[发明专利]微重力简易落舱蜡烛自动点火演示装置

说明书

技术领域

本发明属于物理教学实验演示设备技术领域，具体讲就是涉及一种地面微重力简易落舱蜡烛自动点火演示装置，能够在地面重现太空失重环境下蜡烛点燃时的形状和颜色，提高实验的可靠性和可操作性。

背景技术

随着科学技术的发展，世界各国对青少年的科学技术普及教育普遍得到重视，尤其是对航天技术领域的科学知识，各国采取了各种普及教育方式，例如：美国NASA曾多次进行太空微重力环境水球.水膜.蜡烛燃烧等物理实验；2013年6月20日，我国”神州十号”飞船航天员王亚平，演示了太空微重力环境的水球水膜等物理实验；6月23日中央电视台播放了题为“关注微重力实验：落塔实验：失重状态的火焰”的视频。内容是中国科学院国家微重力实验室微重力落塔蜡烛燃烧实验，更引起人们对微重力落塔实验的关注。

教育部2005年《普通高中物理课程标准》的实验部分要求学生了解太空舱或人造卫星中进行微重力条件下的实验。由于演示实验都是在地面常重力环境以自由落体运动实现微重力环境。传统的失重环境下蜡烛点火的演示装置，为保证实验舱自由下落时的稳定性，外形按照行器的原理设计，舱尾装有尾翼。内置蜡烛点火平台，在实验舱舱壁上装有摄录设备，用手工方式在实验舱自由下落前将蜡烛点燃。蜡烛火焰在失重实验舱内只能维持十几秒钟。操作者要在短时间内完成点燃火种后点燃蜡烛、关闭舱口、将失重实验舱悬挂高处并待其静止后释放近十个动作。其中某个环节稍有延误就导致实验失败。因此传统的“失重实验舱”的“蜡烛实验”以手工方式点火，其可靠性和可操作性都不高，难以达到对青少年进行科普教育的目的。

为了解决传统的失重环境下蜡烛点火演示装置人工点火演示困难的技术缺陷，中国专利200810034652.1公开了一种“失重环境下的蜡烛自动点火实验装置”的专利技术，其包括一个类似于飞行器安装尾翼的实验舱，实验舱内有放置蜡烛芯的实验平台，与蜡烛芯处于同一水平高度的摄录装置，其特征在于：所述蜡烛芯一侧设置有电热丝。该专利技术通过安装继电器设备实现对蜡烛自动点火，避免人工点火困难的缺点，提高了失重环境下的蜡烛自动点火演示的成功率，但是这种专利技术仍然存在着以下几个技术缺陷：1、实验舱着落时摩擦缓冲的摩擦力过小、时间过短，导致摄录设备受冲击发生抖动，严重时甚至导致摄录设备松脱掉落；2、整个实验舱的强度不高，实验时容易破损；3、无线电视频摄录设备无录音功能，火焰点燃时的声音未能记录；而且易受外来电波干扰，画面缺损，导致实验失败而重做；4、蜡烛点燃后暗红的电热丝在蜡烛芯旁，干扰画面；5、有效下落距离过短，一般在2米左右，无法观察到蜡烛燃烧的全过程。6、实验舱着落时总电源未自动切断，存在磁性材料误触发点火装置的安全隐患。7、尾翼在使用过程中很容易受损变形，实验舱下落时的稳定性降低、影响图像质量。

以上技术缺陷导致失重实验舱的蜡烛自动点火实验演示装置的可靠性，可操作性，图像质量均较差。往往要重复多次才能取得较好的效果。

发明内容

针对上述背景技术中提到的现有的失重环境下蜡烛点火演示装置存在的技术缺陷，本发明提供一种失重环境下蜡烛点火的演示装置，通过对演示装置的改进，解决了上述现有失重环境下的蜡烛自动点火实验装置存在的技术缺陷，提高了实验的成功率，降低了演示实验的操作难度，提高图像的质量

技术方案

为了实现上述技术目的，本发明设计一种微重力简易落舱蜡烛自动点火演示装置，它包括实验舱和头锥，实验舱和头锥组成封闭舱体，所述实验舱内设置有实验平台，蜡烛置于实验平台上，蜡烛芯对应处设有点火装置，实验舱内壁上装有摄录装置能够拍摄蜡烛点火过程，其特征在于：

所述简易落舱不采用飞行器的尾翼布局，而是以增加长度和直径之比和降低重心提高其稳定性。

所述实验舱包括内舱和外舱两层，外舱和头锥配合组装成封闭舱体，所述头锥与外舱配合处装有铁片，所述外舱与铁片对应处装有磁铁，所述头锥顶部装有泡沫塑料缓冲层；

所述蜡烛竖直装在实验平台上；

所述点火装置包括电热丝和常闭型温度开关，所述电热丝和常闭型温度开关分居蜡烛芯的后方和上方，所述电热丝发热部发热能够实现对蜡烛点火，所述常闭型温度开关受蜡烛加热能够关断，电热丝、控制开关、点火电源串联组成点火电路；

所述控制开关受电磁继电器控制，电磁继电器、干簧继电器、感应电源、总控开关、常闭型温度开关串联组成感应控制电路，所述干簧继电器并联有自锁开关，自锁开关受电磁继电器控制；