Előző posztban: költségek.

Folytassuk!

Az előző posztok külön-külön ismertették a vízrakéta fő összetevőit (rakétatest, fejrész). Ezeket összeépítve a vízrakéta egészét, repülésének sikerét érintő további fontos szempontok az aerodinamika, a súly, a súlypont.

(a) Aerodinamika

Mint a korábbi posztokban már írtam, a rakéta magasabbra megy, ha a légellenállása kisebb. A légellenállás csökkentés lehetőségei:

a.    a lehetőség szerint hengeres rakétatest,

b.    a lehető legsimább rakétafelület,

c.    a vékony és áramvonalas vezérsík,

d.    az áramvonalas orrkúp.

A korábbi posztokban már írtam az a. és b. pont szerintiek fontosságáról. Lássuk a vezérsík és az orrkúp tudnivalóit.

(a1) Aerodinamika: vezérsík

(a1.1) Vezérsík célja, szempontjai

A vezérsík célja: a rakéta irányban tartása, repülésének stabilizálása. Minél nagyobb a rakéta sebessége, annál inkább érvényesül a vezérsík hatása. Azaz kiemelten a vízrakéta kilövésekor, gyorsulásakor, a felszálló ágban. De a kisebb sebességű repülési szakaszban is segít az iránytartásban, egészen az ejtőernyő nyitásáig.

Tévedés, hogy minél nagyobb a vezérsík, annál stabilabb a rakéta repülése. Bizonyos méret felett a vezérsík túl nagy súlya és légellenállása már inkább hátrány, mint előny…

Palacknyak fúvóka – azaz nagyobb csúcssebesség – esetén meglepően kicsi (és ezzel könnyű) vezérsík is elégséges. Gardena rendszerű fúvóka – azaz kisebb csúcssebesség – esetén indokolt lehet a valamivel nagyobb vezérsík.

Egy példa nagy teljesítményű vízrakétánál elégséges kicsi vezérsíkra alábbi videón látható.

Nagy teljesítményű vízrakéta kisméretű vezérsíkja
(pl. 3’14”-nél, 3’35”-nél látható)

(a1.2) Vezérsík kialakítása

A legegyszerűbb változatban akár kartonból is készíthető, bár a víz nyilván nem tesz jót neki…

Van példa PET palack anyagából készült vezérsíkra is…

Korrekt – a következő pont szerinti beállíthatósági követelménynek is megfelelő – vezérsík vékony (kb. 1 mm-es) műanyag, vagy üvegszál lapból készíthető. A műanyag könnyen megmunkálható, alaktartó. Viszont kerülendők a repedésre, törésre hajlamos változatai.

A legellenállóbb anyag az üvegszál lap. Az üvegszál miatt rendkívül ellenálló, így akár 0,5 mm vastagságú is megfelel.

A vezérsík rakétatesthez rögzítésének ideális módja a vezérsík aljának műanyag T idomra való ragasztása. A rakétatesthez rögzítés a vezérsík lapján túlnyúló talpaknak pl. szupererős ragasztószalaggal való körbetekerésével történhet.

Üvegszál lapból készült vezérsík műanyag rögzítő talppal

(a1.3) Vezérsík beállítása

Bár egy huzagolt csővel megforgatott lövedékhez hasonlóan a rakéta tengelyirányban való megforgatása is az iránytartás egyik lehetősége, de sok energiát emészt fel, így a rakéta teljesítménye csökken.

A megforgatás helyett az iránytartást inkább gondosan beállított vezérsíkkal célszerű biztosítani.

Ehhez alapvető követelmény a vezérsíknak a rakéta hossztengelyével való maximális párhuzamossága.

A párhuzamba állítás erősen hasonlít a puskával való célzásra… A rakéta tetejére „célzótüskével” ellátott kupak csavarandó.

„Célzó tüske” kupakra ragasztott fa hurkapálcából, saslikpálcából

A rakéta fúvóka felőli vége felöl nézve a vezérsík úgy állítandó, hogy a „célzótüske” tökéletesen belesimuljon a vezérsíknak a „célzótüskéig” meghosszabbított képzeletbeli síkjába.

A vezérsík beállítása precíz, aprólékos munkát kíván, de megéri… Hiányában a rakéta pöröghet, bukdácsolhat…

(a2) Rakétafej: orrkúp

A légellenállás szempontjából legelőnyösebbek a hosszú, elnyújtott fejrészű palackok. Pl. az alábbiak alkalmasak.

Lehetséges orrkúp „alapanyag”…

…és még egy…

Az áramvonalas palacknyak kedvező, de a palackok fejrészén lévő záró kupak a légellenállás szempontjából továbbra sem ideális. Ezért a menetes részt célszerű lefűrészelni, majd oda félbevágott ping-pong labdát ragasztani, végül a peremet felcsiszolni.

Alkalmas palack és ping-pong labda, a vágási helyek bejelölésével

Palacknyak és ping-pong labda a vágások után, ragasztásra előkészítve

Az orrkúp elkészült áramvonalas teteje, a felcsiszolt illesztési peremmel

Az orrkúp áramvonalas teteje alatti rész a rakéta testével azonos palackból készíthető. Az áramvonalas rész erre ráragasztandó. Az orrkúpnak a rakétatesthez való illesztéséhez az orrkúpot alkotó palack alját egyenes helyett célszerű hullámvonalban vágni. Ebben a videó segít. A 0’:20”-nél látható sablon mintájára egy adott méretű palackhoz hullámvonal sablon szerkesztendő ki, majd a palackra feljelölendő, a jelölés mentén levágandó.

(b) Súly

A rakéta annál magasabbra repül, minél kisebb a súlya. A rakéta súlycsökkentés lehetőségei:

a.    Fém csavarok helyett műanyag csavarok.

b.    Beépítendő tartó és burkoló elemek lehetőség szerinti perforálása.

Minikamera alumínium tartó- és védőkerete súlycsökkentés miatti perforációval
és műanyag csavaranyákkal

c.    Minden felesleges anyag levágása.

d.    Tápellátási igény esetén ceruzaelem helyett gombelem/gombakku alkalmazása.

Feladat: megtalálni az optimális arányt a „nyomásállóság – szilárdság – könnyűség” egymásnak keményen ellentmondó követelményei között… Lehet könnyű, de nem nyomásálló. Lehet szilárd, de nem nyomásálló. Lehet könnyű, de nem szilárd… Az optimum megtalálás fontos mérőeszköze: a konyhai mérleg…

A vízrakéta súlyának legfontosabb elemei:

a.    rakétatest nyomásálló része (különös tekintettel a PET tartályra és a bandázsra)

b.    fúvóka

c.    vezérsík

d.    fedélzeti elektronika (mini kamera, repülési adatgyűjtő, távirányító vevőegysége)

e.    fedélzeti elektronika tápellátás mini akkumulátorai

f.     fedélzeti elektronika törésálló burkolata

g.    ejtőernyőnyitó mechanika

h.    ejtőernyő

i.     orrkúp

j.     alkalmazott ragasztók

(c) Súlypont

A súlypont helye a rakéta stabil repülés további fontos összetevője. Helye ideális esetben a rakétahossz felénél. Fejlettebb vízrakéta esetén a rakétafejben sok eszköz lehet, melyek súlya a rakétát „fejnehézzé” teheti. Ezért (is) szerencsésebb a hosszabb rakéta. Ekkor a rakétatest, a vezérsíkok és a fúvóka súlya a fej súlyát többé-kevésbé ellensúlyozza. A súlypont ekkor nagyjából középen van.

A rakéta stabilitása fej feletti pörgetéssel ellenőrizhető, a spárgát rakéta súlypontja magasságában rögzítve. A pörgetéses ellenőrzést lásd ITT. A módszer részben a vezérsík ellenőrzésére is alkalmas. Amennyiben a rakéta stabilan köröz, akkor mind a súlypont, mind a vezérsík rendben van…

Következő poszt: kilövés