Back

ⓘ Vízrakéta. A vízrakéta a modellezés – azon belül rakétamodellezés – Magyarországon alig ismert ága. Többnyire PET-palackból készül. A vízrakéta működése a valód ..



Vízrakéta
                                     

ⓘ Vízrakéta

A vízrakéta a modellezés – azon belül rakétamodellezés – Magyarországon alig ismert ága. Többnyire PET-palackból készül. A vízrakéta működése a valódi rakétákhoz hasonlóan Newton harmadik törvényén alapul. A reaktív hajtást a palackból kiáramló víz valósítja meg. A víz kiáramlását a víz fölött elhelyezkedő nagynyomású gáz, többnyire sűrített levegő biztosítja.

                                     

1. Működése, repülésének szakaszai

Ellentétben a reaktív hajtást égés nyomán felszabaduló gázokkal biztosító modellrakétákkal, a vízrakéta esetében a reaktív hajtást a sűrített többnyire levegő által a nyomásálló PET-palackból kilövellt víz, ill. általa a hatás-ellenhatás elv alapján létrejövő tolóerő biztosítja. A vízrakéta repülési jellemzői fizikai képletek alapján számíthatók.

A vízrakéta repülésének 1. szakaszában a tolóerő a vízrakétát nagy gyorsulás mellett nagy sebességre gyorsítja. A repülés 2. szakaszában a tehetetlenségnél fogva a rakéta fokozatosan csökkenő sebesség mellett tovább emelkedik. A röppálya legmagasabb pontját elérve a repülés 3. szakaszában a rakéta szabadesésben egyre gyorsuló sebességgel zuhanni kezd. A repülés 4. szakaszában az ejtőernyő nyitását követően a rakéta az ejtőernyő méretétől és kialakításától függő mértékű fékezés mellett ereszkedik vissza a talajszintre.

                                     

2.1. Felépítése Rakétatest: üzemanyag tartály

A vízrakéta üzemanyaga a sűrített többnyire levegő erejével a fúvókán keresztül kilövellt víz. Ebből következően az üzemanyag tartálynak nyomásállónak kell lennie. A vízrakéta annál magasabbra távolabbra repül minél nagyobb benne a nyomás továbbá minél kisebb a súlya és a légellenállása. Viszont önmagukban a PET-palackok korlátozottan nyomásállók. Nagyobb nyomás elviseléséhez a PET-palack megerősítése szükséges. Extra nagy nyomású > 20 bar üzemanyag tartályok anyaga teljes egészében üvegszál erősítésű műgyanta).

Egyszerűbb kialakítású, kisebb teljesítményű vízrakéta egyetlen PET-palackból is építhető. Több PET-palack összeragasztásával, ill. összeragasztott PET-palackokból álló modulok egymáshoz illesztésével nagyobb űrtartalmú akár 15 literesnél is nagyobb üzemanyag tartály állítható elő látható). Több üzemanyagtartályból, valamint a célnak megfelelően kialakított kioldó szerkezetből gyorsító rakétákkal ellátott, vagy többfokozatú vízrakéta is összeállítható.

Bármilyen kialakítású is az üzemanyagtartály, abban víz és többnyire levegő egyszerre van jelen. Ökölszabálynak tekinthető az 1/3 térfogat víz, 2/3 térfogat levegő arány azaz 33% víz. A tapasztalatok szerint ez inkább nagyobb 22 mm-es fúvóka esetén optimális arány, míg kisebb 9 mm-es fúvóka esetén előnyösebb az 1/4 térfogat víz, 3/4 térfogat levegő arány azaz 25% víz. Igen nagy nyomású vízrakéta esetén előfordul az 1/5 térfogat víz, 4/5 térfogat levegő arány azaz 20% víz is.

A vízrakéta hatékonyságát különösen kisebb 9 mm-es fúvóka esetén tovább növeli a víz habosítása. Ez egy kevés sampon belekeverésével érhető el. Ugyanazzal a vízrakétával ugyanakkora indító nyomás esetén habos vízzel kb. 20%-kal nagyobb magasság érhető el, mint vízzel. Nagyobb 22 mm-es fúvóka esetén a habos víz csak kisebb mértékben növeli a magasságot.

                                     

2.2. Felépítése Rakétatest: fúvóka

A vízrakéta fúvókájának szerepe hármas:

  • kilövéskor támogatnia kell a légtömör csatlakozás pillanatszerű oldását,
  • a kioldást követően biztosítania kell a nyomás alatti víz tengelyirányú távozását az üzemanyagtartályból, ezzel a hatás-ellenhatás elv alapján a rakétát előre mozgató erő létrehozását.
  • a nyomás alá helyezés alatt, egészen a kilövés pillanatáig légtömör csatlakozást kell biztosítania a sűrített többnyire levegőt előállító eszköz csatlakozójához,

Egyszerűbb, kis teljesítményű fúvóka készülhet átalakított kerékpárgumi szelepből ennek belső átmérője 5.5 mm. Ebben az esetben a légtömör csatlakoztatást a pumpa, vagy kompresszor oldható csatlakozója biztosítja. Nagyobb teljesítményű vízrakéta fúvókája kerti locsolócsövek gyorscsatlakozójának ún. csapeleméből készülhet ennek belső átmérője 9 mm. Ennek légtömör csatlakozását, rögzítését az ún. tömlőelem biztosítja. A legnagyobb teljesítményű vízrakéták egyik lehetséges fúvókája maga a PET-palack nyaka és szája ennek belső átmérője 22 mm. A légtömör csatlakozás egyedileg készített szerkezettel biztosítható.



                                     

2.3. Felépítése Rakétatest: vezérsík

A vezérsík feladata a vízrakéta stabil repülésének a biztosítása, hangsúlyosan a repülés indítóállvány elhagyása utáni, erőteljesen gyorsuló, igen nagy sebességet akár > 200 km/h is elérhető szakaszában.

                                     

2.4. Felépítése Rakétafej

Egyszerűbb vízrakéták esetében a rakétafej kizárólagos feladata megfelelően áramvonalas, hengerszimmetrikus kialakítással a lehető legkisebb légellenállás biztosítása. Igényesebb, nagyobb teljesítményű vízrakéta esetében a rakétafejben kerül elhelyezésre az ejtőernyő, annak mechanikus, elektronikus, vagy távirányított nyitó szerkezete, a repülési adatgyűjtő, a mini kamera, a modellkereső, távnyitott ejtőernyő esetén a vevő egység és a szervómotor, valamint az elektronikák tápellátását biztosító kisméretű elem/akku.

                                     

3. Kilövése

A vízrakéta kilövésének elsődleges előfeltétele a szükséges nyomású sűrített többnyire levegő. Az előállítás lehetséges eszközei: kézi/lábpumpa kb. 8 bar-ig, vagy autókompresszor kb. 10 bar-ig, vagy sűrített levegő tartály az ún. reduktortól függően 20 bar, vagy több. Egyszerűbb, kisebb teljesítményű vízrakéták esetében kisebb nyomásra néhány bar képes kerékpárpumpa is elégséges célszerűen nyomásmérővel ellátott változatában, míg a nagyobb teljesítményű vízrakétákhoz szükséges, akár 40 bar feletti nyomáshoz célszerű palackos sűrített levegő használata.

További feltétel az indítóállvány. Ennek feladatai:

  • a rakéta indításakor a légtömör csatlakozás gyors oldása,
  • esetleges rendellenesség, biztonsági kockázat esetén a gyors lefúvatás azaz nyomásmentesítés lehetőségének a biztosítása,
  • a vízzel feltöltött – az űrtartalomtól függően akár 5–10 kg-os – rakéta stabil és biztonságos rögzítése a nyomás alá helyezés szakaszában,
  • az induló rakéta kilövési irányban tartása.

A vízrakétával elérhető magasságot tovább növeli az ún. indítócső alkalmazása az indítóállványon. Az indítócső egy a vízrakéta fúvókáján keresztül annak üzemanyagtartályába a lehető leghosszabban benyúló és a fúvóka nyílását lehető legnagyobb mértékben kitöltő cső. Ez indításkor "fordított pumpapként) működik: míg pumpáláskor a dugattyút lenyomva sűrített levegő jön létre, addig az indítócső dugattyúként működve segíti a vízrakétát, hogy az üzemanyagtartályban lévő sűrített levegő az indítócső mint egyfajta dugattyú kinyomásával segítse annak gyorsulását.



                                     

4. Biztonság

Vízrakétát kizárólag megfelelő biztonsági intézkedések mellett szabad nyomás alá helyezni és kilőni.

A vízrakétában sűrített többnyire levegő révén tárolt energia mértékére jellemző, hogy akár 5 kg-os önsúly + kilövéshez szükséges víz összsúlya) vízrakétát néhány tized másodperc alatt képes 200 km/h-t is meghaladó sebességre felgyorsítani és 100 m-t jóval meghaladó magasságra feljuttatni. Belátható, hogy megfelelő biztonsági intézkedések nélkül ez az energia akár súlyos sérülést is okozhat.

Emellett míg a pirotechnikai elven működő rakétamodellek esetében a tűz- és robbanásveszélyes hajtóanyag, addig a vízrakéták esetében a nyomás alá helyezett üzemanyagtartály felrobbanása jelent biztonsági kockázatot.

A jelzett kockázatok kellő gondossággal pl. biztonságos távolság, ill. védőeszközökkel pl. védőszemüveg jelentősen csökkenthetők.

A kilövés további fontos biztonsági eleme a kellő óvintézkedések mellett végrehajtott előzetes nyomáspróba, a lefúvató szelep, valamint az esetleges érdeklődők biztonságos távolságban tartása.

Kilövéskor figyelemmel kell lenni a repülésbiztonságra is.

                                     

5. Világcsúcsok

A pirotechnikai elven működő rakétamodellekkel szemben egyrészt a vízrakéták induló súlya az üzemanyagtarályban lévő akár több liter víz miatt lényegesen nagyobb. Másrészt a fúvókán keresztül távozó víz lényegesen rövidebb ideig biztosít tolóerőt. Ebből következően a vízrakéták többségében jóval kisebb magasságokat érnek el a pirotechnikai elvű rakétamodelleknél.

Kivételt képeznek az egyedi kialakítású a légellenállás minimalizálása érdekében kis átmérőjű, a nyomásállóság érdekében pedig szuper erős üvegszál erősítésű műgyantából készült, igen nagy nyomással akár > 40 bar kilőtt vízrakéták.

A vízrakétával elért legnagyobb magasságokat a Water Rocket Achievement World Record Association kezeli. Ennek honlapja öt kategóriát tart nyitva a világcsúcsok számára: A osztály egyfokozatú vízrakéták, B osztály többfokozatú vízrakéták, C osztály repülési idő, D osztály megerősítés nélküli üzemanyag tartály, E osztály megerősített üzemanyag tartály. A jelenlegi 2017. januári állapot szerint egyik kategóriában sincs értékelhető eredmény.

Az egyéb források a vízrakétával elért – de a Water Rocket Achievement World Record Association által nem hitelesített – legnagyobb magasságok a következők:

  • 636 méter
  • 502 méter
  • 830 méter
  • 534 méter
                                     

6. Versenyek

Mint a világban, úgy Magyarországon is oktatási intézmények hirdetnek vízrakéta versenyeket. Ezek több kategóriában folyhatnak: pl. legnagyobb magasság függőleges kilövés esetén, legnagyobb távolság lapos szögű kilövés esetén, leghosszabb repülési idő. A vízrakéta csekély hazai elterjedtsége miatt hazai versenyre alig van példa.

                                     

7. Szervezetek

A NASA honlapja külön oldallal támogatja a fiatalokat a vízrakéta készítésében.

További vízrakétás szervezetek:

  • RaketfuedRockets
  • Water Rocket Achievement World Record Association *USWaterRockets
  • AirCommandRockets
Free and no ads
no need to download or install

Pino - logical board game which is based on tactics and strategy. In general this is a remix of chess, checkers and corners. The game develops imagination, concentration, teaches how to solve tasks, plan their own actions and of course to think logically. It does not matter how much pieces you have, the main thing is how they are placement!

online intellectual game →