22. Vízrakéta: PET palack nyomásállóság növelés elvi alapja és gyakorlati lehetőségei (2. rész)

Előző posztban: a PET palack nyomásállóság növelése ún. abroncsolással, az abroncsolás lehetőségei.

Folytassuk!

(c) Megerősítés lehetőségei: palack teljes felületre kiterjedő bandázsolás

A palack előzőek szerinti abroncsolásos megerősítése csak a sugárirányú erőket kezeli. Viszont a nyomás növelése minden irányban – így tengelyirányban is – erőt fejt ki. Így a további nyomásnöveléshez – de főleg a nagyobb, ragasztott rakétatestek szilárdságához – szükség van a palack egészének minden irányú megerősítésére.

A bandázsnak a palack(ok) teljes felületét – a palacknyakat és a talpat is érintve, de ezeket tengelyirányban is tartva! – körkörösen be kell burkolnia. A teljes felületre kiterjedő nagy szakítószilárdságú bandázs a PET palack felfúvódását jelentősen korlátozza. Ezzel a bandázs nélküli állapothoz képest a palack(ok) nyomásállósága jelentősen nő.

A bandázsolás további előnye, hogy esetleges palack hasadás esetén a palack ugyan a hibahelyen „kifúj”, de a bandázs a felrobbanást, a palack darabok szétrepülését nagy eséllyel megakadályozza.

Bandázsolásra általában minden olyan anyag alkalmazható, amely abroncsolásra alkalmas.

Egy célszerű geometriájú és rétegezésű (bővebben lásd alább) bandázs az összetett erőhatásokat kreatívan kezeli. „©”*

Egy vízrakétához alkalmas bandázsolás** célszerűen háromrétegű:

1. réteg: palack(ok) nyaktól-nyakig tartó körkörös, átfedő, spirális bandázsolása

Az átfedő, spirális bandázsolással az átfedések biztosítják egyrészt a palack(ok) teljes felületének egyenletes, gyenge pont nélküli lefedését, másrészt a bandázs szalagok jelentős körkörös leszorító ereje a szalagokat kölcsönösen egymáshoz szorítja, így a bandázs elmozdulását önzáróan megakadályozza.

A bandázsolás elvi geometriája:

Geometria
Nyaktól-nyakig tartó körkörös, átfedő, spirális bandázsolás elvi geometriája
két – talpvonalánál összeragasztott – palackból álló modul esetén

A bandázsolás gyakorlata:

IMG 5566m
A bandázsolás gyakorlata
(hosszában keskenyebb csíkokra vágott öntapadó üvegszál hálóból készült szalagokkal bemutatva)

Pumpáláskor a palack(ok) elsősorban sugárirányban egyre inkább „felpuffad(nak)”. Ez a bandázst növekvő mértékben feszíti. Viszont a megfeszülő bandázs szalagok a vízrakétát tengelyirányban egyre inkább összetartják.

A gyakorlati megvalósítás lehetséges pl. hosszában keskenyebb csíkokra vágott öntapadó üvegszál hálóból is, üvegszál erősítésű ragasztó szalagból, vagy akár damilból.

Az öntapadó üvegszál háló relatíve olcsó, viszont a bandázsoláshoz túl széles. A keskenyebb csíkokra vágás meglehetősen munkaigényes…

Az üvegszál erősítésű ragasztószalag erős és relatíve olcsó. Felhasználás előtt nem kell hosszában keskenyebb csíkokra vágni, így az öntapadó üvegszál hálónál könnyebben használható. Felülete sima, így a légellenállás szempontjából is igen kedvező.

A damil további lehetőség. Olcsó, könnyű. Viszont a pumpáláskor felpuffadó PET palack felületén hajlamos elcsúszni. Ennek megelőzésére a palack felületére a bandázsolás előtt célszerű mindkét oldalán ragadó ragasztószalag csíkokat ragasztani. Ezek a damil szálakat úgy-ahogy rögzítik…

A damil további hátránya, hogy a bandázs kialakítása igen munkaigényes, mivel a palackot borító hálót szálanként kell „megszőni”…

Megjegyzés: Egy kb. 160 cm-es LIFT rakétatest damilos bandázsolására és abroncsolására mintegy 300 m (!) damilra volt szükségem…

IMG 5529m
Rakétatest damilos bandázsolása
(Munkaközi állapot, a később ismertetendő egyterű rakétatest előállítási folyamatában.
Láthatók a tengelyirányú erősítő PET csíkok,
valamint a damilt elcsúszás ellen rögzítő fehér kétoldalas ragasztó csíkok)

IMG 5534m
Rakétatest fejrész damilos bandázsolása

A bandázs munkaigényesége, a kialakuló bandázs felület egyenletessége (ezzel az erők kezelésének egyenszilárdsága, továbbá a mindehhez szükséges anyag (ezzel költség) miatt a bandázsolás nem végezhető ötletszerűen. A felsoroltak minimuma csak a bandázs geometria gondos előzetes megtervezésével érhető el. Ennek elvét a poszt elején látható rajz mutatja: a bandázs szalagnak a palackot nyaktól nyakig előre meghatározott geometria szerint körkörösen kell „átölelnie”.

A bandázs geometria tervezés lépései:

a.    Az összeragasztott palackok nyaktól nyakig tartó hosszúságának megmérése.

Nem a menetes palackszájak külső síkjai, hanem a menetes palack szájak tövében lévő, a bandázs szalagokat tartó „vállak” távolsága mérendő!

b.    A bandázs menetszám*** meghatározása.

Cél, hogy a bandázs szalagok a lehető legnagyobb mértékben rásimuljanak a palack „vállakra”. Ez meghatározza a bandázsszalaggal való körbetekerés szögét is. Laposabb szög esetén a bandázs menetszám kisebb, nagyobb szög esetén nagyobb.

A menetszámot úgy célszerű meghatározni, hogy lehetőleg osztható legyen 0,5-tel.

c.    A palack osztás meghatározása.

A vállakon kívül még a spirál mentén átellenes pontok a bandázs szalag leendő nyomvonalának ’’nevezetes pontjai”. A poszt eleji rajzon két ilyen ’’nevezetes pont” található. A bandázs szalag nyomvonala akkor ideális, ha a ’’nevezetes pontok” a „vállak között” egyenlő távközökkel helyezkednek el. A poszt elején a rajzon a bandázsolás háromosztatú, mivel a ’’nevezetes pontok” a „vállak” között L2/3- L2/3 távolságokra helyezkednek el.

A palack osztás és a menetek száma összefügg: pl. a rajz esetében 1,5 menet 3 osztásnak felel meg. Vagy pl. 2,5 menet 5 osztásnak.

d.    A bandázs szalag ideális nyomvonal meghatározása, palackra jelölése.

Az ideális nyomvonal az egyik „vállról” indul, a palackot egyik oldalról félig bejárva az ellentétes oldalon eljut az 1. osztásig, majd tovább az ellentétes oldalon a 2. osztásig, majd ismétlődések után az utolsó osztástól az ellentétes oldalra a másik „vállig”, melyet „átölelve” az előbbi logika szerint visszafordul.

A nyomvonal nyilván nem záródhat önmagába, mert akkor nem lenné esély a palack egészének egyenletes bandázsolására. Megelőzendő a nyomvonal önmagába záródását célszerű a nyomvonal minimális „megcsavarása”. Ennek ideális mértéke annyi, mint az alkalmazott bandázs szalag szélessége.

IMG 5677m
Nyaktól-nyakig tartó körkörös, átfedő, spirális bandázsolás öntapadó üvegszál szalagból
Látható, ahogy a bandázs a palack „vállat” körbe öleli, továbbá ahogy a szalag nem önmagába zárul,
hanem egy osztással mellette

A fentiek alapján „megszerkesztett” ideális nyomvonal alkoholos filccel a rakétatest felületére rajzolandó.

IMG 5692m
Üvegszál szalagból készült kész spirális bandázsolás

2. réteg: abroncsolás

A fentiek szerint kialakított 1. réteg önmagában is növeli a rakétatest nyomásállóságát. Bár sugárirányú erőket is kezel, de tengelyirányban hatékonyabb. A sugárirányú erők hatékony kezelésére további néhány menetes abroncs célszerű. Öntapadó üvegszál hálóból 2-4 menetes abroncsokat célszerű egymás mellett elhelyezni a rakétatest hengerpalást teljes hosszában.

IMG 4907m
Spirális bandázsolásra épült abroncsolás
8 palackból összeragasztott egyterű rakétatest esetén

IMG 5542m
Spirális hálóbandázsolás, valamint az azt körülvevő abroncsolás damilból

IMG 5697m
Öntapadó üvegszál szalagból készült spirális bandázs abroncsolása négymenetes üvegszál hálóval

3. réteg: légellenállást is csökkentő burkolás

Az öntapadó üvegszál háló felülete érdes, ezért célszerű egy rétegben „szuper erős” ragasztó szalaggal, de akár öntapadó üvegszál szalaggal is körbe tekerni. A sima, kis légellenállású felület egyben további abroncs réteg, mely a palackot is tovább erősíti (főleg öntapadó üvegszál szalag esetén).

IMG 4280m
Légellenállást is csökkentő burkolás „szuper erős” ragasztó szalaggal

IMG 4908m
Kész rakétatest


Légellenállást is csökkentő burkolás üvegszálas ragasztó szalaggal

(d) Megerősítés lehetőségei: üvegszálas szövet műgyantával

Profi technológia, melyben a rakétatest egésze üvegszálból szőtt textillel befedésre, majd kétkomponensű műgyantával rögzítésre kerül. Kikeményedés után a rakétatest körül kemény, homogén, nagy teherbírású „héj” jön létre.

Magam még nem csináltam. Két videó, ahogy a profik :) csinálják: 


1. videó üvegszálas vízrakéta modul készítéséről 
2. videó üvegszálas vízrakéta modul készítéséről 

Előnye: abszolút korrekt megoldás.

Hátránya: az e blogban célul kitűzött mindennapi, szokvány anyaghasználatnál némileg többről van szó… Fokozott előkészületeket, gondosságot, óvatosságot kíván. Kétkomponensű műgyanta szükséges hozzá. A csiszolásához légzésvédő maszk.

(e) Megerősítés segédeszköze: forgató „állvány”

Az abroncsolás, de főleg a bandázsolás a rakétatesten – mint forgástesten – hosszas és precíz munkát kíván. Ezt nagyban segíti a rakétatest tengelyirányú megfogása és forgathatósága.

IMG 5714m
Rakétatest forgató „állvány” egyik oldali eleme

IMG 5709m
Rakétatest forgató „állványon”

Az „állvány” „tüskéi” a rakétatest két végére felcsavart – előzetesen átfúrt – kupakokhoz illeszkednek.

Az „állvány” az abroncsolásnál is jól használható, de a bandázsoláshoz gyakorlatilag nélkülözhetetlen…

* Az interneten elérhető megoldásoktól időnként kényszerből (pl. mert itthon beszerezhetetlen anyagra lett volna szükség), máskor meg saját elhatározásból (pl. mert adott mozzanatra szerintem jobb ötletem volt) eltértem. Ezeket félig-meddig tréfásan copyright karakterrel és a "meghódítandó" ég kékjére utaló háttérszínnel jelölöm.
*
* Több palack összeragasztásával nagyobb űrtartalmú rakétatest elkészítéséről a következő posztban olvashatsz.
*** Bandázs menetszám: megmutatja, hogy az adott geometriájú rakétatest nyaktól nyakig hány menettel fogható át. Pl. a poszt elején lévő rajzon látható bandázs 1,5 menetszámú, mivel a szalag 1x, aztán még 0,5x éri körbe.

Következő poszt: Nagy méretű nyomásálló „üzemanyagtartály” készítés lehetőségei