10的具体结构不限于此，保证伞包可以容纳其中且能够被抛出同时尽可能减小伞包抛出时的摩擦力即可。

为确保触发装置的重锤转动灵活，采用双环型连接方式即：导电棒6的顶端通过第一金属环和第二金属环与支撑座3连接，其中，第一金属环穿过导电棒6的顶端，第二金属环与支撑座3连接，第一金属环和第二金属环环环相扣。

导电棒6为石墨棒或铜线。

为使触发装置的导电棒在火箭直立状态下与舱体12同轴，提高触发装置运行的可靠性，支撑座3固装在舱盖8的空腔体内部。当支撑座3为圆板使，支撑座3同轴固装在舱盖8的内部。

实施例5

如图3所示，在实施例4的基础上，弹性装置11为橡筋线，在位于铰接部下方且靠近该铰接部的舱体12的外侧壁上固定安装有一支撑部4，用于将靠近该铰接部的橡筋线与火箭分离开，支撑部4为一滑轮或外侧形成有弧面的块体。舱体12为直径D₀的圆柱体形，为了保证线绳断开后舱盖8顺利被打开，支撑部4与舱体12直径平行方向上的长度大于D₀/2。

实施例6

在实施例4的基础上，弹性装置11为弹簧。

本发明的自触发水动力火箭的工作原理：

自触发水动力火箭在直立状态下，重锤自然下垂并指向地面。水动力火箭升空后沿抛物线运动，当水动力火箭升至最高点时，动力消耗殆尽，重心均极大偏向火箭顶端(头重)，该规律致使火箭在最高点速度为零时调转方向，使重锤偏向舱体一侧，导电棒与导电筒相接触，同时使触发电路(导电筒、点火头、电源和导电棒组成的电路)连通，点火头点火燃烧。点火头燃烧后线绳受热熔断，在弹性装置的弹力作用下，舱盖弹开，依靠舱盖弹开的惯性，伞包被抛出，受到空气阻力后伞包打开，完成开伞动作。

通常降落伞安装在拉伸的橡皮筋网的内侧，依靠橡皮筋的弹力将其弹出。此种开伞方式的缺点在于：箭体分离为两个部分，需要使用两个降落伞，两个伞的设计增加了开伞的难度并降低了开伞的可靠性；伞绳极易缠绕在橡皮筋上导致无法顺利弹出；橡皮筋形成的弹射网面空洞极大，伞包易漏过橡皮筋网而无法弹出。本发明火箭的舱盖与舱体铰接，不发生分离，触发装置被触发后舱盖侧向弹开，舱盖与舱体通过一个降落伞完成降落，解决了原本火箭分离成为两个部分，需要使用两个降落伞而产生的绕线、两部分重叠撞击的问题。本发明摆脱了现有技术中通过预设高度或时间触发开伞带来的不可靠性，并将伞包和弹性装置分别安装于舱体的内部和外部，彻底杜绝了伞包的拉绳与弹性装置缠绕造成开伞失败的情况。该自触发水动力火箭结构简单，实施可靠，造价低廉，适用于航空模型技术领域的应用。本发明借助投石器抛物的原理，将降落伞包放置在支架上，在舱盖侧向弹开的同时，依靠舱盖弹出的惯性将降落伞包抛出，避免了降落伞包与弹力网接触而发生绕线的问题，极大增强了开伞的可靠性。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种触发装置，其特征在于，包括：支撑座(3)、重锤(7)和导电电线，所述支撑座(3)的下表面固装有一下端敞口的圆柱形的导电筒(5)，所述导电筒(5)的轴心与所述支撑座(3)垂直且垂足为原点，在所述支撑座(3)的下表面的原点位置与一导电棒(6)的顶端连接，所述导电棒(6)的底端固装有能够导电的所述重锤(7)，所述导电棒(6)的底端在该重锤(7)重力的拉动下自由活动，所述导电电线的一端与所述导电筒(5)电连接，另一端与所述导电棒(6)电连接，在所述导电电线上连接有一电源(2)和点火头(1)，所述导电棒(6)倾斜后所述重锤(7)能够与导电筒(5)接触，所述导电筒(5)、导电电线和导电棒(6)形成一闭合回路，所述点火头(1)燃烧。

2.根据权利要求1所述的自触发水动力火箭，其特征在于，所述重锤(7)与所述导电筒(5)的材质相互吸引。

3.根据权利要求1或2所述的自触发水动力火箭，其特征在于，所述导电筒(5)的半径为R，所述导电筒(5)的高度为H，

4.根据权利要求3所述的自触发水动力火箭，其特征在于，所述导电棒(6)的长度为L，所述重锤(7)为半径为r的圆球体，(L+r)²＝R²+H²。

5.根据权利要求4所述的自触发水动力火箭，其特征在于，所述导电棒(6)的顶端通过第一金属环和第二金属环与所述支撑座(3)连接，其中，所述第一金属环穿过所述导电棒(6)的顶端，所述第二金属环与所述支撑座(3)连接，第一金属环和第二金属环环环相扣。

6.根据权利要求5所述的自触发水动力火箭，其特征在于，所述导电棒(6)为石墨棒或铜线。

7.如权利要求1～6中任意一项所述触发装置作为定时点火装置的应用。

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