本發(fā)明涉及水火箭，特別涉及二級水火箭分離裝置。

背景技術：

1、水火箭是基于牛頓作用力-反作用力原理、以空氣壓力和水作為動力的模型火箭飛行器，常用于青少年科普綜合實踐活動。水火箭發(fā)射過程安全環(huán)保，無毒副作用，有助于提升參與者邏輯思維和動手能力，加深對物理原理的認識。傳統水火箭的結構和原理較為簡單，一般以一個碳酸飲料瓶為火箭主體，在射高上存在一定局限性。由于不包含二級分離裝置，傳統裝置與實際多級火箭原理存在一定差距，對動手能力的要求較低，難以引起高年級學生對航天飛行器的興趣。

2、已有的二級水火箭分離裝置一般通過充氣軟管連接一級和二級箭體。中國專利cn106384551a公開了一種利用一級箭體氣壓和充氣軟管摩擦力控制的二級箭體發(fā)射裝置。該裝置僅適用于空氣加壓動力原理的水火箭，可拓展性較差，無法在兩級箭體間加裝其他裝置部件。中國專利cn103136988a公開了一種空氣阻力相關的二級分離裝置，對發(fā)射環(huán)境和風速有一定要求；且兩級箭體間依然使用管道連接，不能勝任其他動力類型的火箭分離。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于引力-慣性參考系等效原理的二級火箭自動分離裝置，包括一級箭體、二級箭體、封口裝置和分離裝置。

2、實現本發(fā)明目的的技術方案是：將封口裝置固定在一級和二級箭體瓶口處，通過封口裝置單向氣閥向箭體注入壓力。對于一級箭體，解除封口裝置約束后即可發(fā)射；內部液體噴出的反作用力提供箭體整體上升的推力。對于二級箭體，封口裝置由分離裝置的卡扣部件固定在箭體上。發(fā)射前，由于二級箭體存在一定重量，分離裝置底部彈簧部件處于壓縮狀態(tài)，不會觸發(fā)分離裝置。發(fā)射后一段時間內，一級箭體的升力通過分離裝置底部彈簧傳遞到二級箭體，彈簧依然處于壓縮狀態(tài)。直到一級箭體升力小于彈簧彈力，分離裝置才會啟動，解除對二級箭體封口裝置的約束，實現二級箭體的發(fā)射。該裝置利用了引力-慣性參考系等效原理，在發(fā)射前和一級箭體推進過程中保證二級箭體不被啟動。在核心的分離裝置上利用了杠杠原理：確保二級箭體加壓后分離裝置的卡扣部件能為封口裝置提供足夠約束，同時彈簧部件的彈力足夠解除卡扣部件的約束。

3、本發(fā)明相對于現有技術具有如下的優(yōu)點及效果：1.?采用兩級箭體獨立加壓的方式，無需使用傳統的軟管連接，允許在兩級箭體間添加其他自定義部件，對兩級箭體的形狀和尺寸也沒有特殊要求；2.?不依賴于液體加壓提供反作用力的水火箭模式，可適用于多種類型的火箭發(fā)射；3.?對發(fā)射環(huán)境要求較低，在真空和水下環(huán)境同樣適用；4.?結構簡單，操作便捷，綠色環(huán)保，安全穩(wěn)定。

技術特征：

1.一種基于引力-慣性參考系等效原理的二級水火箭自動分離裝置，包括一級箭體、二級箭體、封口裝置和分離裝置。其特征是：一級箭體與二級箭體通過連接套筒組合；在一級箭體和二級箭體瓶口設有封口裝置；封口裝置由卡扣固定在箭體上；二級箭體封口裝置上增設了分離裝置。

2.根據權利要求1所述的一種基于引力-慣性參考系等效原理的二級水火箭自動分離裝置，其特征是：所述封口裝置包括橡膠塞和單向氣閥，將注入氣體保留在箭體中。

3.根據權利要求1所述的一種基于引力-慣性參考系等效原理的二級水火箭自動分離裝置，其特征是：所述分離裝置包括卡扣、牽引繩和彈簧。分離裝置卡扣底部固定在封口裝置橡膠塞底部，分離裝置卡扣頂部卡在二級箭體瓶口凸起上，為封口裝置提供額外約束。分離裝置牽引繩兩端分別連接分離裝置彈簧底部和分離裝置卡扣伸長臂。分離裝置彈簧頂部固定在封口裝置橡膠塞底部，分離裝置彈簧底部放置于一級箭體頂部。分離裝置卡扣伸長臂確保二級箭體加壓后分離裝置的卡扣部件能為封口裝置提供足夠約束，同時彈簧部件的彈力足夠解除卡扣部件的約束。

4.根據權利要求1所述的一種基于引力-慣性參考系等效原理的二級水火箭自動分離裝置，其特征是：基于引力-慣性參考系等效原理，在發(fā)射前和一級箭體推進過程中保證分離裝置彈簧處于壓縮狀態(tài)。當分離裝置彈簧處于壓縮狀態(tài)時，分離裝置牽引繩處于松弛狀態(tài)，不會觸發(fā)分離裝置。當分離裝置彈簧處于伸展狀態(tài)時，通過分離裝置牽引繩拉動分離裝置卡扣向兩側運動，解除對封口裝置的約束，發(fā)射二級箭體。

技術總結
本發(fā)明提供了一種基于引力?慣性參考系等效原理的二級火箭自動分離裝置，包括一級箭體、二級箭體、封口裝置和分離裝置。其特征是：將封口裝置固定在一級和二級箭體瓶口處，通過封口裝置單向氣閥向箭體注入壓力。對于一級箭體，解除封口裝置約束后即可發(fā)射；內部液體噴出的反作用力提供箭體整體上升的推力。對于二級箭體，封口裝置由分離裝置的卡扣部件固定在箭體上。發(fā)射前，由于二級箭體存在一定重量，分離裝置底部彈簧部件處于壓縮狀態(tài)，不會觸發(fā)分離裝置。發(fā)射后一段時間內，一級箭體的升力通過分離裝置底部彈簧傳遞到二級箭體，彈簧依然處于壓縮狀態(tài)。直到一級箭體升力小于彈簧彈力，分離裝置才會啟動，解除對二級箭體封口裝置的約束，實現二級箭體的發(fā)射。本發(fā)明采用兩級箭體獨立加壓的方式，無需使用傳統的軟管連接，允許在兩級箭體間添加其他自定義部件。不依賴于液體加壓提供反作用力的水火箭模式，可適用于多種類型的火箭發(fā)射。結構簡單，操作便捷，綠色環(huán)保，安全穩(wěn)定。

技術研發(fā)人員：唐曉暢
受保護的技術使用者：唐曉暢
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/23