氣壓火箭發射器的發明與實踐

一、課題的提出

“火箭發射測遠比賽”是我校科技節一項舉行了多年的傳統比賽項目，學生使用腳踩保特瓶產生壓力，通過一支發射管把紙制火箭發射出去。本校科技發明興趣小組經過多次比賽和實驗后提出新的設想：

1.是否可以使用更大壓力的裝置發射火箭?

2.是否可以改良火箭讓其飛得更遠?

3.是否可以為火箭安裝降落傘，使火箭可循環再用?

針對這些新的設想，科技發明興趣小組在綜合實踐活動中，進行了多項實驗，并不斷地改進設備。經過一年的努力，我們發明了氣壓火箭發射器，及與其相配套的降落傘火箭和快速充氣機。

二、活動目標

1.根據氣壓火箭的發射原理，制作一種氣壓火箭發射器。

2.通過各種途徑查找信息，選擇制作材料。

3.通過多輪實驗，對氣壓火箭發射器進行改造。

4.使用多種材料制作火箭，提高火箭的性能。

三、探究過程

為了發明氣壓火箭發射器，我們組織校科技創新發明興趣小組的同學進行了長達一年的實踐活動，分別進行了多次重大改造和實驗，查找了很多資料，在全體科技創新發明興趣小組成員的努力下，我們一共進行了四輪改造和實驗，最后成功完成了氣壓火箭發射器以及相關的配套設備的發明。

實驗(一)利用打氣筒注氣的實驗

使用手動自行車氣泵作為氣壓產生裝置；使用軟膠質水管作為氣壓儲存裝置；使用水火箭的閥門連接水管的一端，并用鐵絲扎緊固定好；水管的另一端使用兩支木棒子折壓軟膠質水管來代替閥門，并安裝上發射管；注氣完成后在發射管上安裝上火箭。

本次實驗獲得了很大的成功，第一次發射火箭已經發射了大概有90米的距離，讓我們有更大的信心去制作更好的氣壓火箭發射器。

實驗中，發現使用兩支木棒的快開閥門效果不好，使用軟膠質水管易產生膨脹現象，自行車氣嘴耐用性不高等問題。

實驗(二)使用保特瓶的氣壓火箭發射器

本輪實驗中，我們采用保特瓶作為氣壓儲存裝置；采用汽車氣嘴作為單向閥；使用了一個轉珠型的水管開關閥門作為快開閥門。

氣壓火箭發射器制作很成功，火箭能發射100多米的距離，制作上最大的難點是軟膠水管連接保特瓶的連接處。

我們曾使用過斜剪的方法、用開水泡軟的方法，都不能夠把軟膠水管套在保特瓶的瓶口上，最后采用試一試的態度用鉗子和板手把軟膠水管口掙大，放置了一個晚上，看看能不能讓其套進保特瓶瓶口上。結果這方法很管用，第二天把鉗子和板手取出后，軟膠水管口并沒有迅速收縮，于是我們就輕易地把軟膠水管套住保特瓶口了。

本次實驗所發現的不足之處和待改進之處有：

1.無法判定氣壓的大小；

2.軟膠水管是使用高氣壓的最大瓶頸；

3.快開閥門操作困難。

實驗(三)帶有氣壓表的氣壓火箭發射器

本輪實驗中，使用PVC給水管作為氣壓儲存裝置，PVC給水管能承受1.0MPA的氣壓／水壓，也就是10公斤的氣壓，比原先使用的保特瓶有更高的氣壓承受能力；使用尿池專用的沖水閥；繼續使用汽車氣嘴作為單向閥，并安裝上氣壓表。

本次實驗使用了氣壓表，獲得了珍貴的氣壓數據。

實驗(四)氣壓火箭發射器的最后改進

通過第三輪的改造和測試，火箭發射器有了很大的變化，首先是氣壓上可以突破4公斤的瓶頸，達到了10公斤，其次是結構上更加堅固，操作上更加簡便。

但針對第三輪實驗的缺點，我們再對氣壓火箭發射器進行改造，首先是快開閥門更換成了廁所大便池使用的沖水閥；其次是原來底部安裝汽車氣嘴的結構改成側面安裝汽車氣嘴；最后是發射管改造成活動連接的形式，也就是可以更換不同大小型號的發射管。

本次實驗的方案如下：

1.快開闊門更換成便池沖水閥。

本次實驗的快開閥門采用便池的沖水閥，便池的沖水閥擁有內部通道大，打開迅速的特點，是現有材料中最理想的選擇，同時使用便池沖水閥因其出水口和入水口是直線相通的，故在制作時可以直接連接儲氣PVC水管的上端，而不需要像尿池沖水閥那樣從側面安裝。

2.發射管的改造。

由于使用了便池沖水閥，發射管的安裝也因此需要改變，便池沖水閥的接口是接32mm的PVC水管，中間是通過一個叫內牙直通的配件來連接，這使得所有不同尺寸的水管都可以自由安裝成為發射管，雖然32mm以上的發射管也可以安裝制作，但因為沖水閥的口徑是32mm，安裝更大的發射管會減少氣壓，使得火箭飛行距離減短。

故本次實驗中，我們制作了三種口徑的發射管進行實驗，分別是20mm、25mm、32mm的發射管。

3.注氣方式由原來的底部注氣改造成側面注氣。

由于上一輪實驗中，汽車氣嘴安裝在底部使得發射器不好擺放，本次實驗采用側面注氣的方式，主要是通過在火箭發射器底部安裝一個三通管和堵膜來完成，使用側面注氣的氣壓火箭發射器可以放在地上充氣和發射，使用起來更加方便，增加了可操作性。

本次實驗很成功，儲氣裝置、快開閥門、發射管都達到了最好的配置，發揮出了最大的作用。氣壓火箭發射器通過更換發射管可以發射更大的火箭，科技創新發明興趣小組在通過發射不同大小的火箭后得出結論：在使用相同氣壓的情況下，使用32mm的發射管可以把火箭發射得最遠，超過300米。

五、課題延伸

經過了四輪的實驗和改造后，氣壓火箭發射器已經順利完成。在后面的活動中，我們制作了帶有降落傘火箭和快速充氣裝置，并通過改變發射管讓氣壓火箭發射器擁有發射禮炮的功能。

活動的最后，我們制作了一門特大號的氣壓火箭發射器，并把這門氣壓火箭發射器安裝在一個木頭車上，這臺特大號的氣壓火箭發射器，主要是用來參加比賽和表演使用。

這門氣壓火箭發射器擁有最完善的功能，擁有最好的表演效果，可以調整任意角度發射火箭，特大號氣壓火箭發射器形狀如下圖：