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湛江一中培才学校“水火箭”制作比赛启示

 

《水火箭发射瞬间》

 

《火箭筒水火箭》


 

 《同学们自行研发的水火箭》


 

《制作水火箭的工具》


 

《为水火箭充气》

 

 

视频链接

牛人自制水火箭

 


水火箭简介

水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭。是利用废弃的饮料瓶制作成动力舱、箭体、箭头、尾翼、降落伞。灌入三分之一的水,利用打气筒充入空气到达一定的压力后发射。是利用水和空气的质量之比(水的密度是空气的771倍),压缩空气把水从火箭尾部的喷嘴向下高速喷出,在反作用下,水火箭快速上升,加速度、惯性滑翔在空中飞行,像导弹一样有一个飞行轨迹,最后达到一定高度,在空中打开降落伞徐徐降落的火箭模型。

水火箭是寓教于乐、科技含量高,深受广大青少年喜爱的动手、动脑的科普教材。可以让学生直观了解导弹,运载火箭的发射升空,回收的过程,导弹的飞行与飞机的飞行原理及不同点。解释牛顿第一、第二、第三定律(惯性、能量守恒定律、作用与反作用)了解一些基本的空气动力学和飞行力学等方面知识。使广大青少年了解航天科技,热爱航天科技,为国家航天事业培养、造就、输送优秀人才。

发射原理

用橡皮塞紧的瓶子,形成一个密闭的空间.把气体打入密闭的容器内,使得容器内空气的气压增大,当超过橡皮塞与瓶口接合的最大程度时,瓶口与橡皮塞自由脱离或利用开关控制发射,箭内水向后喷出,获得反作用力射出.水火箭和火箭最大的不同,在于其推进的媒介由高温空气变成水而已。在发射水火箭前会灌入空气达一定压力,由于高压会自然向低压流去,故在喷嘴被打开时,空气自然向喷嘴流去,但由于水挡在前方,故水会被空气推出火箭,而火箭也借此获得向前的速度。

制作过程

1.增压塞制作:用小刀切下橡皮塞较粗的一端,切口直径为2.3cm,穿过小孔装上气门芯、胶管、和螺帽,将橡皮塞用力塞进瓶口内,其露在瓶口外的部分不超过约2mm;用剪刀在饮料瓶盖中间挖一个直径约12mm的孔,以便使旋紧瓶盖时仅让气门芯露在外面。
2.侧翼的制作:用硬纸片剪下侧翼四个,为了使火箭飞行时有较好的稳 定性,侧翼必须有较高的硬度,如果纸片片硬度不够,可将两片或三片粘叠在一起制作,剪好侧翼后,将“粘贴爪”交替地折回两侧,用透明胶带对称地粘贴在火箭的下部侧面。
3.取出其中一个可乐瓶,大约以1/3的间距切成三等份.如图2,留下瓶口及中段部分,将第二个可乐瓶倒过来.如图3,将第一个的瓶口盖在第二个可乐瓶的瓶底,再将第一个的中段瓶身盖在第二个可乐瓶的瓶口.盖上后,用双面胶粘紧.再找出一个硬纸板,剪出平衡翼,平衡翼的数量为4个.太大的平衡翼很重,太小的起不了平衡作用.
4.制作降落伞,将一张正方型的桌布对边折,再对边折,以中点为心,对折2次,用剪子剪下多余部分,使它成圆形,贴好线。1 准备材料。三四个2.5升的健力宝瓶或可乐瓶, 若干X光片,几个化学器材用的3号和4号软胶塞,一整套单车气门心,剪刀、小刀各一把,透明胶、双面胶和绝缘胶布,502胶水一支。
5.(1)机翼制作。用剪刀将X光片裁成大小相同的直角梯形28块,梯形长12cm,高6cm,斜腰和长底夹角约45度。另裁4个同上规格但高为8cm,短底相连接两面重叠的梯形(用作机翼的表面)。用双面胶将7小块梯形紧密粘成一个厚的梯形,使之平直平坦,然后用一个大的双面梯形将其紧密包住并粘紧。为使机翼的厚面平整,可用剪刀或小刀修平修直,然后将机翼的厚面用绝缘胶封住。最后,将机翼两边长出的部分向外折成90度。这样,按上述方法将其余的X光片做成三个机。 (2) 机身制作。取一个健力宝瓶(瓶头弧线过度比较自然,作火箭头利于减小空气阻力)在离下端11cm处将其横截剪开,用绝缘胶将带瓶口的部分粘紧在另一个瓶子的底部,用绝缘胶在接口处多缠绕几圈以牢固。 (3) 气塞制作。取一个4号的软胶塞,用开洞工具在胶塞的底部正中处开一个比气门芯套筒稍小一点的平直洞,然后用小刀横切去细端约0.6cm;将气门芯套筒上一个面积较大的“戒指”(五金店有卖),从软胶塞的细端往上把气门芯装好,套上一个同样的“戒指”,拧上螺丝,稍微紧就可以。最后将气塞用磨刀石磨成圆柱体,达到刚好能够完全进入可乐瓶口或稍紧一点,装上气门芯即可使用。 (4) 炮头制作。取一个3号软胶塞用小刀将其削尖且圆滑。 (5) 组装机翼。取一个健力宝瓶剪一个长比机翼长稍长的两面相通的圆柱体,然后用透明胶和绝缘胶将4个机翼4等分紧密粘好。最后,将粘好机翼的圆柱体套在水火箭的底部使其与瓶口相平(这不一定是最佳位置,可在飞行实践中上下调节寻找确定),用绝缘胶缠绕粘紧。 (6) 其他。为增大气塞和瓶口的接触面以增大瓶内气压,可用小刀将气塞大端削细一点并使之圆平粗糙。由于机身增长了一节做火箭头,火箭头部分较轻不平衡,可适当往里面塞纸以达到平衡。为尽可能减小空气阻力,将用软胶塞做成的炮头用502胶水在火箭头瓶口粘好。 按以上方法一个简单的水火箭便制作完成。根据我们研制的水火箭,通过实践的改进,水平方向飞行可达160米左右,竖直方向飞行可达40~50米。
 
水火箭发射方法
1. 水量调控。水火箭用水量和火箭容气空间有一定的比例,不能太多也不能太少,最佳用水量约为火箭容气空间的1/4到2/5之间(2.5升的空间大约装600毫升左右,可多试验几次寻找确定)。
2. 发射角度。水平方向飞行,由于空气的阻力,发射的最佳角度在50到55度之间,不同的水火箭可能不同,可通过控制变量的方法试验确定。(我们制作的水火箭最佳角度是53度左右)。竖直方向飞行则为90度。
3. 气塞使用。气塞的使用原理是通过压缩软胶塞体积膨胀来调节气塞的松紧程度,压缩越厉害体积膨胀越大,气塞越紧,要把气塞冲出来的气压就越大,即火箭获得的动力越大。具体使用方法如下:首先拆下气塞的气门芯,将气塞在原形塞进火箭的瓶口内,然后用套筒(一种专门用来拧螺丝的工具,五金店有卖)拧紧气塞的螺丝,最后安装气门芯即可加气使用。(注:拧紧程度可按需要来调节。)
4. 发射稳定调控。仅讨论水平方向的发射。需要制作一个发射台,发射台要配有导航轨道,导航轨道不要太长也不要太短,一般长为60cm(可用三个教学用的大三角板和两根扫帚柄拼凑而成,为减少扫帚柄作导航轨道时对水火箭的摩擦,可用透明胶粘贴扫帚柄或如图例所示的模型)。无风天气时,正对目标按最佳发射角度(指发射轨道与地面的夹角)发射。刮风天气时,应视风力和风向适当调偏与发射目标的方向,保持最佳发射角度发射。
5. 注意事项。发射时,确保火箭和轨道的平直一致,若偏离1~2度都会影响飞行的平稳性而呈“8”字型飞行。用气筒打气时,要尽可能平稳,打气频率不要太慢应快点。要尽可能将气塞塞紧,可通过拧紧气塞的螺丝来调节,气塞塞得越紧瓶内气压越大而火箭的动力就越大。 取第一个瓶子,称之为A瓶。在瓶子上下1-1、2-2的位置各画一条线,两条线位置的决定方法如下。1-1:选瓶上弧线曲度与火箭泡棉头曲度相近处。2-2:选瓶子下方曲线转直点的下方约0.5cm处。


湛江一中培才学校红五月水火箭比赛启示



一、活动口号:激情五月 魅力火箭 

二、活动时间:2015年红五月

三、活动地点:校体育田径场

四、活动对象:全体学生。报名时须1~3名同学组队。


水火箭比赛规则



一:比赛要求

1、比赛只限用1.5L以下可乐(雪碧)瓶,由学生自行设计制作。水火箭制作所需材料、工具自备。

2、火箭的结构不限,可以是多级水火箭。

3、设计、制作的水火箭为了体现环保尽量利用废旧材料,在空中飞行的箭体部分中不允许用金属材料制作。

4、参加比赛的水火箭,只能利用水、压缩空气作为动力,不得利用化学反应,火药爆炸等作为动力。

5.水火箭发射装置结构不作限制。

6.为确保安全,瓶内充气压力不可过高,如果在打气过程中出现瓶子不能承受压力而爆裂破损,将取消比赛资格。另最好准备护目眼罩.头盔等保护装置 。

7、未轮到比赛的队伍及成员禁止进入发射区。
二、比赛流程

l  参赛队员按顺序提前15分钟到达检录处完成检录工作,并检查参赛水火箭是否正常;

l  在检录处即将参赛的队伍,由工作人员核对参赛队伍参赛编号、队名、队长及成员等资料;

l  完成检录后的队伍进入比赛区,每次选出五组(未选到的统一在场外等候),由现场老师引导;

l  发射区将备有水桶装水。发射区参赛水火箭发射时,待发射区等待比赛的队伍为水火箭补水及安装水火箭发射架;

l  进入指定比赛区的参赛队伍,把水火箭放到发射架上,等待裁判宣布发射口令之后发射火箭;

l  工作人员确定无闲杂人员在发射区内后,裁判发布发射口令;

l  发射口令响后正式注气进入火箭,参赛人员在2分钟内完成发射;

l  当一组发射完毕并确认安全后,计量工作人员在3分钟内完成射程测量,登记成绩,由特定流动工作人员把成绩送到成绩登记站进行成绩录入。之后各组派一至两名参赛者到场地内回收火箭,退至发射区后部检查水火箭,到等候区准备第二次发射,随后该发射区下一组参赛队伍作发射准备。

l  工作人员确定参赛人员安全后,向发令员传达信号,下一组队伍开始比赛;

l  成绩登记站的工作人员在幕后完成成绩的统计,取最远成绩最为有效成绩,计算完毕后将反馈结果送到裁判处。

 

初赛比赛规则及评分标准

1、每组参赛人员不超过2人;

2、所有正式比赛的评分由射程决定;

3、每组发射两次,工作人员用工具测量飞行距离,取两次飞行距离的总和作为最终距离;

4、若火箭发射过程中出现问题,导致无法发射,请参赛队伍立即去修整,若最终仍无法发射,则没有成绩;

5、初赛选取有效飞行距离最远的10支队伍进入决赛;

 

决赛比赛评分标准

项目                                                                  分数

射程

2次发射取平均值作为有效成绩;                                                        70%

具体计算方案为:实际射程/满分射程*100=所得的分数; 

满分射程暂定为160米,超出仍按此公式计算

外观

主题,造型,色彩及设计创意各5%                                                       20%

操作规范性

 

此项以扣分形式进行评判,扣分上限10分:                                               10%

没有按时到发射区的扣1分;

提前离场的队伍扣1分;

安装调整水火箭应在2分钟内完成 超出时间每30秒扣1分;

火箭应在2分钟发射出去,超出时间每30秒扣1分;

发射完毕后应在30秒内离场,未及时离场队伍扣1分;

对下一组参赛队伍造成影响或恶意攻击其他参赛队伍,扰乱现场秩序的扣2分。

 

总分                                                               100%

 





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