微重力簡(jiǎn)易落艙蠟燭自動(dòng)點(diǎn)火演示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體講就是涉及一種地面微重力簡(jiǎn)易落艙蠟燭自動(dòng)點(diǎn)火演示裝置，能夠在地面重現(xiàn)太空失重環(huán)境下蠟燭點(diǎn)燃時(shí)的形狀和顏色，提高實(shí)驗(yàn)的可靠性和可操作性。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)青少年的科學(xué)技術(shù)普及教育普遍得到重視，尤其是對(duì)航天技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)知識(shí)，各國(guó)采取了各種普及教育方式，例如:美國(guó)NASA曾多次進(jìn)行太空微重力環(huán)境水球.水膜.蠟燭燃燒等物理實(shí)驗(yàn)；2013年6月20日，我國(guó)”神州十號(hào)”飛船航天員王亞平，演示了太空微重力環(huán)境的水球水膜等物理實(shí)驗(yàn)；6月23日中央電視臺(tái)播放了題為“關(guān)注微重力實(shí)驗(yàn):落塔實(shí)驗(yàn):失重狀態(tài)的火焰”的視頻。內(nèi)容是中國(guó)科學(xué)院國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室微重力落塔蠟燭燃燒實(shí)驗(yàn)，更引起人們對(duì)微重力落塔實(shí)驗(yàn)的關(guān)注。
[0003]教育部2005年《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)驗(yàn)部分要求學(xué)生了解太空艙或人造衛(wèi)星中進(jìn)行微重力條件下的實(shí)驗(yàn)。由于演示實(shí)驗(yàn)都是在地面常重力環(huán)境以自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)微重力環(huán)境。傳統(tǒng)的失重環(huán)境下蠟燭點(diǎn)火的演示裝置，為保證實(shí)驗(yàn)艙自由下落時(shí)的穩(wěn)定性，外形按照行器的原理設(shè)計(jì)，艙尾裝有尾翼。內(nèi)置蠟燭點(diǎn)火平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)艙艙壁上裝有攝錄設(shè)備，用手工方式在實(shí)驗(yàn)艙自由下落前將蠟燭點(diǎn)燃。蠟燭火焰在失重實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)只能維持十幾秒鐘。操作者要在短時(shí)間內(nèi)完成點(diǎn)燃火種后點(diǎn)燃蠟燭、關(guān)閉艙口、將失重實(shí)驗(yàn)艙懸掛高處并待其靜止后釋放近十個(gè)動(dòng)作。其中某個(gè)環(huán)節(jié)稍有延誤就導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。因此傳統(tǒng)的“失重實(shí)驗(yàn)艙”的“蠟燭實(shí)驗(yàn)”以手工方式點(diǎn)火，其可靠性和可操作性都不高，難以達(dá)到對(duì)青少年進(jìn)行科普教育的目的。
[0004]為了解決傳統(tǒng)的失重環(huán)境下蠟燭點(diǎn)火演示裝置人工點(diǎn)火演示困難的技術(shù)缺陷，中國(guó)專利200810034652.1公開了一種“失重環(huán)境下的蠟燭自動(dòng)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)裝置”的專利技術(shù)，其包括一個(gè)類似于飛行器安裝尾翼的實(shí)驗(yàn)艙，實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)有放置蠟燭芯的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，與蠟燭芯處于同一水平高度的攝錄裝置，其特征在于:所述蠟燭芯一側(cè)設(shè)置有電熱絲。該專利技術(shù)通過安裝繼電器設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)蠟燭自動(dòng)點(diǎn)火，避免人工點(diǎn)火困難的缺點(diǎn)，提高了失重環(huán)境下的蠟燭自動(dòng)點(diǎn)火演示的成功率，但是這種專利技術(shù)仍然存在著以下幾個(gè)技術(shù)缺陷:1、實(shí)驗(yàn)艙著落時(shí)摩擦緩沖的摩擦力過小、時(shí)間過短，導(dǎo)致攝錄設(shè)備受沖擊發(fā)生抖動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致攝錄設(shè)備松脫掉落；2、整個(gè)實(shí)驗(yàn)艙的強(qiáng)度不高，實(shí)驗(yàn)時(shí)容易破損；3、無(wú)線電視頻攝錄設(shè)備無(wú)錄音功能，火焰點(diǎn)燃時(shí)的聲音未能記錄；而且易受外來(lái)電波干擾，畫面缺損，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗而重做；4、蠟燭點(diǎn)燃后暗紅的電熱絲在蠟燭芯旁，干擾畫面；5、有效下落距離過短，一般在2米左右，無(wú)法觀察到蠟燭燃燒的全過程。6、實(shí)驗(yàn)艙著落時(shí)總電源未自動(dòng)切斷，存在磁性材料誤觸發(fā)點(diǎn)火裝置的安全隱患。7、尾翼在使用過程中很容易受損變形，實(shí)驗(yàn)艙下落時(shí)的穩(wěn)定性降低、影響圖像質(zhì)量。
[0005]以上技術(shù)缺陷導(dǎo)致失重實(shí)驗(yàn)艙的蠟燭自動(dòng)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)演示裝置的可靠性，可操作性，圖像質(zhì)量均較差。往往要重復(fù)多次才能取得較好的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述【背景技術(shù)】中提到的現(xiàn)有的失重環(huán)境下蠟燭點(diǎn)火演示裝置存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種失重環(huán)境下蠟燭點(diǎn)火的演示裝置，通過對(duì)演示裝置的改進(jìn)，解決了上述現(xiàn)有失重環(huán)境下的蠟燭自動(dòng)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)裝置存在的技術(shù)缺陷，提高了實(shí)驗(yàn)的成功率，降低了演示實(shí)驗(yàn)的操作難度，提高圖像的質(zhì)量
[0007]技術(shù)方案
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種微重力簡(jiǎn)易落艙蠟燭自動(dòng)點(diǎn)火演示裝置，它包括實(shí)驗(yàn)艙和頭錐，實(shí)驗(yàn)艙和頭錐組成封閉艙體，所述實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)置有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，蠟燭置于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，蠟燭芯對(duì)應(yīng)處設(shè)有點(diǎn)火裝置，實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)壁上裝有攝錄裝置能夠拍攝蠟燭點(diǎn)火過程，其特征在于:
[0009]所述簡(jiǎn)易落艙不采用飛行器的尾翼布局，而是以增加長(zhǎng)度和直徑之比和降低重心提聞其穩(wěn)定性。
[0010]所述實(shí)驗(yàn)艙包括內(nèi)艙和外艙兩層，外艙和頭錐配合組裝成封閉艙體，所述頭錐與外艙配合處裝有鐵片，所述外艙與鐵片對(duì)應(yīng)處裝有磁鐵，所述頭錐頂部裝有泡沫塑料緩沖層；
[0011]所述蠟燭豎直裝在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上；
[0012]所述點(diǎn)火裝置包括電熱絲和常閉型溫度開關(guān)，所述電熱絲和常閉型溫度開關(guān)分居蠟燭芯的后方和上方，所述電熱絲發(fā)熱部發(fā)熱能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)蠟燭點(diǎn)火，所述常閉型溫度開關(guān)受蠟燭加熱能夠關(guān)斷，電熱絲、控制開關(guān)、點(diǎn)火電源串聯(lián)組成點(diǎn)火電路；
[0013]所述控制開關(guān)受電磁繼電器控制，電磁繼電器、干簧繼電器、感應(yīng)電源、總控開關(guān)、常閉型溫度開關(guān)串聯(lián)組成感應(yīng)控制電路，所述干簧繼電器并聯(lián)有自鎖開關(guān)，自鎖開關(guān)受電磁繼電器控制；
[0014]所述總控開關(guān)受總控電磁繼電器控制，總控電磁繼電器、總控干簧繼電器、總控電源串聯(lián)組成總控電路，總控干簧繼電器裝在實(shí)驗(yàn)艙艙壁上，磁鐵作用于總控干簧繼電器時(shí)，能夠觸發(fā)總控干簧繼電器接通。
[0015]進(jìn)一步，所述點(diǎn)火裝置的另一種結(jié)構(gòu)是包括電熱絲和常閉型溫度開關(guān)，所述電熱絲和常閉型溫度開關(guān)裝在一能繞水平軸旋轉(zhuǎn)的支架上，支架轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，電熱絲發(fā)熱端位于蠟燭芯一側(cè)，常閉型溫度開關(guān)受蠟燭加熱能夠關(guān)斷，電熱絲、常閉型溫度開關(guān)、控制開關(guān)、點(diǎn)火電源和支架串聯(lián)組成點(diǎn)火電路；
[0016]所述支架連接有復(fù)位彈簧。
[0017]進(jìn)一步，所述電熱絲兩端接入點(diǎn)火電路，蠟燭芯與電熱絲發(fā)熱部之間的距離在
0.5?3mm之間，電熱絲發(fā)熱部發(fā)熱實(shí)現(xiàn)對(duì)蠟燭發(fā)熱點(diǎn)火
[0018]進(jìn)一步，所述干簧繼電器裝在實(shí)驗(yàn)艙艙壁上，實(shí)驗(yàn)艙外3mm處有電磁鐵對(duì)應(yīng)干簧繼電器位置。
[0019]進(jìn)一步，所述落艙頂部設(shè)鐵質(zhì)圓柱體，使簡(jiǎn)易落艙被上方電磁鐵吸附。
[0020]進(jìn)一步，所述攝錄裝置包括無(wú)線電攝像機(jī)和微型攝像機(jī)，兩者均有音頻記錄功能，無(wú)線電攝像機(jī)和微型攝像機(jī)與蠟燭燭芯處于同一水平高度。
[0021]進(jìn)一步，所述總控電磁繼電器通過總控開關(guān)控制攝錄裝置和點(diǎn)火裝置的電源開關(guān)。
[0022]進(jìn)一步，所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)用高強(qiáng)度的聚胺酯和多層粘合的PVC材料制作。
[0023]進(jìn)一步，所述實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)艙和外艙均用薄壁塑料制作。
[0024]進(jìn)一步，所述常閉型溫度開關(guān)與蠟燭芯之間相距5?15mm。
[0025]有益效果
[0026]本發(fā)明通過在實(shí)驗(yàn)艙艙壁上裝有磁鐵，在頭錐相應(yīng)位置裝有鐵片，增加了實(shí)驗(yàn)艙著陸時(shí)的摩擦力，增加了實(shí)驗(yàn)艙下落的緩沖力，由于艙體長(zhǎng)度增加，增加了實(shí)驗(yàn)艙的緩沖距離，因而有效落差由2米提高到10米，總控開關(guān)能夠自動(dòng)切斷，避免受熱的電阻絲影響拍攝效果，無(wú)線電攝像機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程監(jiān)控，微型攝像機(jī)保證畫面的完整，清晰，兩者的錄音功能記錄某些實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的聲音和監(jiān)控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，整個(gè)裝置通過改進(jìn)，提高了演示裝置的成功率和可操作性，圖像的質(zhì)量也有了顯著的提高
【附圖說明】
[0027]附圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例實(shí)驗(yàn)艙的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]附圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例點(diǎn)火電路電原理圖。
[0029]附圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例第二實(shí)施例總控電路連接示意圖。
[0030]附圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例實(shí)驗(yàn)艙的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]附圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例點(diǎn)火裝置安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0033]實(shí)施例1
[0034]如附圖1?3所示，一種微重力簡(jiǎn)易落艙蠟燭自動(dòng)點(diǎn)火演示裝置，它包括實(shí)驗(yàn)艙I和頭錐2，實(shí)驗(yàn)艙I和頭錐2組成封閉艙體，所述實(shí)驗(yàn)艙I內(nèi)設(shè)置有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)101，蠟燭3置于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)101上，蠟燭3燭芯處對(duì)應(yīng)設(shè)有點(diǎn)火裝置4，實(shí)驗(yàn)艙I內(nèi)壁上裝有攝錄裝置5能夠拍攝蠟燭3點(diǎn)火過程，其特征在于:
[0035]所述實(shí)驗(yàn)艙I包括內(nèi)艙102和外艙103兩層，外艙103和頭錐2配合組裝成封閉艙體，所述頭錐2位于外艙103和頭錐2配合處的艙壁上裝有鐵片6，所述外艙103與鐵片6對(duì)應(yīng)處裝有磁鐵7，鐵片6能被磁鐵7磁化，所述頭錐2頂部裝有泡沫塑料緩沖層201 ；
[0036]所述蠟燭3豎直裝在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)101上；
[0037]所述點(diǎn)火裝置4包括電熱絲401和常閉型溫度開關(guān)402，所述電熱絲401和常閉型溫度開關(guān)402分居蠟燭3蠟芯后方和上方，所述電熱絲401發(fā)熱部發(fā)熱能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)蠟燭3點(diǎn)火，所述常閉型溫度開關(guān)402受蠟燭3加熱能夠關(guān)斷，電熱絲401、控制開關(guān)405、點(diǎn)火電源406串聯(lián)組成點(diǎn)火電路；
[0038]所