汽水瓶火箭

五月 2, 2015
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只要幾個空汽水瓶和PVC管就可以自己製作高效能的水火箭。
我三年級的時候製作了我第一架Estes Alpha火箭,從那個時候開始,我就迷上了模型火箭。沒有什麼比發射自製火箭更能讓一個9歲的小科技迷興奮了。但是,發射這種拋棄式固體燃料火箭,燒錢比燒燃料還快,如果要發射更大的高效能火箭,更需要詳細的規劃和充足的精力才能找到並抵達安全、合適的發射場地。

不過現在,我們可以用2公升裝汽水瓶來製作便宜、可重複使用的水火箭;它的刺激度出奇地高,而且可以一直發射,只需要給它空氣和水,就可以隨時帶著它到附近的足球場射個過癮!


材料

工具


第一步:建造發射管

  • 首先切割發射管。用弓鋸切割½” PVC到所需長度。50″長的發射管適合一般成人以站姿裝火箭。½的管號40 PVC管剛好可以裝上標準的2公升汽水瓶瓶頸。
  • 裝上O型環,然後標記O型環的位置。首先把發射管完全插入要做成火箭的汽水瓶,把O型環大略放置在瓶頸中間,再用銼刀切出可以裝上O型環的凹槽。在切割時要時常旋轉發射管,才能取得平均的切割深度,而且要注意不能切太深。之後把O型環滑過發射管,放在凹槽中。

第二步:製作發射裝置

  • 組裝發射裝置主體。切出長度4″1″PVC管,並壓入1″的耦合器中。接著平整切割,並用120 grit砂紙將所有PVC切口去毛邊。
  • 切出發射彈簧孔。把瓶頸插入發射裝置並測量瓶頸法蘭(flange)到瓶子末端的距離。把法蘭的位置標記在1″耦合器上,然後用弓鋸在每邊切出3/16長的孔。這些孔會用來架設發射彈簧。

第三步

  • 裝上螺栓。首先在發射軸環和發射主體上同時鑽出3個等距的孔,然後把3個單眼螺栓穿進去。同樣地,在發射主體管的下方鑽3個孔來裝六角螺栓。
  • 非必要:用螺紋攻在這些孔上切出螺紋來承接六角和單眼螺栓。如果沒有要切螺紋,則鑽出口徑稍小的孔,讓螺栓穿過PVC。小心別刮壞這些孔。

第四步

图片

  • 製作發射彈簧。用老虎鉗夾住一段不用的½管子,然後把一段1/8″鋼琴線繞著它折1½ 圈。彈簧應該要稍呈V型。
  • 製作固定夾。在一段不用的½管子上鑽兩個洞,讓彈簧兩端穿進去。它可以讓彈簧停留在瓶頸法蘭上方,固定瓶身。
  • 把一條15′的觸發線綁在固定夾上。發射時,就是用這條觸發線拉掉固定夾,讓彈簧打開,發射火箭。

第五步:製作空氣管

  • 在有螺紋的½端帽中心鑽出3/16″的孔,然後把3/16″接頭壓入。
  • 把端帽穿入彎管並以扳手旋緊。用PVC膠著劑把彎管溶劑焊接至發射管底部。端帽是錐形的,所以不需要用到鐵氟龍膠帶或黏著劑。

第六步

  • 用美工刀割下輪胎氣閥的橡膠,只保留距離末端1英吋的長度,接著把氣閥插入3/16″彈性管的其中一端。
  • 非必要:可以用螺紋攻在氣閥桿平的一端切出螺紋,然後旋入管中。
  • 把空氣管的另一端推入接頭。

第七步:架設並測試發射器

  • 固定牽索。發射器是由三條牽索架設在廣場上,每條由72″長的輕量尼龍繩組成。把每條牽索的一端釘在地上,另一端夾在發射器的單眼螺栓上。
  • 進行發射器壓力測試。現在要確保發射器的所有接點都達到氣密。把一個瓶子裝滿水(這樣如果瓶子沒通過壓力測試也不會爆炸),接著快速翻轉瓶子,把它接到發射器上。在瓶頸內側塗一點凡士林可以讓瓶子和O型環完全密合。把發射彈簧擠進發射軸環上的孔,然後夾起固定。用腳踏車打氣筒加壓至70psi,如果壓力維持穩定,系統就沒問題。若否,修補洩漏處,然後再次測試。

第八步:組裝火箭

  • 水火箭的設計從簡單的瓶身加裝翼板到複雜的六節系統,附有回收用降落傘和機上攝影機的設計都有。我們的火箭是彩繪單瓶設計,備有木製翼板和回收降落傘。降落傘的啟動採用的是「鼻錐於最頂點脫落」的方法。
  • 從輕量、堅固的材料如輕木、薄合板或Plastruct板材切出34片翼板,接著把瓶身上要和翼板接合的部位用砂紙磨粗,然後用環氧樹脂或PL Premium等聚氨酯黏著劑把翼板黏上去。把前方的邊緣磨至平滑。
  • 訣竅:黏上翼板時,讓它稍微有斜角,如此會讓火箭飛行時旋轉,增加穩定性。
  • 把另一個瓶子的瓶頸和底部切下,做成火箭的鼻部。從第三個瓶子剪下一個6″的圓形,從圓心延半徑切割,然後折成鼻錐,接著把它黏到火箭鼻部上方。

第九步

  • 安裝鼻錐。膠著劑乾燥後,把鼻部翻過來,用環氧樹脂把2″單眼螺栓固定在鼻錐內側尖端。這個螺栓將作為降落傘減震索的固定位置,同時也增加了鼻部的質量,有助於火箭減速時把這個部位拉下,展開降落傘。
  • 製作鼻部擋板。把4″塑膠碗蓋的中心切除,只留下外圈。把外圈黏到火箭下方的「移動」部位,讓鼻部鬆接於火箭正上方。這個「鼻部擋板」將防止鼻部被發射時的力量塞入過緊,確保鼻部在火箭降落時可以脫離,展開降落傘。

第十步

  • 從大型垃圾袋剪下一個約36″的圓形,製成降落傘傘衣。為求最佳效果,用風箏線製作12條以上的吊索,並且在降落傘的兩面貼上強化紙標籤,防止傘衣被撕裂。把吊索的亂絲頭綁到尼龍墊圈或尼龍環上,讓降落傘容易掌握。
  • 訣竅:理想情況下,降落傘的吊索要比降落傘傘衣的直徑稍長。
  • 把降落傘固定環用環氧樹脂黏到火箭底座的頂端,接著用一條短線把降落傘綁到環上。剪一段4′的連結索,綁在鼻錐單眼螺栓和降落傘固定環上。這條索在火箭降落時會把火箭的兩半繫在一起。
  • 訣竅:確保連結索的長度足夠讓降落傘完全從鼻錐中拉出。


(本專題首見於 MAKE》雜誌英文版Vol.578頁)


STEVE LODEFINK
史蒂夫・羅蒂芬克是老練的技師和興趣廣泛的玩家,看到有趣的專題就無法拒絕。3歲時,他已經在用逆向工程研究花生果醬三明治。「我研究出它是由哪些部分組成的,找到適合的工具,然後自己做了一個。之後就沒停下來過」。他和妻子、2個兒子、2隻貓、5隻大蘭多蜘蛛和24隻非洲慈鯛魚住在西雅圖。他的人生一大樂事是享用完美熟成的切達起司。他說「我是個單純的人」。他在 finkbuilt.com檢視人生的碎片。

(譯:屠建明)
原文

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