经典水枪
在20世纪80年代之前,是水枪支能力相当有限。手持手枪只能射出短距离的水。他们射击的是一条微弱而狭窄的小溪,每次射击后你都得跑到水龙头那里去补充。当然,这些枪仍然是很棒的玩具,它们很好地展示了基本的管道原理。
在经典的水枪中,只有几个基本部件:
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- 有一个触发杆,这激活了一个小泵.
- 这个泵系在塑料上管从底部抽取水储层(在大多数情况下,储气罐是整个枪的内部)。
- 泵把水压下狭窄的桶从枪口上的一个小孔中射出。
- 洞,或者喷嘴,使流动的水集中成浓缩的溪流。
在这个设计中唯一复杂的元素是水泵,它是简单的。主要的移动元素是a活塞,位于油缸.圆筒里面是一个小的春天.操作泵:
- 你向后扣动扳机,把活塞推到汽缸里。
- 这会压缩弹簧,使它在你松开扳机时将活塞推出气缸。
活塞的这两次冲程,进缸和出缸,构成了整个泵循环。
的下行程时,活塞向内推进,使气缸体积缩小,迫使水或空气排出泵外。的的一击时,弹簧将活塞推出,使气缸体积扩大,将水或空气吸入泵内。在水枪中,你需要从下面的蓄水池中吸进水,然后从上面的桶中挤出水。为了让所有的水都通过桶,泵必须只能将水向上推,而不能将水推回到水库中。换句话说,水只能朝一个方向流过水泵。
使这成为可能的设备被称为单向阀.普通水枪的单向阀由一个小小的橡胶球组成,它整齐地放置在一个小的密封.有两个单向阀:一个在蓄水池和泵之间,另一个在泵和喷嘴之间。
这种泵设计简洁美观,但它有两个很大的局限性:
- 的水量每次爆破都受到泵筒尺寸的限制。泵缸的大小反过来又由触发机构的范围决定。为了压缩和膨胀更多的水,你必须推和拉活塞更远的距离,这意味着把扳机拉得更远。
- 的爆炸持续时间也是有限的。每次扣动扳机只会产生一个小爆炸。为了不断地喷水,你必须不停地挤压和释放扳机。
纵观水枪的历史,设计师们一直摔跤结合这些问题来创造一个更好的泵送系统。在下一节中,我们将研究两种简单的水枪设计,它们可以增加水流的范围、压力和持续时间。那我们就来看看这把枪的设计让其他水枪都相形见绌。
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电动水枪
在上一节中,我们看到基本的水枪使用一个简单的活塞,一个气缸泵和两个单向阀。由于泵是通过前后移动触发器来激活的,这种设计在其爆发的大小、范围和持续时间上是相当有限的。
解决这个问题的一个简单方法是增加泵缸和触发器的尺寸。这是经典背后的基本理念水反坦克火箭筒如下图所示。18新利最新登入在这个设计中,触发机制并不是真正的触发器——它更像是一个注射器.基本上,你一手拿着活塞,一手拿着气缸。为了从蓄水池吸水,你把活塞和汽缸分开。为了排出水分,你把它们推到一起。
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这样你就可以在每个镜头中使用更多的水。如果你用很大的力把活塞推到汽缸里,你可以把水射到很远的地方。如果你推得慢一点,就能延长爆炸的持续时间。一些水火箭筒没有附加的蓄水池:为了装水,你必须通过桶吸水,就像给注射器注水一样。
显然,这种设计对射手的要求比传统水枪要高得多,所以对用户来说并不是特别友好。20世纪80年代出现了一种新型水枪,它几乎可以自己完成所有的工作。你可以在下图中看到,这些枪的工作原理基本与传统水枪相同,除了泵是由一个小的电动机而不是被触发。触发器只是一个完成电路的开关电池可以为电机供电。电机有一系列的动作齿轮,其中移动一个小凸轮.旋转凸轮有一个延长的杠杆,抓住活塞,把它拉回来,然后释放它,让一个弹簧推动它前进。通过这种方式,马达推动活塞进出气缸,在上行程中从蓄水池中吸取水,在下行程中沿桶向下驱动水。
由于泵是由旋转电机而不是触发器激活的,因此该设计可以略微扩大气缸尺寸,而不会增加射击难度。这在一定程度上扩大了爆炸范围。但这种设计的真正优势在于,射手不需要不断扣动扳机来连续射击水。如果你按住扳机,电机就会不停地跳动,发出一连串快速的脉冲,就像机关枪的连续射击一样。
这两种枪的设计都比普通的水枪有了很大的进步,但它们仍然有很大的局限性。发射火箭筒需要射手相当大的肌肉力量,而电动火箭筒的水流仍然相当微弱。在下一节,我们将看看水枪的设计,彻底改变了工业,建筑爆炸达到50英尺(15米)或更高。
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超级浸泡者
正如我们在前两节中看到的,传统水枪的主要问题是它们不能产生非常强大的水流。这是因为每次射击都必须产生水压,无论是由射手还是由机动系统产生。产生高压气流是不可行的,因为这意味着在很短的时间内施加很大的力。
1982年,核科学家命名的朗尼约翰逊想出了一个巧妙的办法来解决这个问题在他的业余时间,他正在研究一种新的热泵系统,该系统将利用流动的水来调节温度。一天深夜,他把抽水装置的模型安装在浴室的水槽上,却被冲过房间的强大水流吓了一跳。就在那一刻,他想到了用压缩空气为水爆炸提供压力的水枪。
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为了使他的想法成为现实,约翰逊得到了一位名叫布鲁斯·D 'Andrade.D'Andrade和Johnson一起设计出了后来成为超级酒量大的人.
超级水枪是围绕一个泵机构建造的,但移动泵实际上并不能将水从枪中驱逐出去;它的作用是增加水压之前爆炸。在第一波超级浸泡器中,你通过直接将空气抽入单个水库来建立这种压力。当你泵入更多的空气时,它变得越来越压缩,因此对里面的水施加了更大的压力。
在后来的模型中,你通过泵水而不是空气来建立压力。
不像它的前辈,这枪有两个水库(标记一个而且B),它们通过管道网络连接在一起。为了给枪上膛,你需要在较大的储水池(A)中填满水.为了让枪发动爆炸,你需要多次将泵手柄(C)拉进拉出。泵柄连接到一个长而窄的活塞(D),活塞在气缸(E)内来回移动。这种泵类似于水枪手枪中的泵,它依靠相同的单向阀系统来控制水流的方向。第一个阀(F)位于大蓄水池和泵机构之间,第二个阀(G)位于泵和小蓄水池之间,将水送入储水器的桶中枪(H)。
在泵循环的上冲程中,当你把泵手柄拉出来时,后退的活塞会从上面的大蓄水池中吸进水。第二个单向阀(G)阻止水从较小的蓄水池(B)向上流动。在泵循环的下行行程中,当您将泵手柄推入时,活塞将水从气缸中排出,通过第二个单向阀(G)进入小蓄水池(B)。第一个单向阀(F)阻止压水回流到大蓄水池(A)。
但这一切都在实现什么呢?在下一节中,我们将把这些片段放在一起,看看超级潜水器是如何制造出如此强大的爆炸的。18新利最新登入
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超级浸泡器部件
在超级潜水器中泵送系统的目的是压缩空气.每次你把水从大蓄水池中推到小蓄水池中,水就会向上推里面的所有空气。空气是一种可压缩的流体——你可以通过挤压来减小它的体积——但水不是。当你往这个小水库中加入越来越多的水时,它所占的体积就越来越大。由于储气罐的空间有限,这些较大体积的水会压缩枪内的空气,使其具有比枪外空气高得多的压力。这种高压空气垫推动水库中的所有水;水压在枪的两侧,试图向外冲,以恢复压力平衡。
唯一能让水留在枪里的是扳机装置。触发器是简单的杆固定在枪壳上。连接在外壳上的一段坚硬的金属将杠杆的顶部固定在通往枪管的柔性塑料管上,挤压塑料管,使水无法通过。当你扣动扳机时,金属片弯曲,杠杆松开塑料管。这个通道打开后,加压空气就可以把所有的水都挤出枪外,重新建立与外界空气的压力平衡。如果你的压力足够大,水就会以很高的速度排出。
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由于每一滴水都进一步压缩气垫,爆炸的力量取决于你向小水库泵入多少水。18新利最新登入在足够高的压力水平下,压缩空气和加压水的向外力可能会超过枪内管道的结构完整性,导致泄漏。为了防止这种情况发生,触发机制被设计成当压力达到一定水平时让一些水通过。这种“泄漏水平"是由扣动扳机的金属强度决定的。从本质上讲,这块金属就像一个普通的弹簧,它的弹性是由它的成分决定的。如果金属更坚硬,就需要更高的水压来把它推开。如果你有一个更灵活的部分,枪会让一些水泄漏在一个较低的压力。
在20世纪90年代末,新一波的超级水枪出现了,拥有更高的压力水平。这些枪,由Bruce D'Andrade开发,以恒压系统,或CPS。本系统的主要组成部分是一个简单的水的膀胱.这个膀胱就像一个气球,但它是由更加坚硬的材料制成的。这些枪有和其他超级潜水器一样的泵,但水和空气被送入水囊,而不是塑料储水池。当你泵入更多的水时,膀胱就会膨胀,就像你往气球里吹更多的空气时气球就会膨胀一样。当它被拉伸时,膀胱想要回到它的自然形状,所以它对水施加了很大的内向压力。当你扣动扳机,打开通往枪管的通道时,这种压力会把枪里的水全部排出。这可以产生比单独使用压缩空气更强大的水爆炸。
这只是两种基于水泵的水枪。Lonnie Johnson和Bruce D'Andrade的第一款超级水枪和后来增加的水袋已经推出了一整条水武器线。为了获得额外的弹药,一些设计还连接了一个巨大的蓄水池,你可以把它像背包一样背在身上。其他枪的配置,让你可以向前,向后和侧面同时射击。这极大地改变了水枪的世界。在过去,当孩子们去玩具店买新水枪时,他们很清楚会看到什么。如今,每年夏天,货架上都摆满了各种各样的新设计。除非你最近去过玩具店,否则你不知道你的邻居会在下一场大水战中带来什么。
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