可连续发射型纸飞机的电动发射器
技术领域
本实用新型涉及一种发射器，具体来讲是一种可连续发射型纸飞机的电动发射器。
背景技术
由于纸飞机的投掷放飞需要一定的力量和技巧，许多低年级的孩子难以掌握，因此我研发了电动纸飞机发射器及配套纸飞机（专利号ZL201520122951.6）。电动发射器放飞很简单，配上专用飞机，飞行平稳且较远，受到了孩子们的欢迎。
但是经过用户的使用反馈发现：这种发射器只能发射专用配套飞机，配套飞机属于距离型飞机，飞得较远，滑翔能力略显不足，在使用中发现，孩子们喜欢多只连续发射，由于这种发射器是通过摩擦飞机手柄来发射飞机的，多只飞机排列在一起时，飞机的手柄相互叠放在一起，摩擦力太大，连续发射效果并不理想。
如果发射器可以连续发射多只滞空型飞机，让它们在空中同时盘旋滑翔，可以大大提升放飞乐趣，从而吸引人群，活跃气氛，因此可以应用到更广阔的领域。除了亲子活动、课堂教学、科技节之外，企业宣传促销、节日露天舞台表演、毕业照、婚庆现场、商场开业店庆等诸多创意场合都可以使用。可以产生巨大的商业价值。现有的各类纸飞机发射器，均只能发射距离型纸飞机，究其原因主要是设计者多来自机械、电子领域，对纸飞机了解较少，只会制作普通的距离型纸飞机，滞空型纸飞机技术含量高，制作难度大，不经过训练很难成功。宁波赛的滞空冠军李嘉楠，飞出了13.8秒的成绩，而记者按照他的折法，现场制作放飞，只飞了5秒。
实用新型内容
本实用新型为了克服上述技术缺陷，提出了一种可连续发射型纸飞机的电动发射器。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种可连续发射型纸飞机的电动发射器，包括供纸飞机起飞的轨道和给纸飞机提供推力的摩擦装置，摩擦装置为两组镜像对称分布的旋转摩擦轮组，每组旋转摩擦轮组包括上下轴向平行分布的上摩擦轮和下摩擦轮，所述上摩擦轮和下摩擦轮的轮面相互贴近并且两者之间的间距略小于纸飞机机翼的厚度，两组旋转摩擦轮组之间留有预设宽度的间隙；所述轨道主要包括一对形似雪橇平行排列的分导轨，所述分导轨之间的间隙大于纸飞机腹部的下垂直尾翼厚度。
本实用新型进一步限定的技术方案为：
进一步的，旋转摩擦轮组外部罩有防护罩，所述防护罩在轮组的前后两端开有供飞机通过的十字形开口，所述防护罩和轨道均固定在底板上，所述旋转摩擦轮组固定在防护罩一侧侧壁上。
进一步的，每个摩擦轮上均独立装配有一个直流电机，直流电机固定在电机一侧的防护罩侧壁上，直流电机的电源为手机可适配移动电源或通过手机充电转换插头接220v交流电源，所述直流电机的电源线接头为USB接头。手机移动电源供电，通用性好，续航能力强，可以支持多人长时间发射。
进一步的，在所述底板上立有供分导轨摆放的导轨支柱和供电源摆放的导槽，所述底板在对应分导轨飞机出口端侧设有仰角调节装置，底座在对应分导轨飞机入口端侧设有减震垫。
进一步的，分导轨具有平直的发射轨道和向下弯曲、形似八字的飞机入口端，在所述分导轨的飞机出口端设有仰角调节装置。
进一步的，上摩擦轮和下摩擦轮均为75mm直径的橡胶转轮，轮面上设有导向摩擦花纹。在研究中发现，转轮速度过快，噪音大、电机寿命短、飞机也容易损坏。而转轮速度过慢，纸飞机初速度不够，飞行效果不理想。经过反复测试，纸飞机初速度在70~80千米每小时较好，我们采用专用电机使转轮线速度达到80千米/小时，除去摩擦消耗动能，纸飞机速度在70~75千米/小时之间，适合绝大多数纸飞机的放飞要求。
进一步的，导槽置于底座的背面。
进一步的，两组旋转摩擦轮组之间的间距25~30mm，可以适用于几乎所有种类的纸飞机，也适用距离机，由于初速度相同、发射角可人为设定，还可以作为纸飞机科研和教学展示的辅助工具，研究同一机型不同参数以及不同机型的飞行性能差别，可以为纸飞机设计测试出最优方案。
进一步的，直流电机为额定电压为5V、转速7000转的电机。
进一步的，分导轨宽70mm，两个分导轨之间预留12毫米宽缝隙。适合绝大多数飞机的翼展和手柄。可以设计不同长度，方便多只纸飞机连续发射。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点在于：
1、转轮摩擦机翼进行发射，和手柄无关，完美解决滞空机手柄窄的问题；经过进一步研发，甚至可以发射专用无手柄滑翔机，滑翔时间更长。
2、转轮和导轨分开，只要把纸飞机宽松地逐一摆放在导轨上，用手轻轻送纸飞机就可以连续发射，由于摩擦的是机翼，纸飞机逐一起飞，手柄处于宽松状态，不用克服摩擦力。
3、在发射时，采用专用的指挥扇，挡住飞机出口，确认前方无人才允许发射，确保放飞安全。
4、发射角度可以调节，方便水平和垂直发射，在一定范围内，滞空机发射角度越陡，飞得越高。
5、结构简单，可靠性好，不容易损坏，零部件模块化，方便更换和修理。制作成本不高，方便制作推广。
附图说明
图 1 为发射器结构示意图；
图2为旋转摩擦轮组的结构示意图；
图 3 为常见纸飞机机翼等比例俯视图；
图4为连续发射纸飞机的示意图。
图中，导轨1，旋转摩擦轮组2，防护罩3，底板4，十字开口5，仰角调节装置6，减震垫7，移动电源8，直流电机9，纸飞机10，上摩擦轮2.1，下摩擦轮2.2。
具体实施方式
下面结合附图进一步阐明本实用新型。
申请人作为一名学校纸飞机老师，专业从事纸飞机研发、教学和推广工作多年，设计出多款纸飞机，曾研制出一款适合户外飞行的长时滞空机（专利号：ZL201620968062.6），这些飞机都进行了批量生产。在纸飞机设计使用方面拥有丰富的技术积累，加上对原有电动纸飞机发射器的使用实践，为研发新型发射器奠定了基础。
概念：距离机、滞空机、手柄、机翼、翼梢小翼、平衡、升力中心。
距离机——指飞行距离远，滑翔能力弱的纸飞机。
一般这种纸飞机机身长、翼展小、后掠角大（飞机头部尖）、机翼总面积小、手柄宽。由于升力和阻力都很小，飞行速度快，飞行平直且飞行距离远，在纸飞机距离赛中很常见，一般滞空时间3秒左右；
滞空机——指飞行时间长、滑翔能力强的纸飞机。
一般这类纸飞机机翼面积大、手柄窄、翼载小、后掠角小。由于升力和阻力均较大，常常采用大迎角投掷，使其升至高空，再进入慢速滑翔飞行。由于擅长盘旋飞行，飞行距离不固定，有时非常远，有时非常近。
中间型纸飞机——指飞行时间和距离介于距离机和滞空机两者之间的飞机。
其详细特点如下表：
常见纸飞机机翼等比例俯视图见图3：左、中、右各三只，分别为距离机、中型机、滞空机。
机翼——纸飞机主要分为机翼和手柄两部分，机翼指纸飞机的水平表面，产生升力的部分。
手柄——指放飞纸飞机时，手持的部分。
翼梢小翼——为了增加平衡，有些纸飞机在机翼边缘折起一小块，垂直于纸飞机的机翼表面。同时也产生垂直尾翼的作用。
纸飞机设计原理：
纸飞机的设计是一门专业的学科，和其它飞行器的设计一样，要遵循空气动力学原理。除了要考虑结构形态、纸张大小、折法、纸质等因素之外，还要严格保持平衡。
所谓的平衡，简而言之，就是纸飞机的重心和升力中心重合，而升力中心，是指纸飞机机翼的几何中心。
受限于纸张和折纸方法，一般纸飞机都是从一端开始折叠，折出纸飞机的头部，而另一端作为尾部，头部会缩短，变厚，从而重心一般都会处在前半部分。要想达到平衡，机翼就不能折得无限大，机翼过大，几何中心后移，就会造成头重脚轻，从而难以改出滑翔，所以机翼的面积受制于重心位置的影响。所以，如何分配机翼面积和手柄的关系，是纸飞机平衡的关键，手柄缩小，机翼面积增大，升力中心后移，手柄增大，升力中心前移。通过调节手柄和机翼面积的比例，可以得到最理想的平衡状态，使飞机能够顺利飞行。与此同时，合理的机翼面积，也决定了飞机拥有合理的升阻比，使飞机达到预期的飞行高度并拥有理想的滑翔时间。
遵守飞机设计中的平衡原理，使得各种纸飞机虽然都能平稳飞行，但性能各有差异，有的飞得远，而有的飞得久。
在各种飞机都拥有科学的结构的基础上，我们对机翼进行了综合研究，结合新的发射思路，从而设计出全新的电动发射方案。
现有电动发射器的发射方式：
一般投掷放飞纸飞机的方法是：用手握住纸飞机手柄，用力向前掷出。受到这种方法的启发，电动纸飞机发射器利用电机带动两个转轮，左轮逆时针、右轮顺时针旋转，让飞机手柄从转轮中通过，在摩擦力的作用下，飞机被发射出去。
这种方式的不足之处是必须采用手柄较宽的纸飞机，如果手柄太窄，则转轮与手柄接触面很小，摩擦力不足，难以放飞。同时，手柄的厚度必须比转轮间距略小，若超过转轮厚度，则无法通过，难以发射，加上转速、飞行品质的要求，适合发射的飞机品种很少。飞机手柄过宽，必然挤占机翼的面积，机翼面积缩小，就难以滞空滑翔。
这种方式也会影响连续发射，由于连续发射时，飞机是手柄夹手柄放置的，这种放置方法比较紧，发射时，飞机会受到转轮和所夹飞机的双重摩擦力，降低初速度，明显影响飞行效果。
全新的技术方案：
在观察复印机复印文件时，我找到灵感。让纸飞机像复印纸一样，被搓纸轮带动前进，即让两对快速旋转的转轮摩擦机翼左右两侧表面，从而将飞机发射出去。
一种可连续发射型纸飞机的电动发射器，包括供纸飞机起飞的轨道1和给纸飞机提供抛射力的两组镜像对称分布的旋转摩擦轮组2，两组旋转摩擦轮组之间的间距25~30mm。每组旋转摩擦轮组2包括上下轴向平行分布的上摩擦轮2.1和下摩擦轮2.2，上摩擦轮2.1和下摩擦轮2.2的轮面相互贴近并且两者之间的间距略小于纸飞机机翼的厚度，两组旋转摩擦轮组之间留有预设宽度的间隙；导轨1主要包括一对形似雪橇平行排列的分导轨，分导轨之间的间隙大于纸飞机腹部的下垂直尾翼厚度，分导轨宽70mm，两个分导轨之间预留12毫米宽缝隙。
旋转摩擦轮组2外部罩有防护罩3，防护罩3在轮组的前后两端开有供飞机通过的十字形开口5，防护罩3和轨道1均固定在底板4上，旋转摩擦轮组2固定在防护罩3一侧侧壁上。
每个摩擦轮上均独立装配有一个直流电机9，直流电机为额定电压为5V、转速7000转的电机。直流电机9固定在电机一侧的防护罩侧壁上，直流电机9的电源为手机可适配移动电源8或通过手机充电转换插头接220v交流电源，直流电机9的电源线接头为USB接头。
在底板4上立有供分导轨摆放的导轨支柱和供电源摆放的导槽，导槽置于底座的背面。底板4在对应分导轨飞机出口端侧设有仰角调节装置6，底板4在对应分导轨飞机入口端侧设有减震垫7。
分导轨具有平直的发射轨道和向下弯曲、形似八字的飞机入口端，在所述分导轨的飞机出口端设有仰角调节装置6。
上摩擦轮2.1和下摩擦轮2.2均为75mm直径的橡胶转轮，轮面上设有导向摩擦花纹。
新型发射方案的技术参数：世界著名纸飞机大师肯·布莱克布恩，曾连续四次打破世界纪录，最长滞空时间达到27.6秒。在纸飞机领域，他进行了大量理论研究。关于放飞纸飞机，他指出：“为了让纸飞机获得最大爬升高度，并顺利改出进入滑翔，投掷时需要与水平面呈10º夹角，时速要达到60英里（约96公里）。”
根据这个理论，我们采用75mm直径的橡胶转轮，额定电压为5V，转速7000转的电机，可以实现近似速度。
转轮速度=转速×转轮周长×60÷1000=7000×0.075×3.14×60 ÷1000
=98.91（公里/小时），除去摩擦损耗，时速刚好接近60英里。
为了减小摩擦损耗，提高发射效果，我们对转轮直径、宽度、上下轮间隙（简称轮间隙）、左右两排轮间距（简称轮间距）都进行了设计。
1、选择75mm直径、12mm宽的橡胶转轮。转轮的大小很有讲究，转轮太大，则要求功率也越大，虽然线速度加快，但重量也相应太大，电机扭力可能不足，带不动，即使带动了，耗电也快，电机寿命缩短。如果轮子直径太小，则线速度不够，发射效果不佳。转轮的宽度对纸飞机的摩擦力影响较大，转轮过宽，与机翼表面接触大，则摩擦力损耗过大，且有可能碰到翼梢小翼，损伤纸飞机。转轮过窄，与机翼表面接触小，则摩擦力不足，影响发射效果。经过对多种转轮的测试，12mm转轮效果很好。既保证了初速度，又能够让各种纸飞机顺利通过。
2、纸飞机虽然多种多样，但是机翼厚度却都在1~2mm之间，因此，我们把转轮间隙设计为1.5mm，由于转轮是橡胶材质，在离心力的作用下，旋转时会略向外鼓，机翼在通过转轮间隙时，产生紧配效果，从而将飞机顺利高速推出。间隙过大，则摩擦力不足，飞机初速度不够，间隙太小，厚度接近2mm的机翼就无法通过。
转轮间距是指两排转轮之间的距离，通过对各种纸飞机的研究，我们采用2cm~3cm的可调节间距。转轮间距要求使转轮刚好摩擦到纸飞机机翼最合适的位置，间距过小，飞机无法通过。由于制作方法各不相同，一般纸飞机手柄厚度在2mm~6mm之间。但是越靠近手柄位置，机翼越厚，摩擦损耗越大，但离手柄太远，有可能会碰到翼梢小翼等其它部位，损伤飞机。采用2~3cm的间隙，可以适应各种飞机的发射要求。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
