KR200388190Y1

KR200388190Y1 - Rocket Model Launching Experiment Device Using Electrostatic Discharge

Info

Publication number: KR200388190Y1
Application number: KR20-2005-0010185U
Authority: KR
Inventors: 최정애
Original assignee: 최정애
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2005-06-29

Abstract

본 고안은 마찰전기의 유도대전으로 발생된 정전기를 점화에너지로 이용하여 로켓 모형내부의 가연성 연료를 폭발 시키는 실험장치에 관한 것이다.The present invention relates to an experimental device that explodes flammable fuel in a rocket model using static electricity generated by inductive charging of triboelectric electricity as ignition energy.

본 고안에 따르면 아크릴 파이프(3) 끝 부분에 알루미늄 원판(1)을 고정시키고, 중심에 구멍을 낸 같은 크기의 테프론 원판(2)이 고정된 아크릴 슬라이드 홀더(4)로 왕복 운동을 시키면 두 원판사이에서 정전기가 발생 된다. 이렇게 발생된 정전기를 알루미늄 원판(1)에 부착된 방전봉(5)을 통하여 플라스틱 재질의 뚜껑이 있는 로켓모형(6)의 방전극(7)에 접속시킴으로서 두개의 방전극(7)사이에서 발생되는 불꽃으로 로켓모형(6) 내부의 가연성 연료를 폭발시키고, 이때의 폭발력으로 로켓 모형이 발사되는 것을 특징으로 하는 정전기 방전을 이용한 로켓모형발사 실험장치에 관한 것이다.According to the present invention, the aluminum disc 1 is fixed at the end of the acrylic pipe 3, and the two discs are reciprocated by the acrylic slide holder 4 having the same size Teflon disc 2 having a hole in the center. Static electricity is generated between them. The spark generated between the two discharge electrodes 7 is connected to the discharge electrode 7 of the rocket model 6 with a plastic lid through the discharge rod 5 attached to the aluminum disc 1. The present invention relates to a rocket model firing experiment apparatus using an electrostatic discharge, characterized by detonating flammable fuel inside the rocket model 6 and firing the rocket model with the explosive force at this time.

Description

Rocket model launching experiment apparatus using electrostatic discharge {omitted}

일상생활에서 흔히 발생할 수 있는 정전기와 관련된 현재의 학교 교육과정은 마찰전기 발생현상의 관찰이나 유도 및 대전 현상에 대한 내용으로만 구성되어 있어서 정전기로 인한 위험성이 간과되고 있는 실정이며 더욱이 이에 대한 적절한 탐구실험 교육자료가 없는 상황이므로 본 고안에서는 손쉽게 정전기를 발생시키고 이를 이용하여 교육의 시청각 효과를 극대화한 폭발 실험이 가능하며 실험자의 안전을 확보할 수 있는 실험장치를 제공하기 위한 것이다.The current school curriculum related to static electricity, which can occur in everyday life, consists only of the observation of triboelectric phenomena, induction and charging phenomena, and the danger of static electricity is overlooked. Since there is no experimental educational data, the present invention is intended to provide an experimental device that can easily generate static electricity and explosive experiments that maximize the audio-visual effect of education using the same, and ensure the safety of the experimenter.

본 고안은 정전기 발생장치와 정전기를 이용한 폭발실험장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 대전열의 차이가 큰 알루미늄판과 테프론판의 왕복운동에 의하여 발생된 정전기를 폭발실험의 점화에너지로 사용할 수 있도록 한 것으로서 정전기의 위험성에 대한 시청각 효과를 극대화한 실험을 통하여 탐구실험 효과를 제고하기 위한 것이다.The present invention relates to an electrostatic generator and an explosion test apparatus using static electricity. More specifically, the static electricity generated by the reciprocating motion of an aluminum plate and a Teflon plate having a large difference in electrification heat can be used as an ignition energy of an explosion test. The purpose of this study is to enhance the effects of exploratory experiments through experiments that maximize the audiovisual effects on the danger of static electricity.

도 1은 중·고등학교 탐구실험에서 마찰전기의 발생현상이나 정전기유도 및 방전실험에 사용되는 반데그라프를 도시한 측면도이고 그 사용예를 설명하면 다음과 같다. 전동기에 연결된 천연고무벨트(A2)를 회전시켜 축전용 대형구(A1)에 정전기를 축전하고 이 때 축전된 전하는 접지측과 연결된 방전용 소형구(A4)를 가까이 접근시키면 방전되는 구조이다.1 is a side view showing a van degraf used in the generation phenomenon of the triboelectricity or electrostatic induction and discharge experiment in the middle and high school inquiry experiments and the use example is as follows. Rotating the natural rubber belt (A2) connected to the electric motor to store the static electricity in the large-sized ball (A1) for storage, and the electric charge is discharged when approaching the small bulb for discharge (A4) connected to the ground side close.

그러나 이와 같은 방법으로 실험하는 장치는 정전기의 발생과 방전현상에 대하여서만 실험이 가능하고 천연고무 벨트 구동에 사용되는 전동기가 필요하여 실험장치의 가격이 비싼 문제점이 있다.However, the apparatus to be tested in this way is only possible to experiment with the generation and discharge of static electricity, there is a problem that the cost of the experimental apparatus is expensive because the electric motor used for driving the natural rubber belt is required.

도 2는 도1과 마찬가지로 중·고등학교 탐구실험에서 마찰전기의 발생현상이나 정전기 유도 및 방전 실험에 사용되는 정전고압 발생장치로서 수동식으로 작동되는 직경 약 300 mm 의 아크릴 원판(B1)을 서로 다른 방향으로 회전시킬 때 발생되는 정전기전하를 라이덴병에 모아서 방전용 소형구(B2)로 방전시키는 것을 특징으로 하고 있다.FIG. 2 is an electrostatic high pressure generator used for generating triboelectric or electrostatic induction and discharging experiments in middle and high school exploration experiments, as shown in FIG. The electrostatic charge generated when rotating in the light is collected in a Leiden bottle and discharged by the small bulb B2 for discharge.

그러나 이와 같은 방법으로 실험하는 장치는 정전기의 발생과 방전현상에 대하여서만 실험이 가능하고 정전기의 위험성에 대해서는 실험이 불가능한 문제점이 있다.However, the apparatus to be tested in this way has a problem that the experiment is possible only for the generation and discharge of static electricity, and the experiment is impossible for the danger of static electricity.

도 3은 대한민국 실용신안 특허 제 20 - 0281717에 제시되어 있는 수소의 폭발력을 이용한 로켓모형장치로서 내부에 피스톤이 고정되어 있는 로켓발사체(C1)와 이를 발사할 수 있도록 지지하며 피스톤과 결합하는 실린더를 포함한 로켓발사대(C2) 및 물의 전기분해로 생성된 수소를 실린더 내부로 공급하는 전기분해장치(C3)로 구성되어 있고 실린더 내부의 수소에 불꽃방전을 일으키는 점화장치(C4)를 이용하여 로켓 발사체를 발사시키는 것을 특징으로 하는 실험 장치이다.3 is a rocket model device using the explosive force of hydrogen presented in the Republic of Korea Utility Model Patent No. 20-0281717, a rocket projectile (C1) having a piston fixed therein and a cylinder coupled to the piston to support it to be launched; It consists of a rocket launcher (C2) and an electrolysis device (C3) for supplying hydrogen generated by the electrolysis of water into the cylinder, and the rocket projectile is used by using an ignition device (C4) that causes a spark discharge to the hydrogen inside the cylinder. It is an experimental device characterized by firing.

그러나 이와 같은 방법으로 실험하는 장치는 수소를 사용함으로써 학생들의 안전에 심각한 위험을 초래할 수 있고 물의 전기분해장치와 로켓 발사대를 설치하여야 하는등 실험자의 안전과 비용에 많은 문제점이 있다.However, the apparatus for experimenting in this way can cause serious dangers to the safety of students by using hydrogen, and there are many problems in the safety and cost of the experimenter such as the installation of water electrolysis device and rocket launch pad.

본 고안의 목적은 전동기 등의 동력 장치를 사용하지 않고 손쉽게 정전기를 발생시켜 이때 유도된 정전기를 소규모 폭발의 점화 에너지로 사용하는 로켓모형 발사 실험장치로서 간단한 구조의 실험기구를 통하여 정전기의 위험성과 관련된 실험의 시청각효과를 극대화하고 실험자의 안전을 확보하고자 한 것이다.The purpose of the present invention is a rocket model launching experiment apparatus which easily generates static electricity without using a power device such as an electric motor and uses the induced static electricity as ignition energy of a small explosion. To maximize the audio-visual effects of the experiment and to ensure the safety of the experimenter.

본 고안을 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in detail by the drawings as follows.

본 고안의 정전기 방전을 이용한 로켓모형 발사 실험장치(도4)는 마찰전기의 유도 대전기구, 로켓 모형 폭발 실험기구로 구성되어 있다.The rocket model launching test apparatus using the electrostatic discharge (FIG. 4) of the present invention is composed of a triboelectric induction charging mechanism and a rocket model explosion testing apparatus.

마찰전기의 유도 대전기구는 직경 20 ∼30 mm 의 아크릴 파이프(3) 끝부분에 알루미늄원판(1)을 고정시키고 중심에 구멍을 낸 같은 크기의 테프론 원판(2)이 고정된 아크릴 슬라이드 홀더(4)를 이용하여 왕복운동이 가능하도록 한다.The triboelectric induction charging mechanism is an acrylic slide holder (4) having a teflon disc (2) of the same size having an aluminum disc (1) fixed at the end of an acrylic pipe (3) having a diameter of 20 to 30 mm and a hole at the center thereof. Reciprocating motion is possible.

로켓모형 폭발 실험기구는 뚜껑이 있는 소형 프라스틱 용기(6)를 사용하여 용기 내부에 두 개의 방전극(7)을 끼워 넣고, 그 선단을 약 1mm 정도 띄워 서로 마주 보게 하였으며 방전극의 한 쪽은 접지가 되도록 한다.The rocket model explosive test apparatus uses a small plastic container (6) with a lid to insert two discharge electrodes (7) inside the container, and the ends thereof are spaced about 1 mm to face each other, and one side of the discharge electrode is grounded. do.

본 고안의 실시예를 첨부한 도면 4에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention as follows.

1. 마찰전기의 유도대전1. Induction charging of triboelectric

가능한한 상대습도가 50％ 이하인 건조한 실내에서 실험을 실시하는 것이 유리하며 습도가 높을 경우 공기 중의 수분으로 인하여 유도 대전된 정전기가 방전되기 때문에 실험이 실패할 수 있다.It is advantageous to conduct the experiment in a dry room where the relative humidity is 50% or less as much as possible. If the humidity is high, the experiment may fail because the charged static electricity is discharged due to moisture in the air.

마찰전기의 유도대전을 위하여 알루미늄 원판(1)과 테프론 원판(2)을 2 ∼3 회 왕복 운동을 시키면 시료의 착화에 충분한 - 10 ∼25 kV의 표면전위를 갖는 상태로 마찰전기가 대전된다.When the aluminum disc 1 and the Teflon disc 2 are reciprocated two to three times for induction charging of the triboelectric charge, the triboelectric charge is charged with a surface potential of −10 to 25 kV sufficient for ignition of the sample.

이때 방전에너지(W)는 알루미늄 원판(1)의 정전용량(C) 및 표면전위 (V)를 다음식에 의하여 계산할 수 있다.At this time, the discharge energy (W) can calculate the capacitance (C) and the surface potential (V) of the aluminum disc 1 by the following equation.

예 : C = 30 pF, V = - 12 kV 라면 W = 2.2 mJ 이므로 아세톤, 알코올과 같은 거의 모든 가연성 가스 및 증기를 폭발시킬 수 있다.Example: If C = 30 pF, V =-12 kV, W = 2.2 mJ, which can explode almost all combustible gases and vapors such as acetone and alcohol.

일반적으로 알루미늄 원판(1)과 테프론 원판(2)의 간격이 가까울수록, 두 판의 직경이 클수록 대전 전위는 높아지며 한 번 불꽃이 방전되면 대부분의 전하가 소비되어 알루미늄 원판의 표면전위는 거의 0으로 되지만 처음과 같이 두 판을 왕복 운동 시키면 다시 알루미늄원판이 플러스로 대전되어 반복 실험 및 사용이 가능하다.In general, the closer the gap between the aluminum disc (1) and the Teflon disc (2) is, the larger the diameter of the two plates is, the higher the charge potential is. Once the flame is discharged, most of the charge is consumed, and the surface potential of the aluminum disc is nearly zero. However, if the two plates are reciprocated like the first time, the aluminum disc is charged to the plus again, and repeated experiments and use are possible.

2. 로켓 모형의 발사 준비2. Preparing to launch the rocket model

아세톤, 알코올 등의 가연성 연료를 주사기를 사용하여 플라스틱 재질의 로켓모형(6) 내부에 한 두 방울 떨어뜨린 후 뚜껑을 밀폐하고 클램프를 사용하여 스탠드에 고정시킨다. 로켓모형 내부의 가연성 연료가 기화할 수 있도록 연료 주입 후 약 1 분 정도 기다리고 폭발 시 공중으로 날아가는 로켓모형에 실험자가 다치지 않도록 로켓모형 전면에 투명 아크릴로 제작된 안전판을 설치한다.Combustible fuels such as acetone and alcohol are dropped into the plastic rocket model 6 using a syringe, and then the lid is sealed and fixed to the stand using a clamp. Wait about one minute after fuel injection to allow the flammable fuel to evaporate inside the rocket model, and install a safety plate made of transparent acrylic on the front of the rocket model so as not to hurt the experimenter.

3. 로켓 모형의 발사 실험3. Launch Experiment of Rocket Model

유도 대전 실험기구를 이용하여 알루미늄원판(1)과 테프론원판(2)을 2∼3회 왕복 운동 시킬 때 발생된 정전기를 알루미늄원판에 설치 되어있는 방전봉(5)을 통하여 로켓 모형의 방전극(7)과 연결 된 전선에 접속하여 - 10 ∼ - 25 kV의 표면 전위를 갖는 정전기가 로켓 모형 내부에 설치된 방전극(7)으로 흐르게 함으로써, 두개의 방전극 사이에서 정전기 불꽃이 발생하여 로켓모형 내부의 가연성 연료 증기를 연소, 폭발 시키고 그 때의 압력 상승으로 폭발음과 함께 뚜껑에 부착 된 로켓모형이 공중으로 발사 된다.Electrostatics generated when the aluminum disc 1 and the Teflon disc 2 were reciprocated two or three times using an induction charging test device were discharged from the rocket model through discharge rods 5 installed on the aluminum disc. ), And the static electricity having a surface potential of -10 ~-25 kV flows to the discharge electrode 7 installed inside the rocket model, so that an electrostatic spark is generated between the two discharge electrodes, and thus the combustible fuel inside the rocket model As the steam burns and explodes and the pressure rises, the rocket model attached to the lid is released into the air with the sound of explosion.

본 고안의 특징에 대하여 종래의 정전기 방전 실험기구나 로켓 모형 실험장치와 비교한 내용을 표 1에 나타내었으며, 표 1에서 보는 바와 같이 종래의 실험기구에 비하여 정전기와 관련된 실험을 효과적이고 안전하게 수행할 수 있는 특징을 갖고 있다.The characteristics of the present invention are shown in Table 1 compared with the conventional electrostatic discharge test apparatus or rocket model test apparatus. As shown in Table 1, the experiments related to static electricity can be performed effectively and safely as compared with the conventional test apparatus. It has a characteristic.

＜표 1＞<Table 1>

이상에서와 같이 본 고안에 의하면 마찰 전기의 유도대전 실험뿐 아니라 정전기를 점화에너지로 사용하는 로켓모형 발사 실험을 통하여 정전기의 위험성에 대한 교육을 할 수 있으며, 종래의 반데그라프나 정전고압 발생장치에 비하여 시청각 실험효과가 우수하고 실험기구 제작비용이 저렴하여 누구나 간단하고 손쉽게 안전한 실험이 가능하도록 하였다.As described above, according to the present invention, the rocket model launching experiment using static electricity as ignition energy as well as the induction charging experiment of triboelectricity can be educated about the dangers of static electricity. Compared with the excellent audio-visual experiments and the low cost of the production of experimental instruments, anyone can safely and easily experiment.

도 1은 종래의 방전 실험기구인 반데그라프를 도시한 측면도1 is a side view showing a van degraf as a conventional discharge test apparatus

도 2는 종래의 방전 실험기구인 정전고압 발생장치를 도시한 측면도Figure 2 is a side view showing the electrostatic high pressure generating device which is a conventional discharge experiment apparatus

도 3은 종래의 수소 폭발력을 이용한 로켓 모형장치(대한민국 실용신안 특허 제 20 - 0281717)를 도시한 사시도Figure 3 is a perspective view showing a rocket model device (Korean Utility Model Patent No. 20-0281717) using a conventional hydrogen explosion force

도 4는 본고안에 따른 정전기 방전 실험장치를 도시한 공정도4 is a process chart showing an electrostatic discharge test apparatus according to the present invention

도 5는 본고안의 요부를 도시한 측면도5 is a side view showing the main part of the present invention;

도 6은 본고안의 요부를 도시한 사시도6 is a perspective view showing the main parts of the present invention;

[도면의 주요부에 대한 부호의 설명][Description of Code for Major Parts of Drawing]

A1. 정전기 축전용 대형구 A2. 천연고무 벨트A1. Large ball for electrostatic storage A2. Natural rubber belt

A3. 아크릴 관 A4. 방전용 소형구A3. Acrylic tube A4. Discharge Small Ball

B1. 아크릴 원판 B2. 방전용 소형구B1. Acrylic disc B2. Discharge Small Ball

C1. 로켓발사체 C2. 로켓 발사대C1. Rocket Launcher C2. Rocket launch pad

C3. 전기분해장치 C4. 점화 장치C3. Electrolysis device C4. Ignition

1. 알루미늄 원판 2. 테프론 원판1. Aluminum Disc 2. Teflon Disc

3. 알루미늄원판 고정용 아크릴파이프 3. Acrylic pipe for fixing aluminum disc

4. 테프론원판 고정용 아크릴 슬라이드홀더4. Acrylic slide holder for fixing Teflon disc

5. 방전봉 6. 뚜껑이 있는 로켓모형 폭발실험기구 5. Discharge rod 6. Rocket model explosion test instrument with lid

7. 방전극 8. 접지7. Discharge electrode 8. Earthing

Claims

An aluminum disc (1) is fixed at the end of the acrylic pipe (3), and the same size Teflon disc (2) with a hole in the center is reciprocated by the fixed acrylic slide holder (4). By connecting the discharged static electricity to the discharge electrode 7 installed on the rocket model 6 with the plastic lid through the discharge rod 5, the rocket model 6 is formed by the discharge spark generated between the two discharge electrodes 7. A rocket model launching experiment apparatus using an electrostatic discharge, which explodes the combustible fuel inside and the rocket model is fired by the explosion force at this time.