Előző posztban: telepítési, kilövési szempontok

Folytassuk!

(a) A fejlesztés dilemmái

A vízrakéta esetében sok fejlesztési, változtatási lehetőség van. Ugyanakkor a vízrakéta esetében különösen igaz, hogy erős súlyérzékenysége miatt gyakorlatilag nincs olyan hatékonyságnövelő fejlesztési lehetőség, amelynek egyben ne lenne hatékonyságcsökkentő mellékhatása is…

Tipikus példa: a nyomásállóság növelése. Ennek logikus módja pl. az üvegszál bandázs mennyiségének növelése. A nagyobb nyomású kilövés nagyobb tolóerőt, ezzel nagyobb gyorsulást, sebességet és repülési magasságot eredményez. Viszont. A bandázs mennyiségének a növelése a vízrakéta súlyát – és ugyan kis mértékben, de a légellenállását is – növeli. Továbbá a nagyobb sebesség ugyancsak nagyobb – méghozzá lényegesen (sebesség négyzetével arányosan) nagyobb – légellenállással jár. A nagyobb súlyú és légellenállású kilövés viszont kisebb magasságot eredményez. Azaz egy jószándékú fejlesztési beavatkozás egyszerre javít is, ront is…

Vagy pl. a rádiótávirányítás révén pontosabb, optimális ejtőernyőnyitással csökkenthető a rakétatest mechanikai igénybevétele, ugyanakkor a rádióvevő, a szervó, az akku miatti súlynövekedés a rakéta hatékonyságát csökkenti. Avagy pl. a nagyobb vezérsík növeli a rakéta stabilitását, de nagyobb súlya és a nagyobb felületből adódó megnövekedett légellenállása szintén csökkenti a hatékonyságot…

Nem nagyon van tehát „mellékhatás” nélküli, abszolút javítási lehetőség. Mindig több hatás együttesét mérlegelve lehet megállapítani, hogy eredőben az adott beavatkozás javít-e, vagy netán a szándékkal ellentétben éppen nem ront-e?…

(b) A fejlesztés lépései, körfolyamata

A fenti dilemmák különösen indokolják, hogy minden fejlesztés a sikerre a lehető legnagyobb esélyt adó, rendezett keretben történjen.

Erre a legnagyobb esélyt az alábbi séma szerinti lépések adják:

Mint látható, a lépések önmagában záródó logikai sort alkotnak, mivel minden egyes lépés esélyt ad arra, hogy egy következő „körben” még jobb eredményt lehessen elérni.

Lássuk az egyes fejlesztési lépések vízrakétás vonatkozásait (a teljesség igénye nélkül).

(b1) „Gondolkodj!”

(b1.1) Fejlesztési lehetőségek

Akár a saját tapasztalatok, akár az interneten fellelhető információk bőséges lehetőséget adnak a vízrakéta kreatív kialakításához, tovább fejlesztéséhez. Kulcskérdés: hogyan lehet magasabbra, messzebbre reptetni, mindezt biztonságosan? A legjobb gondolatébresztő lehetőségek 30 pontban ITT olvashatók. Elakadás esetén inspirációért érdemes ide vissza-visszatérni…

(b1.2) Számítógépes szimuláció

Bármely fejlesztés hatásosságát a gyakorlatnak kell igazolnia, vagy cáfolnia. Szerencsére az interneten többé-kevésbé pontos vízrakéta szimulátorok is fellelhetők pl. ITT, ITT és ITT. Ezek változó képességűek és pontosságúak. A legkeményebb dió a vízrakéta röpte – mindenek előtt annak gyorsító szakasza – során változó nyomás, súly és sebesség hatásainak a matematikai modellezése.

A modellekben kisebb-nagyobb egyszerűsítések lehetnek: pl. a palackban a nyomás állandó. Nem igaz, mert a víz folyamatos kinyomásával a nyomás is folyamatosan csökken.

Vagy: a tolóerő állandó. Nem igaz, mert a nyomás – ezzel a tolóerő – a kilövés pillanatától folyamatosan csökken.

Vagy: a víz súlya állandó. Nem igaz, mert a sűrített levegő folyamatosan nyomja kifelé.

Vagy: a légellenállás állandó. Nem igaz, mert a gyorsulás, majd lassulás során a levegő ellenállása a sebesség négyzetével arányosan változik.

Ráadásul nem elég, hogy sem a súly, sem a tolóerő, sem a légellenállás nem állandó, de ráadásul egyrészt a változásaik sem lineárisak, másrészt egymásnak is függvényei.

(b1.3) Polihisztorság

A 12. posztban már címszó szerűen írtam, hogy a vízrakétázás számos tudományterületet érint. Az ezt követő posztokban ezeket kisebb-nagyobb mélységben ki is fejtettem. A jó eredményhez mindegyik szak-, ill. tudományterülettel kell valamennyire foglalkozni. Így a vízrakétázás jó lehetőség sokirányú ismeretek megszerzéséhez.

De így kitűnő közösségépítő lehetőség is, ha pl. az egyes területek iránt jobban érdeklődő, mélyebb ismeretekkel rendelkező diákok összefognak. Jó matekosnak, fizikusoknak pl. komoly kihívás lehet egy igazán jó vízrakéta szimulátor matematikai, fizikai modelljének elkészítése. Jó programozónak pedig ennek alapján leprogramozni…

Az interneten számos vízrakétás verseny látható, melyeken iskolás csapatok mérik össze tudásukat. És még akár lányok is csinálhatják… :)

Megsúgom: a legnagyobb kitartás a légtömörség és a nyomásállóság eléréséhez szükséges… A sűrített levegőt kordában tartani nem egyszerű, de kellő kitartással – és óvatossággal! – nem is lehetetlen.

(b2) „Csináld meg!”

(b2.1) Kreatív anyaghasználat

PET palackból vízrakétát készíteni abszolút nem szokványos feladat. Mi sem természetesebb, hogy az ehhez való anyaghasználat sem szokványos… Ennek jegyében lehet pl. karnisból vezérsík, vagy indítósín, ping-pong labdából orrkúp, lefolyócsőből védőtok, szemeteszsákból, vagy zuhanyfüggönyből ejtőernyő…

A fejlesztés, a problémák megoldása kapcsán fontos képesség egy adott alkalmazási területű anyagba, eszközbe belelátni annak lehetséges másik alkalmazási területét is. Pl. a gipszkarton lapok illesztésénél használt üvegszál szalagba belelátni a PET palack megerősítésre való alkalmasság lehetőségét…

Tágabb értelemben a vízrakétázás kitűnő lehetőség a kreatív gondolkodás fejlesztésére.

(b3) „Próbáld ki!”

A (b1.2.) pontban leírtak talán érzékeltetik, hogy a vízrakéta jó, vagy gyengébb eredménye mennyire komplex folyamatok eredője… Mint írtam, a jelenleg létező vízrakéta szimulátorok a matematikai/fizikai modell hiányosságai miatt csak többé-kevésbé tudnak valósághű képet adni a vízrakéta viselkedéséről. Ráadásul a vízrakéta számos eleme nem is szimulálható. Pl. valamely újfajta ragasztási eljárás, újszerű vezérsík kialakítás, új ejtőernyő anyag alkalmazása – mind-mind olyan fejlesztés, melyek eredményessége kizárólag a gyakorlatban vizsgálható.

A legfontosabb – egyben arányaiban a legkevesebb – sikerélményt adó próbafajta: a nyomáspróba… Általa szerezhető egzakt ismeret a vízrakétának felhasznált palack nyomásállóságáról megerősítés nélkül, ill. különböző kialakítású megerősítésekkel, lehetővé téve az egyes kialakítások eredményességének többé-kevésbé egzakt megítélhetőségét. A különböző kialakítású vízrakéta modulok nyomáspróbája ITT látható.

Nyomáspróbán felrobbant modul képe

A legélvezetesebb kipróbálást természetesen a kilövés jelenti. A sikeres kilövések megerősítenek, hogy valamit jól csináltál, míg a kudarcok – gondos utólagos kiértékelés esetén – információt adnak a kudarc okára.

Ejtőernyő kioldó szerkezet hibája miatt földbe csapódott vízrakéta

(b4) „Értékeld ki!”

(b4.1) Videók feldolgozása

Ha célod, hogy modelled a lehető legtovább, a lehető legmagasabbra repüljön, akkor célszerű minden egyes nyomáspróba és repülés tapasztalatait rögzítened és feldolgoznod.

Meglepő lehet, de a nyomáspróbát is célszerű videózni, mert egy esetleges villanásszerű rendellenesség – ne adj isten robbanásszerű széthasadás – helye és lefolyása is fontos tanulságokkal szolgálhat, mint pl. a 15. poszt videója, abban különösen a harmadik próba…

Amennyiben lehetséges, használd a felvevő lassított felvétel funkcióját. Ha ilyen nincs, akkor főleg hasznos, ha a felvételt kockánként egyenként nézed végig. Így volt lehetséges beazonosítani pl. a 14. poszt (2) pontja szerinti rendellenes ejtőernyőnyitás lefolyását, következményeit, végül kikövetkeztetni annak okát.

A videók elemzése nyomán megszerezhető információk:

·       A rakéta a hossztengelye körül forog-e (azaz a vezérsíkok párhuzamosak-e a hossztengellyel)?

·       A emelkedés egyenes irányú-e, avagy elhajlik-e?

·       Az ejtőernyő mikor nyit?

·       A nyomás alá helyezés során rakétatest mily mértékben „puffad” fel?

·       A nyomás alá helyezés során hallatszik-e rendellenes hang, ill. látszik-e valahol szivárgás?

(b4.2) A sikertelen nyomáspróbák eredményeink feldolgozása

Egy sikertelen nyomáspróba „eredménye” általában egy kisebb-nagyobb mértékben sérült nyomásálló (?) rakétatest. Vigyázat! Nem szemét! Értékes információforrás! A levegőszivárgás helye minden esetben megkeresendő és a palack sérülése gondosan elemzendő!

A magam praxisában pl. kezdetben a több összeragasztott modul esetében a ragasztási hely közvetlen közelében a PET palack anyaga pikkelyesen kihasadt, ezzel a légtömörség megszűnt. Jó hír volt, hogy nem a ragasztás hasadt, tehát a Loctite 406 jól működött… :) De rossz hír volt, hogy nagyobb nyomáson a PET modul palástján a ragasztás közelében az erők nem egyenletesen oszlanak meg, ami a hasadáshoz vezetett. A ragasztás környékének a tehermentesítésére, az erők egyenletesebb elosztására több kísérlet után a 20. poszt (t) pont szerinti tehermentesítés, azaz tengelyirányú erősítő PET csíkok ragasztása jelentett megoldást.

A próbák sok-sok kudarccal járnak… A vízrakéta roppant erőhatásai és komplex hatásmechanizmusai a gyakorlatban néha a legjobb remények ellenére kudarcot eredményeznek. De minden kudarc egyben a (b) pont szerinti fejlesztési körfolyamat következő „köréhez” fontos bemeneti adat!

(b4.2) A repülések adatainak táblázatos összefoglalása

Fejlesztéseid hatékonyságának megítélhetőségéért hasznos lehet az egyes repülések adatainak táblázatos rögzítése. A rögzítendő adatok célszerű minimális köre:

·        A vízrakéta „típusa”, ill. egyéb azonosító jellemzői (pl. fúvóka „típusa”/mérete)

·        A kilövés helye, ideje

·        A vízrakéta nettó – azaz „üzemanyag” nélküli – súlya

·        A nyomásálló rakétatest térfogata

·        Az "üzemanyag” térfogata és jellemzője (víz, vagy habos víz)

·        A kilövési nyomás

·        Az indítócső átmérője és hossza (ha van)

További célszerű adatok repülési adatrögzítő használata esetén:

·        A max. repülési magasság

·        A "hajtómű” működési ideje

·        A max. gyorsulás és sebesség

Az adatokat elemezve vonhatók le következtetések a további fejlesztésekhez.

Következő poszt: vízrakéta matematikai, fizikai modellje