CN114571711A - 一种用于加强水火箭外壳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于加强水火箭外壳的方法，操作步骤为：准备一个处理完毕的塑料水火箭外壳；按照规格配置环氧树脂与固化剂混合物，并充分混合；准备玻璃纤维布、碳纤维布和脱模布；将玻璃纤维布紧密贴合水火箭外壳，在水火箭外壳表面刷上环氧树脂与固化剂混合物，使用玻璃纤维布包裹火箭外壳一周；在玻璃纤维布上均匀刷上树脂，用碳纤维布包裹一周；在碳纤维布上均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物，再包裹玻璃纤维布一周；在最后一层玻璃纤维布表面包裹脱模布；等待环氧树脂与固化剂混合物完全固化；固化后将表面的脱模布分离，剪掉多余的环氧树脂与固化剂混合物及纤维布。本发明使水火箭弹体的内部耐压能力得到了极大地提升。
Description
技术领域
本发明属于飞行器制造与材料技术领域，具体涉及一种用于加强水火箭外壳的方法。
背景技术
水火箭是在航空模型领域常用的一种助推装置，主要用于辅助无动力固定翼滑翔机，为其提供初速度和高度。水火箭助推滑翔机是一种常见的组合式动力航空模型，同时也是中国国际飞行器设计挑战赛的主要竞赛项目之一。
水火箭助推滑翔机中水火箭的工作流程由助推上升，机箭分离和箭体回收组成。在助推上升段中，由水火箭携带滑翔机飞机升空，水火箭为滑翔机提供初速度及高度，并在飞行轨迹最高点将滑翔机分离，在此过程中若要使滑翔机具有较大的初速度和达到较高的高度，就需要在发射前使水火箭内的气压处于较高水平。
从上述可知，如果能发明一种加强水火箭外壳的方法，应用于水火箭的弹体外壳，将水火箭的外壳强度增大，可以有效提高水火箭的弹体耐压能力，进而可以有效提高水火箭的升限和初速度以及滑翔机的初始飞行高度。
如要达到上述要求，则需要水火箭具有以下的性能及特点：
1、水火箭外壳应具有优异的蠕变性及抗撕裂性。
2、外壳具有较高的气密性和水密性。
3、火箭整体质量控制在较低水平。
现有技术中，水火箭一般由塑料水瓶对接制成，用胶带等材料简单连接密封，由于塑料水瓶本身强度较低，塑料瓶身内部的最高耐压范围在0.2-0.6MPa，显然无法满足水火箭对于耐高压的要求，在瓶身内部充满较大气压气体后，水火箭弹体将发生很大程度的形变，导致水火箭的不稳定性极大提升，容易发生爆炸。
并且由于水火箭的应用的特殊性，在保持耐压能力的前提下保持水火箭的质量较轻同样比较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于加强水火箭外壳的方法。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：
一种用于加强水火箭外壳的方法，操作步骤如下：
(1)准备一个处理完毕的塑料水火箭壳体；
(2)按照规格配置环氧树脂与固化剂混合物，并充分混合；
(3)准备符合火箭外壳尺寸的玻璃纤维布、碳纤维布和脱模布；
(4)将玻璃纤维布紧密贴合水火箭外壳，在水火箭外壳表面均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物，使用玻璃纤维布包裹水火箭外壳一周；
(5)在水火箭外壳上的玻璃纤维布上均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物，用碳纤维布包裹一周；
(6)在步骤5的碳纤维布上均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物，再包裹一周玻璃纤维布；
(7)在步骤6的玻璃纤维布的表面包裹一周脱模布，目的是使环氧树脂与固化剂混合物在整个火箭外壳上分布均匀；
(8)静置等待环氧树脂与固化剂混合物完全固化；
(9)环氧树脂与固化剂混合物固化以后将表面的脱模布分离，将多余的环氧树脂与固化剂混合物及纤维布裁剪掉；即可得到一个成型的水火箭，水火箭弹体可以实现内部最高1.5-2.0MPa气压的耐受，在特定型号的环氧树脂与固化剂的特定配比中水火箭弹体可以达到最高2.0MPa气压耐受。
进一步地，水火箭外壳包括塑料层、第一玻璃纤维层、碳纤维层、第二玻璃纤维层和环氧树脂与固化剂混合物所述塑料层表面一周刷有环氧树脂与固化剂混合物，再与第一玻璃纤维层贴合；第一玻璃纤维层表面刷有环氧树脂与固化剂混合物，再与碳纤维层贴合；碳纤维层表面刷有环氧树脂与固化剂混合物，再与第二玻璃纤维层贴合。
进一步地，所述第一玻璃纤维层和第二玻璃纤维层均为玻璃纤维布；碳纤维层为碳纤维布。
本发明的有益效果在于：
相较于传统的水火箭塑料外壳，本发明采用三明治叠加纤维布的方法，对水火箭外壳进行了加强，使水火箭弹体的内部耐压能力得到了极大地提升，并且基于玻璃纤维布与碳纤维布自身的优良性质，得以将火箭的总体质量得以控制在较低水平，经过测量在不同环氧树脂的型号与配比中，单体火箭的质量仅有550-650g左右，在特定的环氧树脂型号和配比条件下可以达到最轻的550g的质量。
在多次搭载无动力滑翔机与未搭载无动力滑翔机的试验中，应用本方法加强了外壳的水火箭均能够承受1.5-2.0MPa气压，并且在环氧树脂的特定型号配比的水火箭的极限测试中，弹体承受了2.0MPa的内部气压，并且能够保持长期稳定，而后在继续增大气压的过程中，在2.2MPa左右时弹体外壳失去稳定发生了弹体的爆裂。
附图说明
图1是本发明一种用于加强水火箭外壳的方法的水火箭外壳轴向截面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
根据图1，水火箭外壳包括，依次相接触的塑料层13、第一玻璃纤维层14、碳纤维层15、第二玻璃纤维层16，及每层中间填充物环氧树脂与固化剂混合物11，(塑料桶内部121，连接物12)。
本发明一种用于加强水火箭外壳的方法，步骤如下：
1、准备一个处理完毕的塑料的水火箭外壳，准备在水火箭外壳的外表面进行加强；
2、按照规格配置环氧树脂与固化剂混合物，将环氧树脂与固化剂按一定的比例混合充分；
3、准备符合火箭外壳尺寸的玻璃纤维布、碳纤维布和脱模布(玻璃纤维布至少能包裹火箭两层，碳纤维布至少能包裹火箭一层，脱模布包裹火箭一层)；
4、将玻璃纤维布紧密贴合水火箭外壳，在水火箭外壳表面均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物(尽可能避免气泡的产生，这将影响火箭抗压能力)，使用玻璃纤维布包裹火箭瓶体一周；
5、在水火箭外壳上的玻璃纤维布上均匀刷上树脂，开始用碳纤维布进行包裹，碳纤维布包裹一周；
6、在水火箭外壳上的碳纤维布上均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物11，进行最后一次玻璃纤维布的包裹(即采用玻纤—碳纤—玻纤夹层)；
7、在最后一层包裹完毕后，在其表面包裹脱模布，目的是使环氧树脂与固化剂混合物11在整个火箭外壳上分布均匀；
8、静置一段时间，等待环氧树脂与固化剂混合物11完全固化(不同型号的环氧树脂所需要的静置时间不同)；
9、环氧树脂与固化剂混合物11固化以后将表面的脱模布分离，将多余的环氧树脂与固化剂混合物11及纤维布裁剪掉，即可得到一个成型的水火箭，水火箭弹体可以实现内部最高1.5-2.0MPa气压的耐受，在特定型号的环氧树脂与固化剂的特定配比中水火箭弹体可以达到最高2.0MPa气压耐受。
实施例1
1、以市面上常见饮料大瓶格瓦斯的塑料瓶瓶身制成水火箭塑料外壳；
2、以E-51型环氧树脂与593型固化剂按100:17-22的比例在常温状态下混合充分；
3、将玻璃纤维布紧密贴合弹体，并在弹体表面均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物，使用玻璃纤维布包裹水火箭外壳一周；
4、在包裹好的玻璃纤维布上再次均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物，使用碳纤维布进行包裹一周；
5、在包裹好的碳纤维布上再次均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物，进行最后一次玻璃纤维布的包裹，包裹一周；
6、在进行上述操作后的外壳表面包裹脱模布，目的是使环氧树脂与固化剂混合物在整个箭体分布均匀；
7、静置48小时以上时长等待环氧树脂与固化剂混合物完全固化，不同型号配比的环氧树脂与固化剂混合物所需要的静置时间不同，仅本实施例中所使用的E-51型环氧树脂与593型固化剂按100：17-22的比例混合条件下需静置最短48小时，同样需要控制静置空间的温度在23-27摄氏度左右；
8、环氧树脂与固化剂混合物固化以后将表面的脱模布分离，将多余的环氧树脂与固化剂混合物及纤维布裁剪掉，即可得到一个成型的水火箭，可以实现水火箭弹体内部最高2.0MPa气压的耐受。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于加强水火箭外壳的方法，其特征在于：制作步骤如下：
(1)准备一个处理完毕的塑料水火箭壳体；
(2)按照规格配置环氧树脂与固化剂混合物(11)，并充分混合；
(3)准备符合火箭外壳尺寸的玻璃纤维布、碳纤维布和脱模布；
(4)将玻璃纤维布紧密贴合水火箭外壳，在水火箭外壳表面均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物(11)，使用玻璃纤维布包裹水火箭外壳一周；
(5)在水火箭外壳上的玻璃纤维布上均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物(11)，用碳纤维布包裹一周；
(6)在步骤5的碳纤维布上均匀刷上环氧树脂与固化剂混合物(11)，再包裹一周玻璃纤维布；
(7)在步骤6的玻璃纤维布的表面包裹一周脱模布，目的是使环氧树脂与固化剂混合物(11)在整个火箭外壳上分布均匀；
(8)静置等待环氧树脂与固化剂混合物(11)完全固化；
(9)环氧树脂与固化剂混合物(11)固化以后将表面的脱模布分离，将多余的环氧树脂与固化剂混合物(11)及纤维布裁剪掉；即可得到一个成型的水火箭，水火箭弹体可以实现内部最高1.5-2.0MPa气压的耐受，在特定型号的环氧树脂与固化剂的特定配比中水火箭弹体可以达到最高2.0MPa气压耐受。
2.根据权利要求1所述的一种用于加强水火箭外壳的方法，其特征在于：水火箭外壳包括塑料层(13)、第一玻璃纤维层(14)、碳纤维层(15)、第二玻璃纤维层(16)和环氧树脂与固化剂混合物(11)所述塑料层(13)表面一周刷有环氧树脂与固化剂混合物(14)，再与第一玻璃纤维层(14)贴合；第一玻璃纤维层(14)表面刷有环氧树脂与固化剂混合物(11)，再与碳纤维层(15)贴合；碳纤维层(15)表面刷有环氧树脂与固化剂混合物(11)，再与第二玻璃纤维层(16)贴合。
3.根据权利要求2所述的一种用于加强水火箭外壳的方法，其特征在于：所述第一玻璃纤维层(14)和第二玻璃纤维层(16)均为玻璃纤维布；碳纤维层(15)为碳纤维布。
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