亲自制作并放飞我们的水火箭——圆梦一号

ID:262 · 发表于 2014-10-21 15:43

本帖最后由 heicad 于 2014-10-21 15:47 编辑

转自一个高中生的作品：
这个原始想法来自于前几天上物理课时，老师放过一个火箭，后来我也想自己做一个。
随后查了很多资料和视频，昨天和今天这两天终于实现这个想法了哈哈！

2012年12月30日
我在做这个火箭，腾弟弟在隔壁看到后，连忙过来参加制作。
由于没有完整的设计图，我们也是自己拿起材料就做的。
开始我们是用软木塞，把它削到和可乐瓶瓶口差不多大。然后中间钻一个孔，把自行车的气门芯放进去。
但是我们试验了好几次，总是飞不高，还左右乱飞，弄得笑话多了。仔细查看发现，我们的软木塞总是漏气。

后来我们又去外面找材料，找个橡胶塞。问了腾弟弟的爷爷，我的家人，也没人知道哪里有卖。
我们骑着电动车，到处逛钦州的沙埠，每次见到一个药店，都进去问一下有没有橡胶塞。不过每个药店都说没有卖。

后来腾弟弟有想法说去市人民医院（旧红十字医院）看看吧。我们去到那后，果然还是好心人多，急诊室值班的医生从废旧吊瓶里挖了一个盖子给我们。那时我很担心是否合适，但是总比没有好吧，我们回家了。
在回家路上，还去五金店买了些螺丝、螺母、木板、电钻头。
回来装上去一试，哎呀，盖子恰好合适，不大不小，但是随着气压增大，盖子没有任何边缘可以帮助拦着火箭，非常滑，一不小心就泄气。根本飞不了。愁死了，

2012年12月30日晚
我来到学校，再次观摩下老师做的那个，发现我做错了！
自行车的气门芯不是像我那样用的，是要把整个控制气门的东西装上去，并不是仅仅一个芯。这也是防止漏气的原因。
另外，从王伟名老师口中了解到，橡皮塞在钦州的新兴路的大世界旁边，有一个药店，那里有卖化学器材，其中就有橡皮塞卖。
准备放学时，王老师提醒道：“那时我们做去参加比赛的时候，研究过，瓶的最大承受气压大约在七八个大气压左右”
于是我们心里便有底了，这不能用电动打气机来打，很容易爆，爆就会弄得毁容都有……
我们决定用手打，以打的次数为准，开始我觉得用个气压计测好点，但是也应该不必了，慢慢试。

2013年12月31日晚
我从我爸爸家里，拿了些塑料胶纸，用来做火箭的身。天色晚了，腾弟弟也不在家。就明天元旦的时候再做吧！

2013年1月1日
啊哈哈！~~~新的一年开始啦！~~今天不刮风，不下雨，虽然也没太阳，但是我们的热情是高涨高涨的。
因为，今天是我的火箭起飞之日，也是新的一年的第一天，而且我要好好装饰这个火箭一番。
早上，我骑车去沙埠杂货店，买了卷透明胶布，12块呐~~~不过够我用的。
于是我了，失败次数不少呢，但是充满了乐趣。

我也向往二级火箭，还有降落伞自动打开，之类的技术……
我的发射架，是用橡胶塞做喷头，在打气时用铁钳夹住瓶口，施给它向下和左右夹起来的这两个力，从而保证了动力舱在不断增压的时候，不会出乎意料地起飞（当然也有失败的时候，滑，夹不稳或漏气）。
我用短的气筒，最多打了70下。飞得老高了！再多不敢打了。没有气压表测量。
打够气后，可以人为控制什么时候发射。然后我模仿了下“航母Style”的姿势。有几次发射失败的时候，真是搞笑得很！

原理是：在不断给加有1/3的水的可乐瓶打进气的时候，由于密封，可乐瓶内气压不断增高，放心，瓶子韧得很。当松开钳子时，里面空气从高压冲向低压，空气在上面，大量水在下面的瓶口，空气把水瞬间强有力地压出去。水出去的时候，产生反作用力，推动火箭向上发射。
所以，升高的关键在于液体的密度和空气的压力。但水不能太多，水多的话，空气占不了多少体积，导致没有足够的气体把水喷射出去。太少的话，喷出的大多是空气，空气密度较小，反作用力不大，效果不好。
我用的是2L的可口可乐瓶。用一瓶约560ml的哇哈哈矿泉水瓶装满水，然后加到可乐瓶里。在上发射架的时候，由于发射架结构原因，会流失几十毫升的水，不过不要紧。

民间嘛，目前只能这样了，所有材料都是就地取材，没有上网买，发射到五六层楼高，新的一年图个好的展望。
我们录制了一个短片。参与的有七八个人呢哈哈，其中还有慢镜头，由于是普通卡片相机，只有30帧/s，所以慢镜头有点不顺畅，另外，火箭起飞时，瞬间喷出的水柱，真的很漂亮！

短片的背景音乐：Positive Outlook 。这是央视播放神州、天空一号、日出这类节目时，经常用的背景音乐。让人心情很爽快，气势也很大。

水强力喷出来的声音和产生的气流，感觉很爽的！

还有我的航母Style：（动作反了）

2012，再见！2013，发射！

水这个加得有点少。。。

2013年1月13日下午，我在网上购买的螺旋喷头到手了。装上去使用，感觉不错，不必用之前那个土办法——用火钳去夹、压了。现在只需要轻轻一拔下外壁，火箭立即升空。
以下图片引用商家在淘宝网页上的，我实际买的也是这种。

来给大家看看螺旋发射器的内部原理。。。让有车床的同志们可以自己做。商家网上可没提供这样的照片的。原理现在我也清楚了。就看我能不能尝试应用在二级火箭的分离上

但是经过我的实际使用发现，这种喷嘴的直径比原来瓶口小了那么一点，所以喷射时爆发力不够大，但也足以让火箭升到一样的六七层楼高度。还有一个就是，使用这个喷头，打气时存在一个最低气压，具体数值我不清楚多少，但如果没有打够50手，气压不足以使火箭喷射出去，也就是即使拉下外壁，火箭仍纹丝不动。

我的二级水火箭和降落伞设计思路大概有了，另外我还想捆绑四个火箭一起喷射，因为有了这个喷头，寒假我还得改装下发射台，希望利用自行车的刹车阀，在远处发射火箭。而且打气筒我也费了好大的劲才接好，现在打气筒气管延长了2米。
网上当然有成品的发射台卖，但是贵死啦！~~~我只买了喷嘴和喷头这些零件，这些零件要用车床才加工得出，没那工具，所以就买这些了，不过要动手去组装的地方还很多呢，而且都是处于试验阶段，还不知道成不成功呢，但制作的过程中乐趣是无穷大滴。。！

如果寒假试验成功，就会出圆梦二号水火箭~~~~。

2013年1月14日
我把一个螺旋喷头用废旧电烙铁烧去一些边缘，拿出里面的弹簧。后来才发现并不需要这么破坏就可以拿出弹簧了的。
我打算做这个二级分离装置。
这次我想到的是利用超重、失重的原理。

图一这是被我生硬用电烙铁割去底下一部分塑胶的螺旋喷头。

其实所谓的螺旋喷头，就是平时花园、菜地浇花浇菜用的水管快速转接头。只不过稍微修改下口径使它能适合可乐瓶瓶口。

图二

我想到的原理是：在图一图二
我的手当做第一级火箭，这级火箭的底部与这个装置的外壁相连，打气嘴不与第一级火箭接触，就是悬空。
由于第一级火箭与外壁相连，可以支撑住二级火箭。而且在未发射的时候，装置的状态是像图一所示的样子：顶部是二级火箭，然后先在二级里打气，打足够的气后再打一级的。
当然，二级打气的时候，即使里面的弹簧被我拔出来了，火箭是不会分离飞出去的。因为第一级火箭的支撑，把外壁往上顶，二级火箭的水的重力往下压。支持力和重力保持了平衡。

然后发射！
第一级火箭喷水，反作用力带动整个箭体升空。就在升空的过程中，喷头处的力开始不平衡了。

拉开时，正如图二所示的样子。这个装置我还没有实验过。

2013年1月16日中午，我看了下国外的网站，国外还真是发达，都建设有一个专题网站了：http://www.aircommandrockets.com/
看了下网站的资料，忽然得到启发，决定再次改进二级分离装置：

这次我又拆开一个螺旋喷嘴，采用的办法不是用电烙铁去弄啦！~~~太伤外形和功能了。我用硬而薄的东西，塞进旁边的三个夹子，使它们保持张开，然后我再用力拔，整个外壁就出来了，而且毫发无损！
这个具体大家可以参考老外制作的前部分，他就是这么做才拆开的http://v.youku.com/v_show/id_XMjkwNDMxNDQw.html

将得到的弹簧放在上面，最好是与喷嘴绑在一起，防止喷射后，弹簧不知道飞哪里去了。

这样，在喷嘴与喷头之间，就有一个弹簧在发力。

二级火箭喷射瞬间的时候，装置的状态

一级火箭推动爬升的时候

首先，二级火箭装水，（注意：水不能太多，也不能太少，太多就会太重，导致无法脱离，太少会没办法压住弹簧。按照我的2L可乐瓶。装600ml左右的水比较适合。这个取决于弹簧的劲度系数。当然也要照顾下下面一级火箭喷射的辛苦……）然后装在上面。保持竖直方向。二级火箭的重力会往下压住弹簧，而下面的外壁仍然像上次那个一样，与第一级火箭的底部相连，打气口悬空方便打气。

这样的话，我建议在装完水后，先给一级火箭打气，然后再给二级打气，因为有了弹簧在中间，他们分离相当容易，若是打了二级，一不小心碰到，歪了可能会漏气。

原理是：还是像上次那样，升空时，受力情况不变，弹簧仍被压缩着，
直到下面火箭的推力渐渐减弱，二级的质量大，一级由于喷完水了很轻，弹簧以二级火箭为支撑点，往下推着外壁，慢慢伸展开来，当它伸展到一定程度后，外壁松开了卡口，就像用手拉下外壁一样，二级火箭得以释放，然后继续喷射升空！一级火箭就做自由落体运动。
在空中，二级火箭就不容易分离了，因为加速度向上，存在超重现象，弹簧更加被压缩着，因为支持力此时大于重力。在地面的话，弹簧只是受重力和支持力平衡而已。

这样设计的话，我觉得最好要有个降落伞，而且是一级尽量要有，因为发射的那个地方质量较重，下落的话，那个地方会先撞击地面，可能损坏螺旋喷口。而二级的话，由于再次爬升，高度更高，再做自由落体运动的话，也可能会摔变形，喷嘴是塑胶的，可能会损坏、破裂

此设计我曾用手模拟一级火箭来试验过，可行。过几天我会做这个看看二级分离的效果。

2013年1月19日17时
我又重复玩了几下

我把发射器放在发射台上，这次是不用用手拿了，直接可以立在地面上，然后打气，打完气后用火钳夹住外壁往下拉。
我发现，每次喷射升空的时候，火箭在开始喷射的一瞬间，火箭的底部总是往外掉，但头部却不变，然后箭身就往房子那边斜着冲上去了可能真得需要在发射台上加装三根长棍，用作导轨，让火箭垂直起飞~~~~。

另外，我找了下，自行车刹车阀家里没有呢，明天去沙埠看看有没有单车配件卖，如果用绳子拉的话，虽然气压很高的时候拉下外壁很轻松，但摩擦很大。
还要考虑下怎么联动旁边三个助推器一起喷射。旁边三个助推器我决定用2L的可乐瓶，中间的一级我用1.25升的可乐瓶，这样就助推的力量大于中间的，然后我就可以通过气压的大小让助推火箭在任务未完成时不会掉出来了

我打算是这样设计的：

ID:78077 · 发表于 2015-5-7 08:42

楼主真是人才，见识了

ID:76840 · 发表于 2015-7-16 10:24

这样也行？

ID:44267 · 发表于 2015-11-16 11:31

diy的精神让人钦佩

ID:97292 · 发表于 2015-12-2 08:27

原来是我同学啊

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