Előző posztban: vízrakéta „üzemanyaga”

Folytassuk!

(a) Rakétafej: feladatok

A rakétafej feladatai többrétűek:

·       Kedvező légellenállás biztosítása.

·       Ejtőernyő burkolása (orrkúp bírjon ki akár 200 km/h feletti induló sebességet, ugyanakkor az ejtőernyő nyitáskor könnyen nyíljon, ill. váljon le).

·       „Fedélzeti” elektronika burkolása, védelme.

·       „Fedélzeti” elektronikai funkciók (pl. kép- és adatrögzítés, ejtőernyő nyitás) biztosítása.

·       Könnyű szerelhetőség.

Komolyabb rakétafej esetén a beépített eszközök (pl. a kamera, a repülési adatgyűjtő) miatt az értéke akár a 10.000 Ft-ot is jóval meghaladhatja. „Igazi” rakéták esetében a rakétafej feladata: a rakétafejben lévő űrhajósok, vagy műszerek, vagy szállítmány biztonságos feljuttatása, majd visszahozatala. Angol terminológia szerint a fejrész, a payload, azaz a fizetős (hasznos) teher.

Nos, vízrakéta esetében is a fejrésznek (payload) a felsoroltak szerinti fontos feladatai vannak. Hangsúlyosan a „fejrész” felel összességében az akár több tízezer forint értékű vízrakéta lehető legkisebb légellenállású feljuttatásáért, de főleg a biztonságos visszatéréséért (ejtőernyő nyitással).

Nagyobb vízrakéták esetében célszerű, ha a fejrész a rakétatestre/ről könnyen felhelyezhető/levehető. Oka: egyrészt a nagyobb rakéták hossza a 2 m-t is meghaladhatja, azaz levehető fejrész esetén a szállítás könnyebb. Másrészt egyes vízrakéták „üzemanyaggal” való feltöltése már az állványra helyezés után, felülről – nyilván fejrész nélkül – történik. A fejrész a rakéta feltöltése, a zárókupak felcsavarása után helyezhető fel.

(b) Fejrész légellenállás szempontjából kedvező kialakítása

Korábban a 14. posztban hangsúlyoztam a légellenállás jelentőségét, a lehető legkisebb értékének fontosságát, ebben a rakétatest mellett a fejrész és ennek részeként az orrkúp szerepét.

A fejrészt úgy kell kialakítani, hogy minél kisebb légellenállás mellett biztosítsa annak fontos funkcióit: az ejtőernyő és a „fedélzeti” elektronika zavartalan működését.

(c) Ejtőernyő burkolása

A fejrészben elhelyezkedő ejtőernyő megfelelő burkolása a vízrakéta visszahozatalának egyik fontos előfeltétele (az ejtőernyőről bővebben későbbi posztban lesz szó). Az ejtőernyő burkolás során megoldandó feladat, hogy egyrészt emelkedő szakaszban a lehető legkisebb légellenállás mellett és a jelentős erőhatások mellett is biztonsággal megtartsa, másrészt ereszkedő szakaszban, kioldáskor a lehető leggyorsabban szabaddá tegye, kinyílását ne akadályozza.

Az összehajtogatott ejtőernyő a tartózsinórokkal együtt alaktalan, nagy légellenállású kupac, így a rakéta repülésének felszálló ágában mindenképpen burkolandó. Ennek módja az ejtőernyő nyitás módjától függ.

Oldalirányú nyitás esetén a palack palástnak az összecsomagolt ejtőernyőt takaró része az ejtőernyőt egészen kioldásig takarja. Kioldáskor oldalra kinyílik, az összehajtogatott ejtőernyő oldalra kidobódik, majd kinyílik. A palack palást ejtőernyőt takaró részét a repülés alatt általában valamilyen kívülről ráfeszülő gumi rögzíti, amely a kioldáskor elenged. A palástot körbefogó gumi értelemszerűen a légellenállás szempontjából nem előny…

Tengelyirányú nyitás esetén az ejtőernyőt a kioldásig a rakéta orrkúpja takarja. Kioldáskor az orrkúp tengelyirányban előre lerepül, az összehajtogatott ejtőernyő előre kilökődik, majd kinyit. A tengelyirányú nyitás előnyösebb lehet, mert van olyan kialakítása is, melyben a kioldó szerkezet teljes egészében a paláston, ill. az orrkúpon belül van, azaz a légellenállást nem rontja.

(d) „Fedélzeti” elektronika burkolása, védelme

A fejrészben elhelyezkedő – akár jelentős értéket is képviselő – elektronika védelme célszerűen kettős.

Ideális esetben – ha a vízrakéta az ejtőernyővel minden esetben biztonságosan visszatérne – nem is kellene különösebb védelem. Viszont amennyiben az ejtőernyő bármely ok miatt nem nyílik és a rakéta akár 100 km/h-t is megközelíthető sebességgel földbe csapódik, akkor az esetleg a fejrészben lévő értékes elektronika végzetesen sérülhet. Ezért bár többlet súlyt jelent, de mégis érdemes ütésálló burkolat készítése.

Fedélzeti elektronika becsapódásálló védelme műanyag lefolyócsőből kialakítva
(Baloldalt a minikamera és az azt védő alumínium keret,
jobbra az ejtőernyőt nyitáskor kilökő rugós szerkezet „tányérja” látható.)

Viszont az ütésálló burkolat szükségképpen robosztus kialakítása a legritkább esetben felel meg az alacsony légellenállás követelményének. Ezért célszerű beépíteni egy ugyancsak PET palackból kialakított áramvonalas burkolatba.

Ütésálló burkolattal védett elektronika a rakéta PET palackból készített fejrészében

(e) „Fedélzeti” elektronikai funkciók biztosítása

A kamera „lásson” is, de mégis a lehető legkevésbé „lógjon” ki az áramvonalas fejrészből. A kamera bizonyos mértékű „kilógása” elkerülhetetlen. Ez viszont a becsapódáskor a törését okozhatja. Ezért lehetőség szerint védeni célszerű.

Fejrészbe szerelt minikamera és alumínium védőkerete

A repülési adatgyűjtő egyebek mellett légnyomást is mér (a repülés magasságát a légnyomás változása alapján számolja). A mérés pontosságának előfeltétele, hogy a repülési adatgyűjtő „levegőzhessen”, azaz az levegő áramlását akaratlanul ne akadályozza a fejrész kelleténél zártabb kialakítása. A repülési adatgyűjtő „levegőzése” érdekében szükség esetén lyukak fúrandók mind az ütésálló, mind az áramvonalas burkolatra.

A „levegőzés” lehetősége a későbbi posztban ismertetendő ún. modellkereső hangjának hallhatósága miatt is fontos.

Amennyiben a fejrészben rádióvevő is fel van szerelve, akkor ennek antennája számára is helyet kell biztosítani.

(f) Könnyű szerelhetőség

Fontos követelmény a fejrészben elhelyezett felszerelések (pl. az ejtőernyő és a nyitószerkezet, a kamera, a repülési adatgyűjtő, a tápellátás) könnyű szerelhetősége. Pl. az ejtőernyőt minden egyes repülés kapcsán szerelni kell. Avagy a kamerához, a repülési adatgyűjtőhöz minden egyes repülési nap után hozzá kell tudni férni, hogy adataik kiértékelés céljából áttölthetők legyenek a számítógépre. De időről időre a tápellátást biztosító elemhez/akkuhoz is hozzá kellhet férni (pl. feltöltés céljából).

Következő poszt: Rakétafej: elektronika