Előző posztban: Vízrakétás szervezetek világszerte (3. rész).

Folytassuk!

Blogom első posztjaiban bemutattam az első saját vízrakétád elkészítési lépéseit. Látható volt, hogy egy működőképes vízrakéta könnyen és gyorsan előállítható. A megelőző mintegy 40 poszt minden alapvető ismeretet összefoglal, melynek birtokában nagyobb teljesítményű vízrakéta is építhető.

Emellett az eddigi vízrakéta építések és kilövések során szerzett tapasztalatok elemzése is fontos támpont egy még hatékonyabb vízrakéta építéséhez. Például:

(a) Indítócső átmérője

A 22 mm-es palacknyak fúvókához általam eddig alkalmazott indítócső átmérője 20 mm volt. Mint a 34. posztban írtam, a 20 mm-es indítócső esetén a fúvóka kitöltöttsége 82%-os (tehát a fúvókaként használt Gardena rendszerű csapelem 79%-os kitöltöttségéhez képest kicsivel jobb). Ugyanakkor a körkörösen 1 mm-es résen keresztül a kilövéskor jelentős mennyiségű „üzemanyag” (azaz víz) „szökik” el, csökkentve a kilövés hatékonyságát. De: az 1 mm-es résnek akár „csak” 0,5 mm-esre csökkentésével a kitöltöttség 95,5%-ra (!) növelhető.

Mivel a fúvóka belső átmérő csökkentésére nem tudok egyszerű megoldást, ezért inkább az indítócső átmérő növelése jön szóba. Ez a cső bandázsolásával oldható meg: a csőre több rétegben erős ragasztó hatású szalag tekercselendő. Bár a ragasztószalagok vékonyak (0,1-0,3 mm-esek), de több rétegben tekercselve eredőben az indítócső átmérő növekedését eredményezik.

Erős ragasztó hatású szalagot azért célszerű használni, hogy egyrészt a kilövések során jelentkező mechanikai igénybevétel, másrészt a víz hatására a bandázsolás ne mozduljon el, emiatt ne jöjjenek létre felületi egyenetlenségek.

(b) Rakétatest átmérőjének, hosszának és súlyának összefüggése

A rakéta kilövésekor elérhető magasságot a nagyobb átmérőjű rakétatest lényegesen nagyobb légellenállása jelentősen csökkenti. Kisebb légellenállás kisebb átmérővel érhető el.

Ugyanakkor egy kisebb átmérőjű nyomásálló rakétatest űrtartalma szükségképpen kisebb, így csak kevesebb víz tölthető bele, mely miatt az elérhető tolóerő is kisebb.

Megoldás: kisebb átmérőjű palackokból hosszabb nyomásálló rakétatest készítése.

Szerencsés módon kisebb palackátmérő esetén a palack súlya is lényegesen csökken, azaz kisebb légellenállás mellett még hosszabb rakétatest mellett is a nyomásálló rakétatest súlyának csökkenésére is lehet számítani.

Ugyanakkor egy kisebb átmérőjű, de hosszabb rakétatesthez lényegesen több kisebb palackra van szükség, melyek egymáshoz ragasztása lényegesen több ragasztási helyet, ezzel lényegesen több ragasztási hibalehetőséget jelent. Mindez minden eddiginél gondosabb előkészítést és ragasztást igényel.

(c) Súlycsökkentés 1.: vezérsík optimalizálása

Az eddig alkalmazott vezérsíkokat 1 mm-es modellező üvegszál lapból készítettem. Emellett méretük is relatíve nagy volt. Viszont 22 mm-es palacknyak fúvóka esetén a vízrakéta induló sebessége jóval nagyobb, mint a Gardena fúvóka esetén. Ez kisebb vezérsíkot is lehetővé tesz.

Ráadásul egy kisebb vezérsík esetén akár vékonyabb (0,5 mm-es) modellező üvegszál lap is elégséges szilárdságot biztosít, miközben a vezérsík hatékonysága nem csökken.

A méretcsökkentés és a vékonyabb lap együttes hatásaként a vezérsík esetében nagyságrendileg 10 grammos súlycsökkenés érhető el.

(d) Súlycsökkentés 2.: „fedélzeti” elektronika burkolásának, védelmének optimalizálása

A 26. poszt (d) pont szerinti drága „fedélzeti” elektronika burkolását, védelmét PVC szennyvízcsőből készült tok biztosítja. A tok gyakorlatilag zárt, csak néhány nyílás van rajta pl. altiméter leolvashatóságához, tápellátás ki/bekapcsolhatóságához. A tok súlya jelentős, eddigi kialakításban 51 gramm. A jelentős súly elsődleges oka a PVC szennyvízcső jelentős falvastagsága.

A falvastagság csökkentésére nincs reális mód, ugyanakkor a tok teljes felületén lyukak fúrásával (perforáció kialakításával) a súly némileg csökkenthető. Ezzel a védőtok súlya mintegy 20%-kal, kb. 10 grammal csökkenthető.

Az elektronika elégséges védelmét a perforált, könnyebb burkolat is biztosítja, miközben a burkolat szilárdsága, védőhatása nem csökken, sőt a jobb levegőzés nyomán az altiméter pontossága is nő.

„Fedélzeti” elektronika súlycsökkentett, perforált burkolata

(e) Súlycsökkentés 2.: 1/3-2/3 helyett 1/4-3/4 víz/levegő arány alkalmazása

A külföldi példák alapján látható, hogy nagyobb (>10 bar) nyomás esetén az „üzemanyag” arányának csökkentése növeli a rakétával elérhető magasságot. Az arány változtatása súlycsökkenéssel jár: pl. egy 6 literes nyomásálló rakétatest esetén 1/3 arány esetén 2 liter, míg 1/4 arány esetén csak 1,5 liter víz szükséges. Az arány módosításával az indulás pillanatában mintegy 500 grammnyival kisebb súlyt kell megmozgatni, ami nagyobb gyorsulást tesz lehetővé. Ugyanakkor az „üzemanyag” arányának csökkentése nem folytatható a végtelenségig. A nemzetközi tapasztalatok szerint egy extra nagy nyomású vízrakéta esetében lehetséges max. 1/5 vízarány. Ennél kevesebb „üzemanyag” már a vízrakéta hatékonyságát rontja.

(f) Festés

Bár a vízrakéta a festéstől nem repül magasabbra, ráadásul még a súlyt is némileg növeli, ám a megfelelő festés mégis két szempontból is hasznos.

Egyrészt a rakétatestet valamely feltűnő színre (pl. piros, sárga) festve a rakéta röpte lényegesen jobban követhető az ég világos háttere előtt. Másrészt a földet érést követően a rakétát egyszerűbb megtalálni. Kerülendő színek: a világoskék (az ég kékje miatt), valamint a zöld (a növényzet színe miatt).

Következő poszt: Vízrakéta 2.0 (2. rész)