親自制作并放飛我們的水火箭——圓夢一號

ID:262 · 發表于 2014-10-21 15:43

本帖最后由 heicad 于 2014-10-21 15:47 編輯

轉自一個高中生的作品：
這個原始想法來自于前幾天上物理課時，老師放過一個火箭，后來我也想自己做一個。
隨后查了很多資料和視頻，昨天和今天這兩天終于實現這個想法了哈哈！

2012年12月30日
我在做這個火箭，騰弟弟在隔壁看到后，連忙過來參加制作。
由于沒有完整的設計圖，我們也是自己拿起材料就做的。
開始我們是用軟木塞，把它削到和可樂瓶瓶口差不多大。然后中間鉆一個孔，把自行車的氣門芯放進去。
但是我們試驗了好幾次，總是飛不高，還左右亂飛，弄得笑話多了。仔細查看發現，我們的軟木塞總是漏氣。

后來我們又去外面找材料，找個橡膠塞。問了騰弟弟的爺爺，我的家人，也沒人知道哪里有賣。
我們騎著電動車，到處逛欽州的沙埠，每次見到一個藥店，都進去問一下有沒有橡膠塞。不過每個藥店都說沒有賣。

后來騰弟弟有想法說去市人民醫院（舊紅十字醫院）看看吧。我們去到那后，果然還是好心人多，急診室值班的醫生從廢舊吊瓶里挖了一個蓋子給我們。那時我很擔心是否合適，但是總比沒有好吧，我們回家了。
在回家路上，還去五金店買了些螺絲、螺母、木板、電鉆頭。
回來裝上去一試，哎呀，蓋子恰好合適，不大不小，但是隨著氣壓增大，蓋子沒有任何邊緣可以幫助攔著火箭，非常滑，一不小心就泄氣。根本飛不了。愁死了，

2012年12月30日晚
我來到學校，再次觀摩下老師做的那個，發現我做錯了！
自行車的氣門芯不是像我那樣用的，是要把整個控制氣門的東西裝上去，并不是僅僅一個芯。這也是防止漏氣的原因。
另外，從王偉名老師口中了解到，橡皮塞在欽州的新興路的大世界旁邊，有一個藥店，那里有賣化學器材，其中就有橡皮塞賣。
準備放學時，王老師提醒道：“那時我們做去參加比賽的時候，研究過，瓶的最大承受氣壓大約在七八個大氣壓左右”
于是我們心里便有底了，這不能用電動打氣機來打，很容易爆，爆就會弄得毀容都有……
我們決定用手打，以打的次數為準，開始我覺得用個氣壓計測好點，但是也應該不必了，慢慢試。

2013年12月31日晚
我從我爸爸家里，拿了些塑料膠紙，用來做火箭的身。天色晚了，騰弟弟也不在家。就明天元旦的時候再做吧！

2013年1月1日
啊哈哈！~~~新的一年開始啦！~~今天不刮風，不下雨，雖然也沒太陽，但是我們的熱情是高漲高漲的。
因為，今天是我的火箭起飛之日，也是新的一年的第一天，而且我要好好裝飾這個火箭一番。
早上，我騎車去沙埠雜貨店，買了卷透明膠布，12塊吶~~~不過夠我用的。
于是我了，失敗次數不少呢，但是充滿了樂趣。

我也向往二級火箭，還有降落傘自動打開，之類的技術……
我的發射架，是用橡膠塞做噴頭，在打氣時用鐵鉗夾住瓶口，施給它向下和左右夾起來的這兩個力，從而保證了動力艙在不斷增壓的時候，不會出乎意料地起飛（當然也有失敗的時候，滑，夾不穩或漏氣）。
我用短的氣筒，最多打了70下。飛得老高了！再多不敢打了。沒有氣壓表測量。
打夠氣后，可以人為控制什么時候發射。然后我模仿了下“航母Style”的姿勢。有幾次發射失敗的時候，真是搞笑得很！

原理是：在不斷給加有1/3的水的可樂瓶打進氣的時候，由于密封，可樂瓶內氣壓不斷增高，放心，瓶子韌得很。當松開鉗子時，里面空氣從高壓沖向低壓，空氣在上面，大量水在下面的瓶口，空氣把水瞬間強有力地壓出去。水出去的時候，產生反作用力，推動火箭向上發射。
所以，升高的關鍵在于液體的密度和空氣的壓力。但水不能太多，水多的話，空氣占不了多少體積，導致沒有足夠的氣體把水噴射出去。太少的話，噴出的大多是空氣，空氣密度較小，反作用力不大，效果不好。
我用的是2L的可口可樂瓶。用一瓶約560ml的哇哈哈礦泉水瓶裝滿水，然后加到可樂瓶里。在上發射架的時候，由于發射架結構原因，會流失幾十毫升的水，不過不要緊。

民間嘛，目前只能這樣了，所有材料都是就地取材，沒有上網買，發射到五六層樓高，新的一年圖個好的展望。
我們錄制了一個短片。參與的有七八個人呢哈哈，其中還有慢鏡頭，由于是普通卡片相機，只有30幀/s，所以慢鏡頭有點不順暢，另外，火箭起飛時，瞬間噴出的水柱，真的很漂亮！

短片的背景音樂：Positive Outlook 。這是央視播放神州、天空一號、日出這類節目時，經常用的背景音樂。讓人心情很爽快，氣勢也很大。

水強力噴出來的聲音和產生的氣流，感覺很爽的！

還有我的航母Style：（動作反了）

2012，再見！2013，發射！

水這個加得有點少。。。

2013年1月13日下午，我在網上購買的螺旋噴頭到手了。裝上去使用，感覺不錯，不必用之前那個土辦法——用火鉗去夾、壓了。現在只需要輕輕一拔下外壁，火箭立即升空。
以下圖片引用商家在淘寶網頁上的，我實際買的也是這種。

來給大家看看螺旋發射器的內部原理。。。讓有車床的同志們可以自己做。商家網上可沒提供這樣的照片的。原理現在我也清楚了。就看我能不能嘗試應用在二級火箭的分離上

但是經過我的實際使用發現，這種噴嘴的直徑比原來瓶口小了那么一點，所以噴射時爆發力不夠大，但也足以讓火箭升到一樣的六七層樓高度。還有一個就是，使用這個噴頭，打氣時存在一個最低氣壓，具體數值我不清楚多少，但如果沒有打夠50手，氣壓不足以使火箭噴射出去，也就是即使拉下外壁，火箭仍紋絲不動。

我的二級水火箭和降落傘設計思路大概有了，另外我還想捆綁四個火箭一起噴射，因為有了這個噴頭，寒假我還得改裝下發射臺，希望利用自行車的剎車閥，在遠處發射火箭。而且打氣筒我也費了好大的勁才接好，現在打氣筒氣管延長了2米。
網上當然有成品的發射臺賣，但是貴死啦！~~~我只買了噴嘴和噴頭這些零件，這些零件要用車床才加工得出，沒那工具，所以就買這些了，不過要動手去組裝的地方還很多呢，而且都是處于試驗階段，還不知道成不成功呢，但制作的過程中樂趣是無窮大滴。。！

如果寒假試驗成功，就會出圓夢二號水火箭~~~~。

2013年1月14日
我把一個螺旋噴頭用廢舊電烙鐵燒去一些邊緣，拿出里面的彈簧。后來才發現并不需要這么破壞就可以拿出彈簧了的。
我打算做這個二級分離裝置。
這次我想到的是利用超重、失重的原理。

圖一這是被我生硬用電烙鐵割去底下一部分塑膠的螺旋噴頭。

其實所謂的螺旋噴頭，就是平時花園、菜地澆花澆菜用的水管快速轉接頭。只不過稍微修改下口徑使它能適合可樂瓶瓶口。

圖二

我想到的原理是：在圖一圖二
我的手當做第一級火箭，這級火箭的底部與這個裝置的外壁相連，打氣嘴不與第一級火箭接觸，就是懸空。
由于第一級火箭與外壁相連，可以支撐住二級火箭。而且在未發射的時候，裝置的狀態是像圖一所示的樣子：頂部是二級火箭，然后先在二級里打氣，打足夠的氣后再打一級的。
當然，二級打氣的時候，即使里面的彈簧被我拔出來了，火箭是不會分離飛出去的。因為第一級火箭的支撐，把外壁往上頂，二級火箭的水的重力往下壓。支持力和重力保持了平衡。

然后發射！
第一級火箭噴水，反作用力帶動整個箭體升空。就在升空的過程中，噴頭處的力開始不平衡了。

拉開時，正如圖二所示的樣子。這個裝置我還沒有實驗過。

2013年1月16日中午，我看了下國外的網站，國外還真是發達，都建設有一個專題網站了：http://www.aircommandrockets.com/
看了下網站的資料，忽然得到啟發，決定再次改進二級分離裝置：

這次我又拆開一個螺旋噴嘴，采用的辦法不是用電烙鐵去弄啦！~~~太傷外形和功能了。我用硬而薄的東西，塞進旁邊的三個夾子，使它們保持張開，然后我再用力拔，整個外壁就出來了，而且毫發無損！
這個具體大家可以參考老外制作的前部分，他就是這么做才拆開的http://v.youku.com/v_show/id_XMjkwNDMxNDQw.html

將得到的彈簧放在上面，最好是與噴嘴綁在一起，防止噴射后，彈簧不知道飛哪里去了。

這樣，在噴嘴與噴頭之間，就有一個彈簧在發力。

二級火箭噴射瞬間的時候，裝置的狀態

一級火箭推動爬升的時候

首先，二級火箭裝水，（注意：水不能太多，也不能太少，太多就會太重，導致無法脫離，太少會沒辦法壓住彈簧。按照我的2L可樂瓶。裝600ml左右的水比較適合。這個取決于彈簧的勁度系數。當然也要照顧下下面一級火箭噴射的辛苦……）然后裝在上面。保持豎直方向。二級火箭的重力會往下壓住彈簧，而下面的外壁仍然像上次那個一樣，與第一級火箭的底部相連，打氣口懸空方便打氣。

這樣的話，我建議在裝完水后，先給一級火箭打氣，然后再給二級打氣，因為有了彈簧在中間，他們分離相當容易，若是打了二級，一不小心碰到，歪了可能會漏氣。

原理是：還是像上次那樣，升空時，受力情況不變，彈簧仍被壓縮著，
直到下面火箭的推力漸漸減弱，二級的質量大，一級由于噴完水了很輕，彈簧以二級火箭為支撐點，往下推著外壁，慢慢伸展開來，當它伸展到一定程度后，外壁松開了卡口，就像用手拉下外壁一樣，二級火箭得以釋放，然后繼續噴射升空！一級火箭就做自由落體運動。
在空中，二級火箭就不容易分離了，因為加速度向上，存在超重現象，彈簧更加被壓縮著，因為支持力此時大于重力。在地面的話，彈簧只是受重力和支持力平衡而已。

這樣設計的話，我覺得最好要有個降落傘，而且是一級盡量要有，因為發射的那個地方質量較重，下落的話，那個地方會先撞擊地面，可能損壞螺旋噴口。而二級的話，由于再次爬升，高度更高，再做自由落體運動的話，也可能會摔變形，噴嘴是塑膠的，可能會損壞、破裂

此設計我曾用手模擬一級火箭來試驗過，可行。過幾天我會做這個看看二級分離的效果。

2013年1月19日17時
我又重復玩了幾下

我把發射器放在發射臺上，這次是不用用手拿了，直接可以立在地面上，然后打氣，打完氣后用火鉗夾住外壁往下拉。
我發現，每次噴射升空的時候，火箭在開始噴射的一瞬間，火箭的底部總是往外掉，但頭部卻不變，然后箭身就往房子那邊斜著沖上去了可能真得需要在發射臺上加裝三根長棍，用作導軌，讓火箭垂直起飛~~~~。

另外，我找了下，自行車剎車閥家里沒有呢，明天去沙埠看看有沒有單車配件賣，如果用繩子拉的話，雖然氣壓很高的時候拉下外壁很輕松，但摩擦很大。
還要考慮下怎么聯動旁邊三個助推器一起噴射。旁邊三個助推器我決定用2L的可樂瓶，中間的一級我用1.25升的可樂瓶，這樣就助推的力量大于中間的，然后我就可以通過氣壓的大小讓助推火箭在任務未完成時不會掉出來了

我打算是這樣設計的：

ID:78077 · 發表于 2015-5-7 08:42

樓主真是人才，見識了

ID:76840 · 發表于 2015-7-16 10:24

這樣也行？

ID:44267 · 發表于 2015-11-16 11:31

diy的精神讓人欽佩

ID:97292 · 發表于 2015-12-2 08:27

原來是我同學啊

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