自制火箭模型2113发射系统
神州五5261号的升空,不但圆了中国人几千年的飞4102天梦,神州六号的升空大长了1653中国航天人的志气,使得从事航天模型(火箭)活动已成为一种时尚。航天模型项目不仅是一种国际性体育竞赛项目,更是一项深受广大青少年朋友喜爱的航天科普活动。然而,火箭模型的发射又是一项比较繁琐的事情,集群(多枚)火箭的发射更是如此。使用商品的火箭发射架需要一个架子一个架子的连接,费时、费力还不准确。为了能使火箭模型发射顺利,又可以方便携带发射架,我们结合当地特点,设计制作成一种方便灵活的可拆卸式 JLHJ-1型火箭发射系统。经过数次使用,效果非常好。
1 发射器的制作
火箭模型的发射系统应是一项安全可靠的装置,发射时要做到万无一失,特别是在大型表演活动中,不能有任何失误,为了达到上述目标,我们在制作发射系统时全部采用大功率电器元件,电瓶也采用双充双电式(两快电瓶,两个充电器)的,确保一次成功。所有电子元件按电路图焊接牢固,每个焊点要做防腐处理。我们采用的连接线是双层电源线,一层塑料护套、一层纤维线,具有防腐、防折功能。焊接处采用松香型焊油焊接,所有电线连接头要用热塑套管塑封好,防止受腐蚀和经常搬运而折断。(图一)
2 发射架的制作
火箭的发射架要求使用稳定、安装灵活、携带方便的特点,针对上述情况,我们大胆选择制作塑钢门窗使用的材料。然而有些塑钢易变形、加工费力、重量较重,经过多次试验,我们选用了质量好,价格合理的凸型实德塑钢。发射架的制作方法比较简单,按照所需要的尺寸剪裁下来,然后用铁锉磨平接头,两个发射架连接处安装可折叠式合页(市场上有售)。合页与塑钢连接处用1.5毫米厚的铁皮做垫圈,防止长期拉动而折断塑钢(图二)。在塑钢凸起部分,我们按照所需尺寸打直径4.1毫米的孔(每个孔切不可超过最下面一层塑钢)用来安装发射导轨。发射导轨可采用直径4毫米粗的钢丝,用冷拨方法拉直,也可用0.5公斤铁锤敲击成直型钢丝,每个钢丝长度在1米。然后用200号细砂纸打磨光滑,把钢丝插在塑钢孔上既可,发射导轨就制作完成了。由于火箭发射时发动机燃烧喷射会产生很强烈的火药,如同气体焊枪一样,这样强烈的火药会将塑钢“打穿”的,所以,我们在每个导轨下面安装一片直径18毫米、厚度1毫米的圆形铁皮,用来保护塑钢发射架不被“烧毁”。这样,一架可拆卸、运输方便、美观适用的火箭发射架就组装完成了。再配上携带方便、安装简单、使用保险的发射器,一套适合比赛、表演的全新火箭发射系统在您亲自动手下完工了,使用效果一定会让您满意的。
表一 发射器用电子元件器材明细
名 称 规格 数量 备注 名称 规格 数量 备注
电 瓶 4AH 2个 6V 电瓶开关 110V 1个 搬动
充电器 6V 2个 300HA 发射开关 220V 1个 双触点
指示灯 6V 2套 0.5W 接线柱 同轴 2套 2芯
电压表 6V 1个 6V 鱼咀夹 小号 80个 双色
总开关 220V 1个 按键式 发射导线 2平方 50米 护套
连线插座 4芯 1套 同轴 热塑套管 5毫米 2米 红色
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图表2-发射架安装图
火箭模型 带降火箭是航天模型中最为简便的竞赛项目。
根据规定:飘带必须用均匀的、没有孔的单一柔软材料,如纺织品、薄纸或塑料膜做成,其长度和宽度比至少为10∶1。比赛飞行三轮,最大测定时间为180秒.以三轮成绩之和评定名次。
耍提高飞行成绩,只有从两方面着手:一是正确设计制作飘带,提高飘带下降时的阻力; 二是减轻重量。由于发动机是标准产品,所以只能减轻箭体和飘带的重量。
本文主要从飘带的设计、制作和箭体安装两方面介绍S6A模型火箭。 一、制作材料: 薄膜、细线、竹丝以及少许1*1(mm)橡筋条、橡皮胶、双面胶带、绦纶胶带、白胶及502较。
飘带材料应选择重量轻又有一定硬度的材料,通常可以选用礼品包装纸。飘带尺寸通常宽度为90~110(mm),长度为900~1200 (mm)。
把包装纸按尺寸裁好。如长度不够可用双面胶连接。
选用一根长度比飘带宽度长3mm、φ0. 5mm的竹丝,用双面胶按图一把竹丝与飘带的一端连接。用细线做连接线,对线的要求是轻、软、不易松开,也乐容易烧断,如医用手术线。
按图二把线与飘带、竹丝连接,两线的结点不要在飘带正中,应向一边靠一点,三个节点可用少许白胶固定,在连接线中间接入长约l00 mm的1*l橡胶(在反喷时起缓冲作用),橡筋与连接线打结(在一端再连接一根长度为140mm的引出线,以后连接头锥用),用微量的502胶固定。再用橡皮胶布包一圈,它的作用是增加连线与橡筋的连接强度,同时不使用使节间有突出部分,避免缠住连线其它部分的事故。
影响飘带效率的除了飘带尺寸以外,折叠方法也至关重要。前面所讲的飘带与连线的连接通常应该在飘带折叠好后进行。
飘带折叠后,每一条折缝一定要用熨斗熨过,使折缝坚挺有弹性,用来增加飘带下降时的阻力。 折叠方法有几种:1.对折(图三);2.“长城”(图四);3.根部对折,端部圈折(图五);4.其它组合折叠法,如:对折加“长城”、“长城”加圈折等等。
同学们可以自己创造,目的是要达到下降时阻力大,从姿态上要达到下降时下端(根部)平稳而上端要能动。箭体要平稳不能晃动,箭体一晃动下沉速度就会增大。
析叠时最好用硬卡纸做两片样板尺,沿着样板尺折叠,由两片样板尺的移动来完成全部折叠过程,这样可以保证折叠宽度均匀,增加折叠速度。 二、箭体安装 如果使用自制纸质箭体,应在头锥下端内壁安装一段连接段。
连接段用卡纸制作,它的外径与箭体内径相同,上口与头锥内壁用白胶或浆糊胶合(图一)。头锥与箭体的连接要准直和稳定,不能太松、不能摇晃,否则会引起发射轨迹的歪斜或反冲时飘带不易喷出,这都取决于连接段制作是否正确。
飘带与箭体的连接点在定向片前方,先用502腔把连接定位在定向片与箭体接缝处,再用双组份环氧树脂胶加固,然后在它前方用绦纶胶带固定。取一枚使用过的A34T发动机壳装入箭体,提起连线应使箭体处于水平状态(图二),这样下降时可以增加留空时间。
飘带与头锥的连接:将飘带上预留的约长140mm连线的另一头,用微量的502胶把它定位在头锥内壁,再用双组份环氧树脂胶固定即可。 用厚度30mm的发泡塑料制作“活塞“,最好用电热丝切割成φ30mm的圆柱体,再按图三用平板把圆柱体表面滚平,使直径略微减小,正妤装入箭体内,与箭体内壁基本没有缝隙,但稍用力活塞就可以在箭体内运动。
用一根细棒把活塞推到箭体下端,用嘴对发动机段用力吹气,活塞可被你吐气弹出(图四),这样的活塞就符合标准了。 安装过程:先把活塞推入箭体,往箭体内撒些滑石粉,它一方面可以润滑活塞与箭体内壁,同时又可以充填活塞与壁体的缝隙,防止发动机反喷的火焰从缝隙中窜出烧坏飘带或连线,避免飘带展不开或飘带与箭体分离,而使比赛得零分。
撒好滑石粉后,再放入一小张餐巾纸。它也是保护飘带与连线不被烧坏的。
再把瓢带按折缝折叠,用两小张餐巾纸把瓢带包起(图五):一张正好把飘带包一圈,另一张把瓢带插入的头部包起,把它放入箭体,再把连线均匀地放在箭体内的飘带上方,装上头锥即可。建议在初次安装后,再用嘴对着装好的箭体发动机段用力吹气,这时整个头锥、飘带、活塞应一起被你吹出的气弹出,这样的安装就是成功的。
最后把A3-4T发动机装入发动机端,注意发动机装入时要求紧一些,要是太松应垫一纸片,如果发动机装不进,可以把发动机的外包装纸均匀地剥去几层。最后用胶带纸把发动机与箭体末端固定住(图六)。
在安装中,我们尽可能把飘带安装在箭体的上部,目的是把重心移向头部,最好能利用头锥后部的空间。建议同学们在箭体内安装个限位块,限位块可用桐木条制作,按图七胶合在箭体内壁。
这样,整个S6A模型火箭安装完毕,可以进入发射状态了,发射过程中,依靠发动机反喷时强的反冲气流把飘带弹出箭体,下降回收。
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