火箭系列之水箭(water rocket)

Raptor2468

小第因为对宇航有着极大的兴趣及热忱，因此这边开了一个贴，供大家讨论火箭科技。

我就从最简单的火箭－水箭开始吧。去年因为学校有个project关于物理的，因此打算顺便在此分享一下我们制作水箭(water rocket)的过程。大家谁有做water rocket的经验，不妨在这里分享一下。


接获任务
大概在去年的六月假期之前，我们得到物理老师的吩咐，班上每一位同学都必须在假期选一个题目来做一个project。我与朋友讨论一番后，决定做一个班上还没有人选的题目-水箭.

开始准备材料
假期开始后，我们心里大概对要做的有一个构思（过后证明是错的）。因为缺乏参考资料的关系(现在想起来觉得有点仓促及草率行事)，我们起初以为只要拿一个汽水罐，然后把水倒进去，之后再就可以了。结果，我们匆匆找了几个汽水罐，把水倒进去，在瓶盖上刺一个小洞，然后用空气进去。结果让人非常失望，如果没有错的话，最多只飞了不到30cm，而且方向还是不定的，没有以笔直的状态起飞，最惨的是还弄到整身湿湿，变成落汤鸡.

从新检讨
我们几经观察和讨论后，发现应该是喷嘴的问题，或者正确一点，那个小洞所喷出来的水不能够产生足够的推力(thrust)，而且的发射架也要修改一下。在上网参考资料后，我们决定跟着其中一个网站的方法。首先，我们改用1.5 liter的汽水罐。然后，在喷嘴方面，我们去买了一个valve，然后在木塞上用电钻钻一个洞，再把塞进去。操作原理很简单而且和之前差不多一样，把水倒进去，然后再把空气pump进去，pump到一个程度等里面的压力够大时，木塞就会被挤出来，里面的水也会喷出来，最后就起飞咯！

水箭发射
一切准备就绪，我们在朋友家前面试射了第一枚水箭。我们用砖头垫着水箭然后从一定的距离开始pump。此刻，大家的眼神都注释着水箭，看着汽泡一直冒上去，不懂会不会成功。突然，啪的一声，水箭起飞了!大家一起望着它冲上天空，虽然很兴奋，过后大家都赶快take cover，免得被跌下来的水箭砸到。

试射，试射,再试射
因为之前有一次发射的时候，水箭飞到人家屋顶，结果我们被逼拿楼梯去拿回未避免及无辜，我们再做了几个去做实验，拿去附近的公园去试射。发射了几次，都非常成功，想必是技术成熟了吧，然后我们再想一下要怎样改进。

感想
我们这一组因为做了这个project，比赛里面拿到了第一，但我个人认为更重要的是，这个project让我真正体会到做研究的滋味，尤其是搜寻资料的过程。但有一点遗憾的是，今年代表学校参加校际制做比赛，因为要考试的关系，老师并没有选回我们参赛，而是选了学弟们参加，还好他们也不负众望拿了个奖回来！

[ 本帖最后由 Raptor2468 于 5-8-2006 12:02 AM 编辑 ]

Raptor2468

最近有点忙，今天才有时间整理贴子。先放几张照片上来。


木塞。


这个东西的重要性犹如真正火箭的发动机。注意看木塞上那个银色的金属物，就是之前提起的valve，一般轮胎上那种,中文应该叫阁或者是活门。


木塞底部。


最原始的water rocket。

这边顺便解释为什么要用valve。

因为pump进去的空气的关系，在瓶子里面形成了一股比大气大的气压，因此压力差的关系会把空气挤出瓶子。因此，valve的做用在于避免空气泄露及把空气库存在瓶子里面，以便在过后以更大的压力把水喷出。

Schrader valve的机械构造。



应用压力差的原理，瓶子里的气压大过大气的气压，从而利用里面的压力将valve关上。

更多详情，
http://en.wikipedia.org/wiki/Schrader_valve
http://en.wikipedia.org/wiki/Poppet_valve

资料参考：wikipedia

[ 本帖最后由 Raptor2468 于 4-8-2006 11:58 PM 编辑 ]

shoeeo

精彩～！楼主加油，看你的试验以觉的很sok。 如果加一点照片一定更好

blackbird

加油！版主我支持你！
我希望这帖不只是你的分享而已最好做成交流，科研。

这是我学长的作品！现在我已开始接手成为一个Unit of Remote Water Rocket!多多指教！

[GoogleVideo]8952136174471812295[/GoogleVideo]


加油！！！

[ 本帖最后由 blackbird 于 31-7-2006 02:05 AM 编辑 ]

程家伟

好好玩。。有没有教程。。我也要来试试看

kenny_24

他们是玩着飞天炮啦...

Raptor2468

原帖由 blackbird 于 31-7-2006 02:00 AM 发表
加油！版主我支持你！
我希望这帖不只是你的分享而已最好做成交流，科研。

这是我学长的作品！现在我已开始接手成为一个Unit of Remote Water Rocket!多多指教！

8952136174471812295


加油！！！

小小声告诉你，看了你的video clip后，我觉得我们做的会比你飞得更远
还是你们还有更厉害的秘密武器？

我比较好奇是喷嘴的部分，你们是怎样做的？
可以拍一张照放上来吗?

Raptor2468

原帖由 程家伟 于 31-7-2006 12:48 PM 发表
好好玩。。有没有教程。。我也要来试试看

你去search engine找一下，有很多的。

明天我去问朋友我们的作品还有没有剩下"残骸"，再拍照和大家分享。

Raptor2468

原帖由 kenny_24 于 31-7-2006 02:57 PM 发表
他们是玩着飞天炮啦...

不一样哦........

我会觉得water rocket更好玩，而且还可以学到很多东西!

blackbird

原帖由 Raptor2468 于 31-7-2006 10:29 PM 发表


小小声告诉你，看了你的video clip后，我觉得我们做的会比你飞得更远
还是你们还有更厉害的秘密武器？

我比较好奇是喷嘴的部分，你们是怎样做的？
可以拍一张照放上来吗?

怎样才算秘密武器？那是以前学长做的我没做过！
现在我已组成一个water rocket 小组是以研发为主。我已设定以降落扇取代附加翼来保护火箭身体，还有做two stage of propulsion，当然身为大学生一定要做分析及试验咯！最重要是射程达到预期中。
[GoogleVideo]-1779172485987950546[/GoogleVideo]
飞多远是看你的放多少水量及所需的压力就行了！

[ 本帖最后由 blackbird 于 31-7-2006 11:03 PM 编辑 ]

Raptor2468

原帖由 blackbird 于 31-7-2006 10:48 PM 发表


怎样才算秘密武器？那是以前学长做的我没做过！
现在我已组成一个water rocket 小组是以研发为主。我已设定以降落扇取代附加翼来保护火箭身体，还有做two stage of propulsion，当然身为大学生一定要做分析及 ...

你说的附加翼和降落伞是用来减低火箭降落的速度然后让它滑翔的方式着地？
我记得用1.5liter汽水罐做的最optimum的水量是定的，忘记是多少了

要去睡觉了，要不然明天早上爬不起来

Raptor2468

卡贴卡贴卡贴卡贴卡贴卡贴卡贴卡贴

[ 本帖最后由 Raptor2468 于 31-7-2006 11:37 PM 编辑 ]

leevihua

沒有想到原來RAPTOR兄和BLACKBIRD版主會製造火箭!!!

好帖好帖...  我頂你!

Raptor2468

资料已经更新,看二楼。

UnitedDream

原帖由 Raptor2468 于 5-8-2006 12:01 AM 发表
资料已经更新,看二楼。

路过 。。。。。。。。。。 请问你还记得水量和空气的比例算法吗？突然想起 ，又没法link all the variebles.有什么variebles可以ignord 吗？刚算了半个小时 ， 不能 。

我所肯定的varieble you pressure , mass , volume of water and air proportion ,area of the nozzle,rate of change of mass , rate of change of pressure ,rate of change of volume ,

in the calculation i ignord the maximum pressure .because the greater the pressure the higher it can go . i make the starting pressure a constant. i can't link the rate of change of pressure to the volume .

我要算the best water /air proportion so that i can get maximum height .

d_X_scythe

推动力好像小一点，怎么没装上 Nozzle 呢？
可不可以造出三角形的翅膀的机身如 Delta Wing Concept (Mirage,Typhoon)?
用别的水罐？（凸面多影响 DRAG ）  

这是多余的： 除了水当 “ 燃料 ” 还有别的吗？


因为 Coke 加了 Mentos 就 Boom....

rocketeer

您的nozzle是由木塞和valve组成。 您是如何把木塞塞入罐口？（上半部的口径应该比下半部的大） 还有这个装置能 withstand 几 atmosphere? （普通的汽水罐能 withstand 10 到 12 atmosphere）看起来，稍微大的 pressure 就能把木塞 blow out........

Raptor2468

原帖由 UnitedDream 于 13-11-2006 12:41 AM 发表

路过 。。。。。。。。。。 请问你还记得水量和空气的比例算法吗？突然想起 ，又没法link all the variebles.有什么variebles可以ignord 吗？刚算了半个小时 ， 不能 。

我所肯定的varieble you pressure  ...

多谢楼上三位回复。
我以为这样久的贴没人理了

因为这是我Form 4时物理课的project，主要目的是做和牛顿第三定律有关的东西。细节方面我们没有准备这样多，或者你把那个公式贴上来看一看。

Raptor2468

原帖由 d_X_scythe 于 13-11-2006 10:25 AM 发表
推动力好像小一点，怎么没装上 Nozzle 呢？
可不可以造出三角形的翅膀的机身如 Delta Wing Concept (Mirage,Typhoon)?
用别的水罐？（凸面多影响 DRAG ）  

这是多余的： 除了水当 “ 燃料 ” 还有别的吗？ ...

你指的delta wing concept的用意是为了什么的呢？
距我所知，一般的delta wing都是为了减低在supersonic时的drag的，而water rocket的速度应该还是subsonic，所以应该不是很重要吧？
而且火箭的"翅膀"(fin)主要是稳定飞行姿势，和飞机上的delta wing应该没什么关系吧？
至于＂燃料＂我们都是用水，因为用其它液体如汽水发射失败时会弄到自己很肮脏

Raptor2468

您的nozzle是由木塞和valve组成。 您是如何把木塞塞入罐口？（上半部的口径应该比下半部的大） 还有这个装置能 withstand 几 atmosphere? （普通的汽水罐能 withstand 10 到 12 atmosphere）看起来，稍微大的 pressure 就能把木塞 blow out.....

就是因为木塞上半部口径比较大，大力塞进去时用它产生的摩擦力来固定住它的哦。而且我就是让木塞blow out水才会喷出来啊。

[ 本帖最后由 Raptor2468 于 27-12-2006 09:47 PM 编辑 ]