Az elkészült vízrakéta sikeres kilövésének több előfeltétele is van: pl. sűrített levegő, indítóállvány, biztonságos kilövési hely, időjárás.
A következő posztokban ezek részleteiről lesz szó.
(a) Sűrített levegő előállítása
(a1) Kerékpárpumpa
Az alapvető ismeretekről a 8. posztbanírtam. Az ott írtak mellett hasznos lehet a kerékpárpumpa (szelep) és a Gardena rendszer illeszthetősége. Ez az alábbi közdarab készítésével biztosítható.
Közdarab Gardena rendszerű átmenő tömlőelemből és kerékpárpumpa szelepből kialakítva
A nyomásmérővel ellátott kerékpárpumpák némelyike 10 bar feletti nyomással is hiteget. Ezt több okból sem érdemes készpénznek venni. Először is fizikális ok: a növekedő nyomás mellett a pumpáláshoz egyre nagyobb, már egy felnőttnek is kihívást jelentő :) fizikai erő szükséges. Emellett a nyomás növelésével a pumpa csöve is kockázat lehet, robbanásszerűen széthasadhat…
A kerékpárpumpáktól reálisan „elvárható” max. nyomás 6-7 bar körül van.
(a2) Autó kompresszor
Vigyázat! Többségük messze nem tud akkora nyomást (leírás szerint pl. akár 20 bar-t), mint amit ígér… Az olcsóbb, „gagyi” kompresszorok reálisan max. 5-6 bar-ra képesek, de időnként azt is csak küszködve… Az alábbi kompresszor drágább (15.000 Ft körüli), de 8-9 bar is elvárható tőle:
Az autó kompresszor hátránya a kézi pumpához képest, hogy zajos. Emiatt nyomás alá helyezéskor nem hallható a rakéta felöl érkező esetleges rendellenes zaj (pl. esetleges kezdődő hasadás, szivárgás hangja).
(a3) Palackos sűrített levegő
A palackos sűrített levegő drága, de mind használati, mind biztonsági szempontból a legjobb megoldás. Ipari gázokat előállító cégek (pl. Messer) forgalmazzák. Több 100 bar nyomású levegő van benne, melyet külön megvásárolandó ún. reduktorral kell a vízrakétás gyakorlatban használatos nagyságú nyomásra (max. 20 bar, vagy nagyon profiknak max. 50 bar)csökkenteni.
Sűrített levegős palack reduktorral
Reduktor
A biztonság érdekében megfelelő nyomásállóságú flexibilis cső is szükséges. A nyomásállóságnak legalább akkorának kell lennie, mint a reduktor által biztosítható maximális nyomás.
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)
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…
A megelőző 28 posztban megosztottam az egyszerűbb, majd az igényesebb vízrakéta készítésének elvi és gyakorlati tudnivalóit. Látható, hogy a vízrakétázás kreatívitást, az újdonságokra való fogékonyságot kifejezetten igényli, egyben fejleszti.
Jogos kérdés: mindez mennyibe kerül?
Nos, attól függ…
Egyszerű, kisebb nyomást elviselni képes vízrakéta néhány száz forintból is készíthető.
Igényesebb, nagyobb nyomású, magasabbra/messzebbre repülni képes vízrakéta teste 6-9.000 Ft körüli összegbe kerül (elektronika, ejtőernyő nélkül).
„Fedélzeti” elektronika, távirányítás esetén bizony több tízezer forint többlet költséggel kellhet számolni...
Ki-ki megtalálhatja a korának, tudásának, elszántságának (és pénztárcájának) megfelelő bonyolultságú (és költségű) vízrakétát.
Lássuk a vízrakéta egyes összetevőinek és kapcsolódó eszközeinek (pl. indítóállvány, pumpa) nagyságrendi költségeit. Valóban csak nagyságrendek érzékeltetéséről lehet szó, hiszen a vízrakéta nem sorozatgyártott, fix árral rendelkező termék. Minden egyes vízrakéta egyedileg készül, így tényleges költsége is az adott konkrét rakétára felhasznált anyagok, eszközök függvénye.
Az alábbiakban három különböző bonyolultságú, kialakítású és teljesítményű vízrakéta (és kapcsolódó eszközök) nagyságrendi költségeit mutatom be.
(a) Első saját vízrakétád költsége
A 4-11. posztokban leírt első saját vízrakétád rakétatestjének és fejrészének legnagyobb tétele a Gardena rendszerű csapelem, mint fúvóka. A vízrakéta összességében kevesebb, mint 1.000 Ft-ból kihozható.
A 10. poszt (5) pont szerinti egyszerű kilövőállvány költsége 3.500 Ft körül van.
A legegyszerűbb kerékpárpumpa 1.000 Ft körüli áron kapható, de 2.000 Ft körül már nyomásmérővel ellátott változat is elérhető.
Azaz a kézből kilőhető vízrakéta mintegy 2.000 Ft-ból, míg az indítóállványról, néhány méter távolságból, nyomásmérős pumpával kilőhető vízrakéta mintegy 5.500 Ft-ból kihozható.
(b) LIFT üdítőital palackjaiból készült moduláris vízrakéta költsége
A kalkulációhoz feltételezett kialakítás: 3 modul, modulonként 2-2 PET palack, további PET palackokból fejrész, orrkúp, valamint a modulillesztések áramvonalas takarása. A modulok öntapadó üvegszálas hálóval bandázsolva és abroncsolva, valamint ezek felülete szupererős ragasztószalaggal áramvonalasítva. 1 mm-es üvegszál lapból készült vezérsík. PET ragasztás Loctite 406 ragasztóval.
A rakétatest összköltsége mintegy 5.000-5.500 Ft, melynek legnagyobb tételei: az üdítőitalok (a palackjaik miatt), az üvegszál háló (a bandázsoláshoz és az abroncsoláshoz), a szupererős ragasztószalag (az áramvonalasításhoz) és az üvegszál lapok (a vezérsíkhoz).
A sűrített levegő előállításához a nagyobb nyomásigény miatt már 12 V-os autókompresszor célszerű. Gyengébb minőségben 3.000 Ft-ért is elérhető, de a megbízhatóbb, nagyobb nyomásra képes modellek ára 10.000 Ft-nál is nagyobb lehet.
A kilövéshez akár a 10. poszt (5) pont szerinti egyszerű kilövőállvány is megfelel. De a kilövés a későbbi poszt szerinti kialakítású (és költségű) komolyabb kilövőállványról is történhet.
(c) Bomba! energiaital palackjaiból készült egyterű vízrakéta költsége
A kalkulációhoz feltételezett kialakítás: mintegy 1,8 m hosszban egyetlen térré összeragasztott PET palackok, valamint további PET palackokból fejrész, orrkúp. A modulok üvegszál erősítésű ragasztó szalaggal bandázsolva és áramvonalasítva, öntapadó üvegszálas hálóval abroncsolva. 1 mm-es üvegszál lapból készült vezérsík. PET ragasztás Loctite 406 ragasztóval. Palacknyak fúvóka.
A rakétatest összköltsége mintegy 7.000-7.500 Ft, melynek legnagyobb tételei: az üvegszál erősítésű ragasztó szalag (a bandázsoláshoz és az áramvonalasításhoz), az üdítőitalok (a palackok miatt), az üvegszál háló (az abroncsoláshoz) és az üvegszál lapok (a vezérsíkhoz).
A kilövés egy későbbi poszt szerinti kialakítású (és költségű) komolyabb – palacknyak fúvókához alkalmas – kilövőállványról történhet.
A sűrített levegő előállítás módja és költsége azonos a (b) pontban írtakkal.
(d) Ejtőernyő költsége
Az (a) pont szerinti egyszerűbb kivitelhez max. rugómotorral időzített kioldású ejtőernyő lehet indokolt. Az ejtőernyő akár nagyobb műanyag fóliás szemeteszsákból is készíthető. Rugómotoros játékok (pl. egerek) – melyből rugómotort kiszerelve ejtőernyőkioldó készíthető – 600 Ft körüli ártól kezdődően kaphatók.
A nagyobb teljesítményű vízrakéták akár 1.000 grammos súlya miatt ejtőernyőiket nagyobb szakítószilárdságú PVC anyagból (pl. asztalterítő, zuhanyfüggöny) célszerű készíteni. Ezek „kötélzetét” a nagyobb igénybevétel miatt erős, de vékony, nem csavarodó műszálas spárgából indokolt készíteni. Összköltsége 500-700 Ft körüli.
Kioldásuk akár lehet rugómotoros, akár elektronikus időzítésű, vagy az (e) pont szerinti távirányítású.
(e) Elektronika költsége
Az (a) pont szerint kivitelhez az elektronika bár lehetséges, de sokkal többe kerülne, mint minden más költség, így nem tűnik indokoltnak.
Az (b) és (c) pont szerinti nagyobb vízrakéták sérülésmentes visszahozásához ejtőernyő – és annak kioldó szerkezete – minimálisan szükséges. Ez lehet akár rugómotoros is, de e kategóriában már helye van akár elektronikus időzítésű, akár távirányítású kioldásnak is.
Jogos igény a repülések videós rögzítése is, melyhez a lehető legkisebb súlyú és méretű minikamera szükséges. A 27. posztszerinti minkamerák 6.000-11.000 Ft ártartományban érhetők el.
A repülési adatgyűjtő (avagy fő funkciójára, magasságmérésre utalva: az altiméter) igen drága, de igen hasznos digitális eszköz. Az egyszerűbb kivitel is 12.000 Ft körül van, de a komfortosabb, pl. LCD kijelzővel rendelkező modell 29.000 Ft körül érhető el. És van még Bluetooth adatkapcsolatra is képes változat, melynek árát le sem merem írni...
A 27. poszt(a4) pontban írtak miatt modellkereső is hasznos lehet. 1.500 Ft körüli áron szerezhető be.
Távirányítású ejtőernyőnyitás és modellkereső működtetés esetén az RC vevő, a szervó motor, a tápellátás és a távirányító összköltsége 17.000-19.000 Ft körüli.
A drága elektronikát a rakéta esetleges lezuhanásakor az összetöréstől védeni hivatott védőtok, valamint az egyéb szerelési anyagok összköltsége mintegy 2.000-3.000 Ft.
(f) Indítóállvány költsége
Bár a 10. posztszerint egyszerűbb kivitelű indítóállványhoz képesti igényesebb, nagyobb teljesítményű indítóállványról csak egy későbbi posztban lesz szó, de költségeit röviden már itt érintem.
A Lift palackokból készült Gardena rendszerű, ill. Bomba! palackokból készült palacknyak fúvókás vízrakéta indítóállványa sok elemében azonos. A lényegi különbség közöttük épp az eltérő fúvókából adódik. A Gardena rendszerű csap- és tömlőelem „gyárilag” biztosítja mind a légtömör, nyomásálló csatlakozást (nyomás alá helyezéskor), mind a gyors kioldást (kilövéskor). Palacknyak fúvóka esetében az ugyanezen funkciókat biztosító, nagy nyomásnak is ellenálló csatlakozót egyedileg kell elkészíteni. Ez a Gardena rendszerűnél jóval munkaigényesebb.
A költségszintet a konkrétan felhasznált anyagok is lényegesen befolyásolják. Pl. az indítóállvány tartószerkezeti részeit fából relatíve olcsón el lehet készíteni. Ugyanakkor a víz hatására a fa vetemedik. Márpedig a kilövésekkor bőven van víz… Drágább, de vízállóság tekintetében jó megoldás lehet alumínium profilok alkalmazása.
Mindezt előre bocsátva egy kb. 2 méter magas, alumínium anyagú, két lábbal kitámasztott, lefúvató szeleppel szerelt indítóállványt mintegy 12.000-15.000 Ft-ból lehet elkészíteni.
A sűrített levegő csatlakozáshoz egy 10 méteres nyomásálló (Gardena, vagy hegesztő) tömlő további költsége mintegy 5.000 Ft.
(g) Összegzés
Látható, hogy alapszintű vízrakéta a mai kreatív építőjáték (pl. LEGO) árakhoz képest alacsony költséggel megvalósítható. Értelemszerűen egy igényesebb vízrakéta, még inkább indítóállvány, de főleg elektronika jelentősen megemelheti költségeket.
Bízom benne, hogy a jelen posztban bemutatott költségek segítenek orientálni, hogy az egyes bonyolultsági szintek választásakor, megvalósításakor ki-ki anyagilag is vállalható mértékű terheket vegyen magára.
Nagyobb teljesítményű, igényesebb kialakítású – ezek miatt költségesebb – vízrakéta esetében logikus elvárás, hogy a kilövés után épségben térjen vissza. Ennek eszköze: az ejtőernyő.
Célszerű valamilyen műanyag fóliát (pl. nagyméretű szemeteszsák), asztalterítőt, vagy zuhanyfüggönyt használni. A műanyag szemeteszsák olcsóbb, anyaga könnyebb, ám jobban hasad, mint pl. a jóval drágább, de erősebb zuhanyfüggöny…
(a2) Ejtőernyő mérete
Amennyiben cél a repülési idő maximalizálása, akkor nagyobb felületű ejtőernyő indokolt. Ugyanakkor számolni kell a szél hatásával: nagyobb ejtőernyő, hosszabb ereszkedési idő esetén a szél vízrakétát messzire elfújhatja…
Általában meglepően kis felületű ejtőernyő is elég. Az ereszkedés így gyorsabb, a földet érés keményebb – ugyanakkor ezt még mind a rakétatest, mind az elektronika károsodás nélkül elviseli –, ugyanakkor a vízrakéta még szél esetén sem sodródik túl messzire.
Az ejtőernyő adott kialakítású, súlyú rakétához szükséges – egyben elégséges – felületének mérete kísérletekkel állapítható meg.
(a3) Ejtőernyő geometriája
A legegyszerűbb kialakítások: négy-, hat-, vagy nyolcszögletű ejtőernyő.
Nyolcszögletű ejtőernyő készítése
Egy többszögletű ejtőernyő stabilitása nagyobb, esetleges hasadás kockázata kisebb.
A kiválasztott szögletszámú ejtőernyő készítésére érdemes sablont készíteni. Ennek révén nem kell minden egyes ejtőernyőt külön-külön kiszerkeszteni, hanem a sablonról anyagra csak át kell jelölni és már vágható is…
A konkrét geometriától függetlenül az ejtőernyő csúcsán célszerű kisebb – az ejtőernyő méretéről függően kb. 2-6 cm-es – kör alakú nyílást vágni, mely az ejtőernyőt stabilabbá teszi.
Kiterített ejtőernyő, közepén stabilizáló nyílással
(a4) Ejtőernyő zsinórozása
A zsinórozás feladata az egyre gyorsuló sebességgel zuhanó vízrakéta súlyának kiegyensúlyozott átadása a zuhanást fékezni hivatott ejtőernyőnek. Az a cél, hogy a húzóerő arányos elosztásával a nyitás miatti rántáskor az ejtőernyő ne hasadjon szét.
A zsinórozást erős, vékony műszálas madzagból célszerű készíteni. A damil nem jó, mert túl merev. Az egyszerű, kommersz spárga sem jó, mert a kiálló szálak összeakadhatnak, veszélyeztetve az ejtőernyő nyitását.
A fenti videó a zsinórozás egyszerű módját is mutatja.
(a5) Ejtőernyő hajtogatása
Még egy kis ejtőernyő is jóval nagyobb, mint a rakétatest átmérője. Ráadásul a hajtogatás nélkül légellenállása is nagy lenne, rontva rakéta hatékonyságát. Az ejtőernyőt ezért olyan kicsire kell hajtogatni, hogy a rakéta fejrészében „szellősen” – azaz a nyitást gátló beszorulás nélkül – elférjen.
Mindehhez az ejtőernyő és a zsinórozás apróra hajtogatása kell. Ugyanakkor a hajtogatásnak olyannak kell lennie, hogy ne akadályozza az ejtőernyő nyitását.
Ennek több módja is lehetséges. Mindegyikre vonatkozó alapkövetelmény: a hajtogatás olyan legyen, hogy még véletlenül se keletkezhessen hurok, ill. csomó. Tapasztalatom szerint az ejtőernyőnél nem előnyös a papírhajtogatás esetén megszokott „félbe, aztán megint félbe, stb.” jellegű hajtogatás.
A saját gyakorlatban az alábbi háromlépcsős hajtogatás vált be:
a.Az ejtőernyő hajtogatása a sugarak mentén
Ejtőernyő hajtogatása sugarak mentén
Fontos, hogy a hajtogatás során a zsinórok ne gabalyodjanak egymásba, minden egyes hajtogatás után kisimítva, csomó nélkül, egymás mellett feküdjenek.
b.Az ejtőernyő „harmonikás” hajtogatása
Ejtőernyő „harmonikás” hajtogatása
c.A zsinórozással való 360°-os – azaz ejtőernyőt több irányból is rögzítő (ezzel stabil és helytakarékos) – rögzítés
Ejtőernyő 360°-os rögzítése zsinórokkal
A fentiek szerinti hajtogatással az összecsukott ejtőernyő mérete úgy minimalizálható, hogy eközben nyitáskor a zsinórzat könnyen és gyorsan letekeredik, majd a „harmonika” gyorsan „kirúgja magát”, végül a menetszél belekap a sugárirányban hajtogatott ejtőernyő anyagba, mely ezután gyorsan kibomlik.
Az ejtőernyőhajtogatás további lehetősége ITT látható.
(b) Ejtőernyő elhelyezés lehetőségei
A 27. posztban írtam az ejtőernyőnyitás lehetőségeiről. Ugyanakkor az ejtőernyő elhelyezés is legalább kétféleképpen lehetséges.
Lényege, hogy a rakétafejben elhelyezett ejtőernyőt a nyitáskor valamilyen – akár pl. PET-ből készült – rugó egy oldalirányú „ajtón” keresztül a „menetirányra” merőlegesen löki ki.
A kialakítás relatíve egyszerű, viszont a „lifegő” zárófedél és az azt rögzítő gumi miatt nagy a légellenállása...
Egy egyszerű oldalirányú ejtőernyő elhelyezés és nyitás kialakítás ITTlátható.
Mint a 26. posztban írtam, a tengelyirányú nyitó mechanizmus alkalmas kialakítása esetén a légellenállás kisebb lehet. E változatban a rugó az ejtőernyőt a rakéta hossztengelyében előre löki ki. A menetszél hatására is tekintettel a tengelyirányú nyitó mechanizmus esetén az oldalirányúnál erősebb rugó célszerű.
Egy lehetséges tengelyirányú nyitó mechanizmus kialakítása, működése ITT látható.
A kilövések, a repülések videóra rögzítése a repülés élményének visszaadásához, de főleg a további fejlesztéseket célzó utólagos kiértékeléshez hasznos. Ehhez fedélzeti kamera felszerelése szükséges. A kamerát célszerű hátrafelé irányozni. A vízrakéta útjának kockánkénti elemzése segít az esetleges konstrukciós rendellenességek beazonosításában, ezzel a vízrakéta tökéletesítésében is.
Ma már kaphatók gyufásdoboz méretű, néhányszor tíz gramm súlyú minikamerák is. Ezek meglepően strapabírók. Saját tapasztalat szerint a kamera több – akár 100 m feletti magasságból, ejtőernyő nélkül történt! – talajba csapódás után is működőképes maradt.
Példa a vízrakétán elterjedten alkalmazott „fedélzeti” kamerára…
…és egy másik példa
Bár némelyik minikamera HD kameraként hirdeti magát, ezt nem szabad elhinni… A képminőségben nem szabad csodát várni tőlük… Viszont pokoli gyorsulásokat, lassulásokat, földbe csapódásokat is elviselnek… És a kép részeként némelyik dátum és idő adatokat is rögzít, megjelenít… Ez sem hátrány…
(a2) Repülési adatgyűjtő
A repülési adatgyűjtő kicsi, könnyű, sokoldalú digitális mérőeszköz. Alkalmas a repülések minden lényeges paraméterének (pl. sebesség a gyorsító szakasz végén, gyorsulás, gyorsítás ideje, maximális repülési magasság, ejtőernyőnyitás magassága, stb.) mérésére és rögzítésére.
A modellrakéták elterjedt repülési adatgyűjtője ITT, vagy ITT.
Létezik olyan – lényegesen drágább…– változata is, melynek mérési adatai Bluetooth kapcsolattal letölthetők okostelefonra, a repülési adatok grafikusan is megjeleníthetők…
(a3) Ejtőernyőnyitó
(a3.1) Ejtőernyőnyitás automata időzítővel
A vízrakéták emelkedési ideje, így az ejtőernyő nyitás ideje is viszonylag jól becsülhető, időzítőben be is állítható. A nyitás időzítése a legegyszerűbb módszerekkel is biztosítható.
Az időzített ejtőernyő nyitás előnye az egyszerűség. Hátránya: nem garantált az optimális időben való nyitás. Túl korai nyitás esetén rakéta még repülne, de a kinyíló ejtőernyő indokolatlanul lefékezi, megakadályozza a még nagyobb magasság elérését. Egy túl kései nyitás nagyot ránt a már gyorsulva zuhanó rakétán, ami a rakétán és/vagy az ejtőernyőn károsodást okozhat.
Ugyanakkor, ha egy adott méretű rakétára sikerül jól belőni az egyes kilövési nyomásértékekhez tartozó emelkedési időt, akkor egyszerűsége és olcsósága miatt az időzítővel való ejtőernyőnyitás ideális megoldás lehet.
Ha mindezt mérlegelve az időzített ejtőernyőnyitás mellett döntesz, akkor a célnak megfelel akár bármely kisebb felhúzható játék rugómotorja is. A hajtótengelyét fogóval meghajlítva az ejtőernyő kioldó spárgából a kívánt időzítésnek megfelelő számú menet tekerendő rá.
Ejtőernyő kioldás rugómotoros időzítővel
Kicsit igényesebb kialakítás a digitális időzítő. Az előre beállított idő leteltekor a hozzá kapcsolt szervo motor bekapcsol, melynek nyomán a rá akasztott ejtőernyő kioldó gumi kiakad, az ejtőernyő kinyit.
Ejtőernyő kioldás digitális időzítővel, szervóval (lásd 3’15”-nél)
Az időzítők mindkét esetben csak a kilövés pillanatában indulhatnak. Ez rugómotor esetében a videón látható mechanikus retesszel, digitális időzítő esetében pedig pl. az érintkezők közé szorított szigetelő lapkával biztosítható. Mind a mechanikus retesz, mind a szigetelő lapka spárgával indítóállványhoz rögzítendő. Kilövéskor a spárga a mechanikus retesz kioldja, ill. a szigetelő lapkát az emelkedő rakétáról lerántja, melynek nyomán időzítő elindul.
(a3.2) Ejtőernyőnyitás pozíció érzékelővel
Az ejtőernyő kioldás elvileg a vízrakéta pozíciója alapján is történhet. A kapcsolódó videót lásd ITT. Mint ITT olvasható, nem tűnik túl megbízható megoldásnak…
(a3.3) Ejtőernyőnyitás hanghatás alapján
A fedélzeti kamera által rögzített hangból tudható, hogy a vízrakéta repülésének egyes fázisai a levegő áramlása által kiváltott jellegzetes hanghatással járnak. A kilövést követő gyorsító szakaszban erős, növekvő erejű hang hallható, mely a pálya legmagasabb pontjához közelítve lehalkul. Az átbillenést követő, növekvő sebességű zuhanás ismét erősödő hanghatással jár. A hang érzékelésével és digitális kiértékelésével az átbillenést követő, növekvő sebességű zuhanás elején az ejtőernyő kioldó szervónak indítójel adható. A kapcsolódó videót lásd ITT.
(a3.4) Ejtőernyőnyitás távirányítóval
A modellekhez használatos rádiótávirányítóval való (RC) ejtőernyőnyitás drágább, bonyolultabb, viszont egyrészt a nyitás időpontja szempontjából ideális megoldás, hiszen a mindenkori magasság, szélsebesség, stb. alapján az ejtőernyőnyitás pillanatát te határozhatod meg. Másrészt ezzel a kilövés mellett legalább a repülésnek még egy további mozzanatát tarthatod kézben… :)
(a4) Modellkereső
Erős szélben, vagy félresikerült kilövés, vagy bokros terepre való leszállás esetén előfordulhat, hogy a földet érés után a vízrakéta takarásba kerül, ezért nem találjuk. Ekkor segíthet az ún. modellkereső. Ez apró, de meglepően hangos hangkeltő eszköz (igazi magyar megnevezés hiányában: „buzzer”, vagy „zümmer”). Elsődleges felhasználási területük a repülőmodell, amely „elszabaduló” modell esetén a rádiótávirányító hatóköréből kikerülve sípolni kezd. Használata minimális módosítással úgy is lehetséges, hogy szükség esetén a távirányítóval lehessen „csipogtatni”.
A „fedélzeti” kamera és a repülési adatgyűjtő általában saját gombelemről/akkuról működik. Így az áramellátás szükségessége inkább rádió távirányítás esetén merül fel. A vevők és a szervók általában a 4.0-6.5 V tápfeszültség tartományban működnek, így logikus lehet pl. 4 db sorbakötött ceruzalem alkalmazása. Ugyanakkor vízrakéta célra akár még a kisebb AAA ceruzaelem súlya is túl nagy. Célszerű ezért inkább a jóval kisebb súlyú – bár sajnos kétségtelenül drágább…– 2 db 3 V-os gombelem/akku alkalmazása.
(b) Földi elektronika
(b1) Kamera
A földi rögzítésre akár a mobiltelefon videó funkciója is megfelelő. Nyilván egy lassított felvételi funkcióval és optikai zoommal rendelkező igényesebb kamera nem hátrány, de nem is nélkülözhetetlen…
Fontos, hogy a vízrakéta kilövés videózása esetén a kamera automata élesség állítását lehetőleg állítsd át kézire és legalább 10-15 méterre. Ennek oka, hogy a kamera élesség automatikája a kilövés után rohamosan távolodó és pöttynyire zsugorodó rakétát már nem képes érzékelni. Az automatika „próbálkozni” kezd, „keresi”, de nem „találja” az élességet, így a kép teljesen homályos, értékelhetetlen lesz. Előzetes kézi élesség állítással a probléma megelőzhető…
(b2) Távirányító
Alapvetően egyetlen csatorna is elég, hiszen csak az ejtőernyő nyitására használnánk. Viszont a legegyszerűbb (autómodellekhez használt) távirányítók is kétcsatornásak. Nem hátrány, mert a 2. csatorna jól jön az (a4) pont szerinti modellkereső távvezérlésére.
Viszont az autómodellek távirányító adó- és vevőegységeinek hatótávolsága lényegesen kisebb (kb. max. 100 m), mint a repülőmodelleké, ami nagyobb magasságra képes vízrakéta esetében kevés… Megoldás a modellrepülőkhöz való érzékenyebb vevőegység és/vagy nagyobb teljesítményű adóegység. Ezekkel a hatótávolság látványosan (több száz méterre) növekszik.
·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).
Az eddigiekből megismerhettétek a vízrakétázás alapvető tudnivalóit...
Bízom benne, hogy a leírtak, a képek, a videók gyakorlati segítséget adnak még akár egy nagyobb teljesítményű vízrakéta elkészítéséhez is.
Az előző posztban: vízrakéta lehetséges fúvóka kialakítások.
Folytassuk!
Lássuk a vízrakéta üzemanyagát és a kapcsolódó tudnivalókat.
(a) Víz
A vízrakéta üzemanyaga nyilván a víz… De miért pont a víz?! Erről a 7. posztban már írtam.
Részletezve és pontosítva: a vízrakéta üzemanyaga a víz és a sűrített levegő együttese. A vízrakéta tolóerejét a sűrített levegő által kilövellt víz biztosítja (a 13. posztban részletezett fizikai háttérrel).
Viszont jogos kérdés: mekkora az optimális víz/levegő arány? Az „ökölszabály”: 1/3 (33%). Finomítva: nagyobb fúvóka átmérő (PET palacknyak, 22 mm) esetén 33%. Kisebb fúvóka átmérő (Gardena rendszerű csapelem, 9 mm) esetén 25%. Igen nagy nyomású vízrakéta esetén előfordul 20% arány is.
Ugyanazon térfogatú rakéta kisebb sűrűségű folyadékkal magasabbra képes jutni. Lássuk, a rakéta esetében a víznek van-e reális alternatívája?
A víz sűrűsége: 1 g/cm3 (4 °C-on)
Az egyéb folyadékok sűrűsége (g/cm3):
·napraforgóolaj = 0.920
·motorolajok = 0.880 - 0.940
·benzin = 0.8738
·olívaolaj = 0.800 - 0.920
·terpentin = 0.8682
·parafin = 0.800
·alkohol (tisztító) = 0.79
·aceton = 0.7846
·gázolaj = 0.70
·kerozin = 0.201
Mint látszik, a víznek nincs igazi alternatívája. Az alkohol, az aceton, a gázolaj, de főleg a kerozin drága és/vagy veszélyes és/vagy szennyező… :(
Valójában egyetlen reális alternatíva lehet: a habosított víz.
(b) Habosított víz
A víz habosítása nagyobb – több literes! – rakéta esetén a kilövés hatékonyságát tovább javító lehetőség.
Oka: „vizes kilövés” esetén az összes víz távozása után a rakétatestben – ha jócskán lecsökkent nyomással is, de – bőven marad még sűrített levegő, amely a víz távozása után egyszerre, egyetlen „böffenéssel” távozik. Mint a 13. posztban írtam, a levegő kis sűrűsége miatt a rakéta meghajtásra nem elég jó: az emelkedő rakétának ugyan ad további – de egyrészt csak pillanatszerű, másrészt csekély sűrűsége miatt nem is túl nagy – lökést.
„Habosított vizes kilövés” esetén:
·Nincs külön vizes és levegős fázis, hanem egyetlen, hosszabb ideig tartó, egyenletesebb tolóerőt biztosító habos fázis.
·A rakéta max. sebessége kisebb, mint „vizes kilövés” esetén, de a kisebb sebességet hosszabb ideig tartja. Ezt segíti, hogy kisebb sebességnél a légellenállás is jóval kisebb (lásd még a 14. posztban a légellenállásról írtakat).
·Habosítás után a rakétát célszerű mielőbb kilőni, mert idővel a hab „összeesik”, azaz az előnyös tulajdonságai jelentősen romlanak…
·A rakéta látványos „kondenzcsíkot” húz maga után… :)
A „habosított vizes kilövés” hatásosabb, ha:
·a fúvóka átmérője kisebb (pl. Gardena rendszerű 9 mm-es),
·a vizet minél inkább sikerül habosítani. Ideális esetben a rakétatestben nincs is víz, csak hab…
A hab előállítása akár a legolcsóbb hajsamponból is lehetséges.
A habképződés érdekében kisebb rakétákat a kilövés előtt érdemes jól megrázni. Indítóállványon álló nagyobb rakéta esetén a samponos vizet érdemes minél magasabbról önteni, ezzel is elősegítve a habosodást.
A víz vs. habosított víz, valamint a 9 mm-es (Gardena) vs. 22 mm-es (palacknyak) fúvóka adott nyomáson a repülési magasságra gyakorolt hatását az alábbi grafikon mutatja.
Előző posztban: nagyméretű nyomásálló „üzemanyagtartály” készítés lehetőségei.
Folytassuk!
A vízrakéta tolóerő maximalizálás fontos eleme a palackban lévő nyomás alatti „üzemanyag” optimális kiáramlása, az e célt szolgáló „fúvóka” kialakítása.
Elvileg három fúvóka kialakítás jöhet szóba: a kerékpár szelep, vagy a Gardena szelep, vagy a palacknyak maga. Mint alább olvasható, valójában csak két fúvóka kialakítástól lehet komolyabb eredményt várni...
(a) Kerékpár szelep
Logikus választás, mert közvetlenül a kerékpár pumpához csatlakoztatható. Ugyanakkor egyrészt bökkenő, hogy alapkiépítésben csak az egyik irányban „átjárható”, hiszen szelepként alapvető feladata a befújt levegő tartós megtartása. Rakétaként viszont a kilövéskor éppen hogy engednie kellene a levegő gyors eltávozását… Így először a kerékpár szelepből ki kell „piszkálni” az önzárást biztosító elemet. Nem egyszerű… Nekem kínkeservesen is csak egyszer sikerült… A többi alkalommal sajnos a menetes szeleptartó is sérült…
De ha a „műtét” mégis sikerült, azaz a szelep önzárását sikerül kiiktatni, akkor jön a következő probléma: a szelep belső átmérője. Ez mindössze 5,5 mm. A tapasztalat szerint ez túl kicsi ahhoz, hogy a rajta kiáramló víz érdemi tolóerőt legyen képes előállítani… 0,33 literesnél nagyobb palackkal nem is nagyon érdemes próbálkozni…
Aki mégis megpróbálkozna, annak meg kell oldania a kerékpár szelep és a kupak összeépítését. Ennek egyszerűbb módja ócska belsőből kivágni a szelepet, majd ezt belülről átdugni a kifúrt kupakon (esetleg be is lehet ragasztani), majd a palackra erősen rácsavarozni.
Kicsit profibb megoldás a csavarozható kerékpár szelep alkalmazása. Az átfúrt kupakon átdugva a csavart csak jól meg kell húzni és kész is. Egy lehetséges beszerzési hely ITT.
(b) Gardena szelep
Vízrakéta fúvókaként széles körben elterjedt. „Apa eleme” (ún. csapelem) és „anya eleme” (ún. tömlőelem) könnyen kezelhető, ugyanakkor a nagyobb (10 bar feletti) nyomást is kezelni képes rendszert képez. A csapelem: a fúvóka. A tömlőelem: a kilövő szerkezet, amely a csapelemet mindaddig fixen tartja, amíg a rajta lévő rögzítő elem kioldásra nem kerül.
A csapelem belső átmérője: 9 mm. A kerékpár szelep 5,5 mm-éhez képest ez csekély többletnek tűnik, de ne feledjük hogy a keresztmetszet a sugár négyzetével (!) arányosan nő. Saját tapasztalat, hogy a Gardena csapelem, mint fúvóka 9 bar nyomás mellett képes volt az 5,2 kg-os (1,2 kg önsúly + 4 kg víz) rakétát megemelni, 122 km/h maximális sebességre felgyorsítani és 100 m feletti magasságra feljuttatni…
A Gardena csapelemet a palack kupakkal sem túl nehéz összeépíteni. Erre alapszintű megoldást ITT ismertettem. További infók ITT.
(c) Palack nyak
A palacknyak külön eszközt nem igénylő, „kéznél” lévő, 22 mm belső átmérőjű „természetes” fúvóka. Rajta keresztül a nyomás alatti víz/hab nagy sebességgel áramlik ki, ezzel nagy tolóerő keletkezik.
Ugyanakkor míg a másik két változatban a csatlakozók a kilövésig önmagukban is légtömör módon biztosítják a vízrakéta rögzítését is, addig a palacknyakas fúvóka esetén ehhez általunk készítendő külön rögzítő szerkezet szükséges.
Ennek elterjedt kialakítása pl. ITT és ITT látható. Magam is készítettem ilyesmit, de nagyobb nyomáson nem vált be, eresztett… A nagyobb nyomásra ténylegesen alkalmas megoldásról egy későbbi posztban az indítóállvány kapcsán külön is lesz szó.
(d) Melyik fúvóka tekinthető optimálisnak?
A Gardena szelepes fúvókával a vízrakéta relatíve lassan, „rakétaszerűen” emelkedik fel, mivel ugyanazon vízmennyiség ugyanazon nyomás mellett a 9 mm-es fúvókán lassabban távozik, mint a 22 mm-esen, azaz a „hajtómű” tovább működik. Ugyanakkor a rakéta kisebb sebességre gyorsul, így a légellenállás fékező hatása is kisebb. Viszont a rakéta kisebb „impulzust” kap, így az elérhető magasság is kisebb…
A 22 mm-es „palacknyak fúvókán” keresztül brutális tolóerő hozható létre, indításkor a vízrakéta szinte „lerobban” indítóállásról… Nagyobb nyomás esetén akár 200 km/h (!) feletti max. sebesség is mérhető… Persze ekkora sebességnél a légellenállás is nagyobb… A „hajtómű” csak rövid ideig, akár csak néhány 100 msec-ig „működik”. Mindebből következően valóban inkább a rakéta „kilövéséről” lehet beszélni…
A fentiek alapján nincs egyértelműen optimális fúvóka… „Teljesítmény repüléshez” (azaz pl. minél nagyobb távolság eléréséhez) a 22 mm-es fúvóka előnyösebb… Viszont a rakéta „feelinget” jobban adó reptetéshez inkább a Gardena fúvóka jöhet szóba…
Előző posztban: PET palack nyomásállóság növelés lehetőségei bandázsolással, szóba jöhető bandázs anyagok, technikák és azok jellemzői.
Folytassuk!
Legegyszerűbb esetben rakétatest akár egyetlen 0,33 literes palackból is állhat. Ezek jellemzően gyerekjátéknak alkalmasak. Éppen gyerekek biztonsága, esetleges túlpumpálás miatti robbanásszerű széthasadás megelőzése érdekében még ezeket is célszerű előző posztokban írtak szerint megerősíteni, minimum abroncsolni.
(a) Nagyobb űrtartalmú nyomásálló „üzemanyagtartály” készítés lehetőségei
Nagyobb teljesítményű – és ehhez szükségképpen nagyobb méretű – vízrakéta vagy előzőek szerint készített modulokból, vagy több PET palack egyetlen nagy palackká való összeragasztásával állítható elő.
Moduláris kialakítás kétségtelen előnye, hogy esetleges „gyártási hiba”, vagy használat közbeni sérülés esetén csak érintett modult kell cserélni. Így e megoldás „kezdőknek” javasolt.
Egyterű kialakítás nagy előnye, hogy ugyanazon űrtartalom rövidebb és könnyebb rakétával érhető el, hiszen „kiesik” modulok illesztésénél elkerülhetetlen csavaros palacknyakok és illesztőelemek súlya és hossza, valamint modulillesztési helyek légellenállásának csökkentése érdekében célszerűen alkalmazandó PET palástok súlya. Ugyanakkor egyterű rakétatest készítése kiemelten gondos munkát követel, hiszen egyetlen hibás ragasztás miatt egész rakétatestet tönkre teheti… Márpedig hibás ragasztás javítása egyáltalán nem – vagy csak nagy nehézségek árán – lehetséges… E megoldás gyakorlottabbaknak, megbízhatóbb ragasztási technológiával rendelkezőknek javasolt.
Előző posztok bemutatták modulok készítésének, ragasztásának módját.
(b) Nagyobb űrtartalmú nyomásálló „üzemanyagtartály” készítése: modulokat összekapcsoló csavaros illesztőelem
3-4 db nyomáspróbázott modul összeépíthető egyetlen nagyteljesítményű rakétatestté. Ehhez nyomásálló, mindkét oldalon csavarmenetes illesztőelemekre van szükség.
Csavaros illesztőelemek alapja PET palack kupakja, de akár gyógyszertári kupak is megfelel.
Csavaros illesztőelem készítés lépései:
(b1) Kupakfedelek szükség szerinti síkba csiszolása
Légtömörség és ragasztás tartósság alapvető feltétele, hogy kupakfedelek széleiken lehető legnagyobb mértékben egymásra simuljanak. Ehhez kupakfedelek esetleges görbületei csiszolással megszüntetendők.
Kupakfedelek síkba csiszolása
Tetejének sík felülete miatt vízrakéta célra különösen jól használható 100 ml-es üveghez Gyógyszertárban kapható kupak.
(b2) Kupakok ragasztás előtti portalanítása, zsírtalanítása
Mint PET palackok ragasztásánál már láttuk, légtömörséghez szükséges hibamentes ragasztás előfeltétele ragasztandó felületek előzetes portalanítása és acetonos zsírtalanítás.
(b3) Kupakok összeragasztása
Összeragasztás fontos eleme kupakok egytengelyűségének biztosítása. Alkalmas segédeszköz lehet pl. kis satu, melynek kissé kinyitott pofáira támasztva kupakok pozicionálása könnyebb.
Ragasztás (egytengelyűség érdekében satu pofákra való támasztás mellett)
(b4) 1. fúrás
Csavaros illesztőelem készítés további lépéseit segíti, ha összeragasztott kupakok jobban megfoghatók. Ehhez célszerű kupak fedelek középpontjában lyukat fúrni, majd ebbe hosszú szárú csavart rögzíteni (min. Ø 6 mm-eset). Ezzel jobban kézbe fogható, sőt akár csavarozógép tokmányába is befogható.
Ideiglenes csavaros „fogantyú”
(b5) Palást csiszolása
Nagy nyomás miatti feszítő erőt két kupak lehető legerősebb egymáshoz ragasztásával lehet kezelni. Erős kötéshez lehető legnagyobb felület szükséges. Ennek érdekében kupakok teteje mellett célszerűen palástjaik is összeragasztandók. E célt szolgálja mindkét kupak palástját beborító „gallér”
Kupak palástok és „gallér” lehető legnagyobb felületen való illeszkedéséhez kupakok recéi lehető legjobban síkba csiszolandók (reszelendők).
Ezt segítheti kupakok ideiglenes csavaros „fogantyújának ”befogása pl. csavarozógépbe. Ezt bekapcsolva síkba csiszolás (reszelés) gyorsan elvégezhető.
Palást „síkba” csiszolása
(b6) „Gallér” elkészítése
Előző pont szerinti „gallér” ugyancsak PET palack anyagából kivágandó olyan méretű csík, mely teljes egészében képes kupakokat körbe ölelni, síkba hozott kupak palástokra rásimulni.
(b7) Palást és gallér ragasztás előtti portalanítása, zsírtalanítása
Ragasztás előtt szokás szerint elvégzendő ragasztandó felületek tisztítása (portalanítás, acetonos zsírtalanítás).
(b8) Gallér ragasztása
Mind kupak palástokra, mind „galléra” felviendő ragasztó, majd „gallér” szorosan kupak palástokra simítandó. Ragasztó megkötése után „gallér” felesleges részei levágandók.
„Gallér” ragasztása kupak palástokra
(b9) 2. fúrás (reszelés)
Csavar kiszedése után lyuk felfúrandó végleges átmérőre. Ennek szükséges mérete döntés kérdése. Minimális átmérője 10-12 mm legyen annak érdekében, hogy kilövéskor ne akadályozza hirtelen kiáramló víz/hab/levegő útját.
Későbbi posztban részletezendő ún. indítócső alkalmazása esetén fúrandó lyuk mérete célszerűen annyi, mint palacknyak belső átmérője (Ø 22 mm).
Csavaros illesztőelem lyuk végleges méretre reszelése
(c) Modulok összeépítése
Csavaros illesztőelemek modulokkal együtt ugyanúgy nyomás alá kerülnek, így „éles” használat előtt csavaros illesztőelemeket is célszerű nyomáspróbázni.
Maximális légtömörség érdekében összecsavarozás előtt modulok csavaros meneteit célszerű betekerni vízszerelésben alkalmazott néhány menetnyi teflon tömítő szalaggal.
Modulok összecsavarozásakor is fontos szempont létrejövő rakétatest egytengelyűsége. Palacknyakak és csavaros illesztőelemek legkisebb deformitása is eltérést eredményezhet. Ezért ténylegesen szükségesnél célszerű több csavaros illesztőelemet készíteni, hogy legyen mód próbálkozással megtalálni ideális modul-illesztőelem kombinációt.
Légellenállás csökkentése érdekében modulok csavaros illesztési helyeit érdemes palásttal körbevenni. Palást ugyancsak PET palackból készíthető.
Modulok csavaros illesztőelemes összekötési helyeinek palásttal való burkolása
3-4 modulból már komoly rakétatest állítható össze. Alábbi videó modulokból álló vízrakéta kilövésekre mutat példákat.
Csavaros illesztőelemekkel egymáshoz kapcsolt modulokból álló vízrakéta repülése
(d) Egyterű nyomásálló „üzemanyagtartály” több palack összeragasztásával
Lássuk hogyan készíthető egyterű nyomásálló „üzemanyagtartály”?
Először is jó sok PET palack kell hozzá… :) Úgy lehet kalkulálni, hogy ugyanazon „tartályhossz” eléréséhez moduláris kialakításhoz szükséges palackmennyiségen túl csavaros illesztési helyenként további 1-1 PET palackra van szükség. Azaz 3 db 2-2 palackból készült modulból álló – azaz 2 db csavaros illesztési helyet tartalmazó – rakétatest hosszával egyenértékű egyterű rakétatesthez 3x2+2=8 db PET palack szükséges.
Alábbi képek Bomba! energiaital palackjaiból álló egyterű „üzemanyagtartály” készítését mutatják be.
Vágott és leendő ragasztási helyeken felcsiszolt Bomba! palackok
„Igazi” rakétákhoz hasonlóan vízrakéta is állhat több fokozatból. Ugyanakkor vízrakéta esetében nem bizonyított, hogy többlépcsős rakéta magasabbra repülne, mint gondosan tervezett és kivitelezett egyfokozatú rakéta… Valószínűleg nem lehet véletlen, hogy vízrakéta magassági rekordokat sem többlépcsős rakéták tartják…
Magam még nem készítettem többlépcsős vízrakétát, így érdeklődők számára csak alábbi „idegen” példát tudom mutatni…
Többlépcsős vízrakéta repülése
(f) Évzárás
Jelenlegi poszt 2016-ban utolsó... Lássuk vízrakétások világszerte mire jutottak ezévben?
Vízrakétás összefoglaló 2016
És végül még egy kis Szilveszteri móka: földi "vízrakéta"... :)
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 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:
Nyaktól-nyakig tartó körkörös, átfedő, spirális bandázsolás elvi geometriája két – talpvonalánál összeragasztott – palackból álló modul esetén
A bandázsolás gyakorlata:
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…
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)
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.
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.
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.
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.
Spirális bandázsolásra épült abroncsolás 8 palackból összeragasztott egyterű rakétatest esetén
Spirális hálóbandázsolás, valamint az azt körülvevő abroncsolás damilból
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).
Légellenállást is csökkentő burkolás „szuper erős” ragasztó szalaggal
Kész rakétatest
Légellenállást is csökkentő burkolás üvegszálas ragasztó szalaggal
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.
Rakétatest forgató „állvány” egyik oldali eleme
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.
