CN113808469A - 一种整流罩分离机构、具有该机构的水火箭模型以及教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种整流罩分离机构、具有该机构的水火箭模型以及教具，整流罩分离机构包括两组整流罩，两组整流罩之间形成容纳腔，容纳腔内设置有载板，载板下方设置有主板；整流罩和主板之间连接有若干组第一弹性分离部，载板和主板之间连接有若干组第二弹性连接部，第一弹性分离部和第二弹性连接部均连接有断离部，断离部与主板固定连接；水火箭模型包括整流罩分离机构、箭体、降落伞、尾翼、熟料瓶和尾喷。本发明通过第一弹性分离部和第二弹性连接部保证整流罩分离的分离，在第二弹性连接部的作用下将降落伞弹起并使之分离，保证降落伞可以实时打开，通过改变条件，探究影响火箭飞行姿态和高度的因素。

Description

一种整流罩分离机构、具有该机构的水火箭模型以及教具

技术领域

本发明涉及航天教学技术领域，特别是涉及一种整流罩分离机构、具有该机构的水火箭模型以及教具。

背景技术

水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭，是利用质量比和气压作用而设计的实验装置/器材。其原理是在装有一定水的密闭箭体中冲入气体，随着箭体中气压的升高冲开底部的密封塞，使水快速喷出而使箭体获得向上的反推力，箭体上升如火箭般射出，故命名水火箭。

水火箭分为无降落伞产品和有降落伞产品，目前市场上大部分水火箭产品还是无降落伞的，带降落伞的水火箭产品基本全部是依靠重力作用或者加定时器自动展开，无法体验真实火箭控制整流罩分离或者降落伞打开的过程。因此，亟需一种可控制整流罩分离和降落伞打开的水火箭。

发明内容

本发明的目的是提供一种整流罩分离机构、具有该机构的水火箭模型以及教具，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种整流罩分离机构，包括两组整流罩，两组所述整流罩之间形成容纳腔，所述容纳腔内设置有载板，所述载板下方设置有主板；

所述整流罩和主板之间连接有若干组第一弹性分离部，所述第一弹性分离部包括预紧状态和自然状态，所述第一弹性分离部为预紧状态时，所述整流罩和主板连接；所述第一弹性分离部为自然状态时，所述整流罩和主板分离；

所述载板和主板之间连接有若干组第二弹性连接部，所述第二弹性连接部包括预紧状态和自然状态，所述载板和主板在第二弹性连接部为预紧状态和自然状态时均处于连接状态，在第二弹性连接部从预紧状态转变为自然状态时，所述载板弹击两组整流罩使两组整流罩分离；

所述第一弹性分离部和第二弹性连接部均连接有断离部，所述断离部与主板固定连接。

优选的，所述第一弹性分离部包括与所述整流罩固定连接的带孔销轴，所述带孔销轴的外侧套设有整流罩弹簧，所述带孔销轴和整流罩弹簧的一端部均与整流罩固定连接，所述带孔销轴的另外一端贯穿所述主板与所述主板可拆卸连接。

优选的，所述整流罩内部开设有容纳所述带孔销轴和整流罩弹簧的容纳孔，所述带孔销轴和整流罩弹簧的同向一端设置在所述容纳孔内且与所述容纳孔的孔底固定连接，所述带孔销轴的另外一端伸出所述容纳孔且贯穿所述主板，所述带孔销轴连接有第一连接线，所述第一连接线和与之相对应的所述断离部连接。

优选的，所述第二弹性连接部包括导向柱，所述导向柱的两端分别贯穿所述载板和主板并分别连接有限位件；所述导向柱的外侧套设有载板弹簧，所述载板弹簧设置在所述载板和主板之间；所述载板固定连接有第二连接线，所述第二连接线和与之相对应的所述断离部连接。

优选的，所述载板的两侧向外固定连接有凸耳，两组所述整流罩的内壁上开设有容纳凸耳的限位槽；所述整流罩预紧状态下，所述凸耳到限位槽顶部的距离小于所述载板的弹射距离。

优选的，所述断离部包括电热丝，所述电热丝的两端分别可拆卸连接有第一支座和第二支座，所述第一支座、第二支座均与所述主板固定连接；所述电热丝电性连接有电池组，所述电池组与主板固定连接。

优选的，所述电热丝与连接线搭接，所有连接线的端部均连接有可起闭的固定部。

优选的，所述固定部包括固定支架，所述固定支架内部开设有两个垂直布置的通孔，连接线贯穿任意一个所述通孔，另外一个所述通孔内固定设置有气缸，所述气缸的活塞杆挤压连接线进入所述气缸所在的通孔内。

一种水火箭模型，包括：

整流罩分离机构，如上方所述整流罩分离机构；

箭体，所述主板与所述箭体顶端固定连接，所述主板设置在整流罩和箭体之间；

降落伞，设置在所述容纳腔内，所述降落伞与载板固定连接；

尾翼，可拆卸连接在箭体远离所述整流罩的一端；

熟料瓶，设置在箭体内部，所述熟料瓶连通有尾喷，所述尾喷固定连接在箭体的底面上。

优选的，所述箭体上转动连接有与尾翼数量相同的尾翼支架，所述尾翼固定连接在尾翼支架上。

一种教具，包括：

水火箭模型，如上方所述水火箭模型；

天线，固定设置在所述主板上；

控制器，与所述天线无线连接，所述天线与控制器进行远程通信和数据传输。

优选的，还包括设置在主板上的姿态传感器、气压传感器、加速度传感器等用于测量数据的传感器，所述传感器均与天线电性连接。

优选的，所述控制器可以为计算机和/或移动手机。

本发明公开了以下技术效果：本发明通过整流罩分离机构中的第一弹性分离部控制整流罩和主板的连接以及分离，并通过第二弹性连接部对主板和载板进行持续连接，并通过第二弹性连接部从预紧状态转变为自然状态，载板弹击两组整流罩使两组整流罩分离，本发明通过第一弹性分离部和第二弹性连接部保证整流罩分离的分离。

同时本发明通过在水火箭模型内部设置整流罩分离机构保证整流罩的分离工作，并通过在载板上固定设置降落伞，在第二弹性连接部的作用下将降落伞弹起并使之分离，保证降落伞可以实时打开。能够大大提高整流罩分离打开降落伞的成功率，降低水火箭高速降落带来的安全风险。同时本发明的水火箭模具应用在教学中，学生通过改变条件，探究影响火箭飞行姿态和高度的因素，不仅满足基本的教学或者科普航天知识的目的，同时也有利于开拓学生的创新能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明水火箭模型结构示意图；

图2为本发明整流罩分离机构结构示意图；

图3为本发明整流罩分离机构预紧状态下结构示意图；

图4为本发明整流罩分离机构分离状态下结构示意图；

图5为本发明主板仰视图；

图6为本发明固定支架结构示意图；

图7为本发明尾翼结构示意图；

其中，1为整流罩，2为降落伞，3为载板，4为主板，5为熟料瓶，6为箭体，7为尾翼，8为尾翼支架，9为尾喷，10为容纳腔，11为整流罩弹簧，12为带孔销轴，13为容纳孔，14为第一连接线，21为凸耳，22为限位槽，31为导向柱，32为载板弹簧，33为限位件，34为第二连接线，41为定位孔，42为电热丝，43为天线，44为电池组，45为第一支座，46为第二支座，51为固定支架，52为通孔，53为气缸，54为活塞杆，71为调节螺钉，72为固定螺钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图2-6，本发明提供一种整流罩分离机构，包括两组整流罩1，两组整流罩1之间形成容纳腔10，容纳腔10内设置有载板3，载板3下方设置有主板4。整流罩1和主板4之间连接有若干组第一弹性分离部，载板3和主板4之间连接有若干组第二弹性连接部，第一弹性分离部和第二弹性连接部均连接有断离部，断离部与主板4固定连接。

如图3-4，第一弹性分离部包括预紧状态和自然状态，第一弹性分离部为预紧状态时，整流罩1和主板4连接；第一弹性分离部为自然状态时，整流罩1和主板4分离；在第一弹性分离部的作用下，整流罩1和主板4连接在一起，通过若干组第一弹性分离部，两组整流罩1与主板4连接在一起，同时两组整流罩1组成一个完整的整流罩。当需要控制整流罩1分离时，通过断离部控制第一弹性分离部工作，第一弹性分离部弹性分离，使整流罩1和主板4分离，从而达到整流罩1分离的目的。

第二弹性连接部包括预紧状态和自然状态，载板3和主板4在第二弹性连接部为预紧状态和自然状态时均处于连接状态，在第二弹性连接部从预紧状态转变为自然状态时，载板3弹击两组整流罩1使两组整流罩1分离；在第二弹性连接部的作用下，载板3和主板4连接在一起，当需要控制载板3和主板4之间距离变长时，通过断离部控制第二弹性连接部工作，第二弹性连接部从预紧状态转变为自然状态，载板3弹击两组整流罩1使两组整流罩1分离，载板3和主板4之间的距离变长但是两者依然连接在一起。

整流罩分离机构在第一弹性分离部和第二弹性连接部的作用下，整流罩1和主板4连接，载板3和主板4连接，当需要整流罩分离时，第一弹性分离部和第二弹性连接部共同工作，整流罩1和主板4分离，同时载板3弹击两组整流罩1使两组整流罩1分离，从而完成整流罩1的分离工作。

具体的，第一弹性分离部包括与整流罩1固定连接的带孔销轴12，带孔销轴12的外侧套设有整流罩弹簧11，带孔销轴12和整流罩弹簧11的一端部均与整流罩1固定连接，带孔销轴12的另外一端贯穿主板4与主板4可拆卸连接，即整流罩弹簧11设置在整流罩1和主板4之间，在第一弹性分离部为预紧状态时，整流罩弹簧11处于压缩状态，带孔销轴12的一端贯穿主板4后与主板4可拆卸连接；在第一弹性分离部为自然状态时，整流罩弹簧11处于自然状态，带孔销轴12与主板4分离。

更近一步，整流罩1内部开设有容纳带孔销轴12和整流罩弹簧11的容纳孔13，带孔销轴12和整流罩弹簧11的同向一端设置在容纳孔13内且与容纳孔13的孔底固定连接，带孔销轴12的另外一端伸出容纳孔13且贯穿主板4，带孔销轴12连接有第一连接线14，第一连接线14和与之相对应的断离部连接，在断离部的作用下，第一连接线14分离，在整流罩弹簧11的作用下，带孔销轴12与主板4分离，即整流罩1与主板4分离。容纳孔13减小整流罩1与主板4之间所需距离，即可保证在整流罩弹簧11的作用下，整流罩1与主板4分离。

具体的，第二弹性连接部包括导向柱31，导向柱31的两端分别贯穿载板3和主板4并分别连接有限位件33；导向柱31的外侧套设有载板弹簧32，载板弹簧32设置在载板3和主板4之间；载板3固定连接有第二连接线34，第二连接线34和与之相对应的断离部连接。第二弹性连接部处于预紧状态时，载板弹簧32处于压缩状态，导向柱31上无载板弹簧32端的距离最长，即远离主板4一侧的限位件33距离载板3之间的距离最长；第二弹性连接部处于自然状态时，在载板弹簧32的作用下，载板3和主板4分别与两组限位件33靠近，但是在导向柱31的作用下，载板3和主板4依然处于连接的状态。在载板弹簧32从压缩状态转化为自然状态时，载板3在弹性的作用下，撞击两个整流罩1，使两者分离。

更进一步，载板3的两侧向外固定连接有凸耳21，两组整流罩1的内壁上开设有容纳凸耳21的限位槽22；整流罩1在第二弹性连接部处于预紧状态时，凸耳21到限位槽22顶部的距离小于载板3的弹射距离，即在第二弹性连接部从预紧状态转变为自然状态时，载板3两侧的凸耳21可以对限位槽22产生弹击或者是撞击，从而使两组整流罩1在凸耳21的弹击作用下分离，从而进一步保证两组整流罩1可以快速打开，保证降落伞2可以被释放出来。

进一步优化方案，断离部包括电热丝42，电热丝42的两端分别可拆卸连接有第一支座45和第二支座46，第一支座45、第二支座46均与主板4固定连接；电热丝42电性连接有电池组44，电池组44与主板4固定连接。第一连接线14和第二连接线34均为细丝，且在电热丝42的加热作用下，可以被熔断，可以根据设定的时间，调整电热丝42的加热速度，从而保证设定时间的准确性。当第一连接线14和第二连接线34被熔断后，第一弹性分离部和第二弹性连接部即可开始工作。

更近一步，电热丝42与连接线搭接，所有连接线的端部均连接有可起闭的固定部，连接线为第一连接线14和第二连接线34；连接线与电热丝42搭接即可完成热传递工作，不会影响熔断工作。连接线的端部通过可起闭的固定部可拆卸连接，保证整流罩1可以实时打开，降落伞2被弹出，避免因分离时间设置不合理，造成整流罩1未在规定时间内打开，火箭高速降落的危险，同时实现了整流罩自动分离和手动分离双模式的功能。

具体的，固定部包括固定支架51，固定支架51内部开设有两个垂直布置的通孔52，连接线贯穿任意一个通孔52，另外一个通孔52内固定设置有气缸53，气缸53的活塞杆54挤压连接线进入气缸53所在的通孔52内，通过活塞杆54将连接线挤压在通孔内，当需要实时打开连接线时，仅需要收回活塞杆54即可将连接线放开。

参照图1-7，本发明提供了一种水火箭模型，包括整流罩分离机构、箭体6、降落伞2、尾翼7和熟料瓶5。

整流罩分离机构，如上述任意一项整流罩分离机构。

箭体6，主板4与箭体6顶端固定连接，主板4设置在整流罩1和箭体6之间；箭体6通过第一弹性分离部和整流罩1连接，使真个火箭模型组成一个完整的结构。

降落伞2，容纳腔10内设置有降落伞2，降落伞2与载板3固定连接，在载板3弹击两组整流罩1的同时，载板3上方的降落伞2在弹性力的作用下弹射出去，从而加快降落伞2的打开工作，避免因为降落伞2的打开太慢，影响效果。

尾翼7，可拆卸连接在箭体6远离整流罩1的一端；通过学生自主设计尾翼形状和大小，进行尾翼7的更换，即可让学生探究火箭飞行姿态与尾翼的关系，探究开伞高度与降落速度的关系等功能。

熟料瓶5，设置在箭体6内部，熟料瓶5连通有尾喷9，尾喷9固定连接在箭体6的底面上。熟料瓶5内填充有水和气体，熟料瓶5为水火箭发射提供动力储存的容器；尾喷9为火箭与发射器连接的接口，也是通过此接口，将火箭发射需要的水和气加入到箭体中的熟料瓶5中。

进一步优化方案，箭体6上转动连接有与尾翼7数量相同的尾翼支架8，尾翼7固定连接在尾翼支架8上，尾翼支架8通过调节螺钉71与尾翼支架8转动连接，尾翼7通过固定螺钉72与尾翼支架8固定连接。尾翼7通过尾翼支架8可拆卸连接在在箭体6上，尾翼7可以调节角度，控制火箭飞行方向，从而让让学生探究火箭飞行姿态与尾翼的关系。

一种教具，包括：

水火箭模型，如上述任意一项水火箭模型；

天线43，固定设置在主板4上；

控制器，与天线43无线连接，天线43与控制器进行远程通信和数据传输；通过天线43可以与上位机软件实现远程通信，实时获取火箭数据，并能够接收上位机软件发射的指令，遥控火箭打开整流罩1。

进一步优化方案，还包括设置在主板4上的姿态传感器、气压传感器、加速度传感器等用于测量数据的传感器，通过姿态传感器、气压传感器、加速度传感器等传感器检测水火箭模型的姿态、加速度以及水火箭模具所处环境的气压等数据，传感器均与天线电性连接，通过天线43将信号传回控制器，从而坐到数据的实时收集。

进一步优化方案，控制器可以为计算机和/或移动手机，通过在计算机和/或移动手机安装与天线43相适配的信号接收器和信号发射器，从而对水火箭模型进行控制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (13)

1.一种整流罩分离机构，其特征在于：包括两组整流罩(1)，两组所述整流罩(1)之间形成容纳腔(10)，所述容纳腔(10)内设置有载板(3)，所述载板(3)下方设置有主板(4)；

所述整流罩(1)和主板(4)之间连接有若干组第一弹性分离部，所述第一弹性分离部包括预紧状态和自然状态，所述第一弹性分离部为预紧状态时，所述整流罩(1)和主板(4)连接；所述第一弹性分离部为自然状态时，所述整流罩(1)和主板(4)分离；

所述载板(3)和主板(4)之间连接有若干组第二弹性连接部，所述第二弹性连接部包括预紧状态和自然状态，所述载板(3)和主板(4)在第二弹性连接部为预紧状态和自然状态时均处于连接状态，在第二弹性连接部从预紧状态转变为自然状态时，所述载板(3)弹击两组整流罩(1)使两组整流罩(1)分离；

所述第一弹性分离部和第二弹性连接部均连接有断离部，所述断离部与主板(4)固定连接。

2.根据权利要求1所述的整流罩分离机构，其特征在于：所述第一弹性分离部包括与所述整流罩(1)固定连接的带孔销轴(12)，所述带孔销轴(12)的外侧套设有整流罩弹簧(11)，所述带孔销轴(12)和整流罩弹簧(11)的一端部均与整流罩(1)固定连接，所述带孔销轴(12)的另外一端贯穿所述主板(4)与所述主板(4)可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的整流罩分离机构，其特征在于：所述整流罩(1)内部开设有容纳所述带孔销轴(12)和整流罩弹簧(11)的容纳孔(13)，所述带孔销轴(12)和整流罩弹簧(11)的同向一端设置在所述容纳孔(13)内且与所述容纳孔(13)的孔底固定连接，所述带孔销轴(12)的另外一端伸出所述容纳孔(13)且贯穿所述主板(4)，所述带孔销轴(12)连接有第一连接线(14)，所述第一连接线(14)和与之相对应的所述断离部连接。

4.根据权利要求1所述的整流罩分离机构，其特征在于：所述第二弹性连接部包括导向柱(31)，所述导向柱(31)的两端分别贯穿所述载板(3)和主板(4)并分别连接有限位件(33)；所述导向柱(31)的外侧套设有载板弹簧(32)，所述载板弹簧(32)设置在所述载板(3)和主板(4)之间；所述载板(3)固定连接有第二连接线(34)，所述第二连接线(34)和与之相对应的所述断离部连接。

5.根据权利要求4所述的整流罩分离机构，其特征在于：所述载板(3)的两侧向外固定连接有凸耳(21)，两组所述整流罩(1)的内壁上开设有容纳凸耳(21)的限位槽(22)；所述整流罩(1)预紧状态下，所述凸耳(21)到限位槽(22)顶部的距离小于所述载板(3)的弹射距离。

6.根据权利要求3或4任意一项所述的整流罩分离机构，其特征在于：所述断离部包括电热丝(42)，所述电热丝(42)的两端分别可拆卸连接有第一支座(45)和第二支座(46)，所述第一支座(45)、第二支座(46)均与所述主板(4)固定连接；所述电热丝(42)电性连接有电池组(44)，所述电池组(44)与主板(4)固定连接。

7.根据权利要求6所述的整流罩分离机构，其特征在于：所述电热丝(42)与连接线搭接，所有连接线的端部均连接有可起闭的固定部。

8.根据权利要求7所述的整流罩分离机构，其特征在于：所述固定部包括固定支架(51)，所述固定支架(51)内部开设有两个垂直布置的通孔(52)，连接线贯穿任意一个所述通孔(52)，另外一个所述通孔(52)内固定设置有气缸(53)，所述气缸(53)的活塞杆(54)挤压连接线进入所述气缸(53)所在的通孔(52)内。

9.一种水火箭模型，其特征在于：包括：

整流罩分离机构，如权利要求1-8任意一项所述整流罩分离机构；

箭体(6)，所述主板(4)与所述箭体(6)顶端固定连接，所述主板(4)设置在整流罩(1)和箭体(6)之间；

降落伞(2)，设置在所述容纳腔(10)内，所述降落伞(2)与载板(3)固定连接；

尾翼(7)，可拆卸连接在箭体(6)远离所述整流罩(1)的一端；

熟料瓶(5)，设置在箭体(6)内部，所述熟料瓶(5)连通有尾喷(9)，所述尾喷(9)固定连接在箭体(6)的底面上。

10.根据权利要求9所述的水火箭模型，其特征在于：所述箭体(6)上转动连接有与尾翼(7)数量相同的尾翼支架(8)，所述尾翼(7)固定连接在尾翼支架(8)上。

11.一种教具，其特征在于：包括：

水火箭模型，如权利要求9-10任意一项所述水火箭模型；

天线(43)，固定设置在所述主板(4)上；

控制器，与所述天线(43)无线连接，所述天线(43)与控制器进行远程通信和数据传输。

12.根据权利要求11所述的教具，其特征在于：还包括设置在主板(4)上的姿态传感器、气压传感器、加速度传感器等用于测量数据的传感器，所述传感器均与天线电性连接。

13.根据权利要求11所述的教具，其特征在于：所述控制器可以为计算机和/或移动手机。

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