一种基于引力-惯性参考系等效原理的二级水火箭自动分离装置的制作方法

本发明涉及水火箭，特别涉及二级水火箭分离装置。

背景技术：

1、水火箭是基于牛顿作用力-反作用力原理、以空气压力和水作为动力的模型火箭飞行器，常用于青少年科普综合实践活动。水火箭发射过程安全环保，无毒副作用，有助于提升参与者逻辑思维和动手能力，加深对物理原理的认识。传统水火箭的结构和原理较为简单，一般以一个碳酸饮料瓶为火箭主体，在射高上存在一定局限性。由于不包含二级分离装置，传统装置与实际多级火箭原理存在一定差距，对动手能力的要求较低，难以引起高年级学生对航天飞行器的兴趣。

2、已有的二级水火箭分离装置一般通过充气软管连接一级和二级箭体。中国专利cn106384551a公开了一种利用一级箭体气压和充气软管摩擦力控制的二级箭体发射装置。该装置仅适用于空气加压动力原理的水火箭，可拓展性较差，无法在两级箭体间加装其他装置部件。中国专利cn103136988a公开了一种空气阻力相关的二级分离装置，对发射环境和风速有一定要求；且两级箭体间依然使用管道连接，不能胜任其他动力类型的火箭分离。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于引力-惯性参考系等效原理的二级火箭自动分离装置，包括一级箭体、二级箭体、封口装置和分离装置。

2、实现本发明目的的技术方案是：将封口装置固定在一级和二级箭体瓶口处，通过封口装置单向气阀向箭体注入压力。对于一级箭体，解除封口装置约束后即可发射；内部液体喷出的反作用力提供箭体整体上升的推力。对于二级箭体，封口装置由分离装置的卡扣部件固定在箭体上。发射前，由于二级箭体存在一定重量，分离装置底部弹簧部件处于压缩状态，不会触发分离装置。发射后一段时间内，一级箭体的升力通过分离装置底部弹簧传递到二级箭体，弹簧依然处于压缩状态。直到一级箭体升力小于弹簧弹力，分离装置才会启动，解除对二级箭体封口装置的约束，实现二级箭体的发射。该装置利用了引力-惯性参考系等效原理，在发射前和一级箭体推进过程中保证二级箭体不被启动。在核心的分离装置上利用了杠杠原理：确保二级箭体加压后分离装置的卡扣部件能为封口装置提供足够约束，同时弹簧部件的弹力足够解除卡扣部件的约束。

3、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：1. 采用两级箭体独立加压的方式，无需使用传统的软管连接，允许在两级箭体间添加其他自定义部件，对两级箭体的形状和尺寸也没有特殊要求；2. 不依赖于液体加压提供反作用力的水火箭模式，可适用于多种类型的火箭发射；3. 对发射环境要求较低，在真空和水下环境同样适用；4. 结构简单，操作便捷，绿色环保，安全稳定。

技术特征：

1.一种基于引力-惯性参考系等效原理的二级水火箭自动分离装置，包括一级箭体、二级箭体、封口装置和分离装置。其特征是：一级箭体与二级箭体通过连接套筒组合；在一级箭体和二级箭体瓶口设有封口装置；封口装置由卡扣固定在箭体上；二级箭体封口装置上增设了分离装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于引力-惯性参考系等效原理的二级水火箭自动分离装置，其特征是：所述封口装置包括橡胶塞和单向气阀，将注入气体保留在箭体中。

3.根据权利要求1所述的一种基于引力-惯性参考系等效原理的二级水火箭自动分离装置，其特征是：所述分离装置包括卡扣、牵引绳和弹簧。分离装置卡扣底部固定在封口装置橡胶塞底部，分离装置卡扣顶部卡在二级箭体瓶口凸起上，为封口装置提供额外约束。分离装置牵引绳两端分别连接分离装置弹簧底部和分离装置卡扣伸长臂。分离装置弹簧顶部固定在封口装置橡胶塞底部，分离装置弹簧底部放置于一级箭体顶部。分离装置卡扣伸长臂确保二级箭体加压后分离装置的卡扣部件能为封口装置提供足够约束，同时弹簧部件的弹力足够解除卡扣部件的约束。

4.根据权利要求1所述的一种基于引力-惯性参考系等效原理的二级水火箭自动分离装置，其特征是：基于引力-惯性参考系等效原理，在发射前和一级箭体推进过程中保证分离装置弹簧处于压缩状态。当分离装置弹簧处于压缩状态时，分离装置牵引绳处于松弛状态，不会触发分离装置。当分离装置弹簧处于伸展状态时，通过分离装置牵引绳拉动分离装置卡扣向两侧运动，解除对封口装置的约束，发射二级箭体。

技术总结
本发明提供了一种基于引力‑惯性参考系等效原理的二级火箭自动分离装置，包括一级箭体、二级箭体、封口装置和分离装置。其特征是：将封口装置固定在一级和二级箭体瓶口处，通过封口装置单向气阀向箭体注入压力。对于一级箭体，解除封口装置约束后即可发射；内部液体喷出的反作用力提供箭体整体上升的推力。对于二级箭体，封口装置由分离装置的卡扣部件固定在箭体上。发射前，由于二级箭体存在一定重量，分离装置底部弹簧部件处于压缩状态，不会触发分离装置。发射后一段时间内，一级箭体的升力通过分离装置底部弹簧传递到二级箭体，弹簧依然处于压缩状态。直到一级箭体升力小于弹簧弹力，分离装置才会启动，解除对二级箭体封口装置的约束，实现二级箭体的发射。本发明采用两级箭体独立加压的方式，无需使用传统的软管连接，允许在两级箭体间添加其他自定义部件。不依赖于液体加压提供反作用力的水火箭模式，可适用于多种类型的火箭发射。结构简单，操作便捷，绿色环保，安全稳定。

技术研发人员：唐晓畅
受保护的技术使用者：唐晓畅
技术研发日：
技术公布日：2024/12/23