Előző poszt: rakétatest kialakítása, PET ragasztás.

Folytassuk!

(a) Megerősítés célja

A szénsavas üdítőitalok PET palackjai „segítség” nélkül csak az üdítőben lévő széndioxid nyomásának garantált megtartására alkalmasak. A vízrakéta komolyabb magasságú, vagy távolságú kilövéséhez lényegesen nagyobb nyomás kell. Viszont a nyomás növelésével a sűrített levegő a palack falát minden irányban egyre nagyobb erővel feszíti. A labda felfújáshoz hasonlóan a palack is minden irányban egyre inkább dagad, majd a leggyengébb ponton robbanásszerűen széthasad.

Tehát feladat: a PET palack nyomásállóságának (PET szakítószilárdságának) erősítése.

Mód: abroncsolás*, vagy bandázsolás**

Eszköz: nagy szakítószilárdságú szál, háló, szalag

Az alábbiak szerinti megerősítési technikák akár egyetlen palackból álló – de akár a korábbi posztokban ismertetettekre alapozva több palackból összeragasztott – rakétatestre is használhatók.

Míg az abroncs csak a palack hengeres palástját, addig a bandázs a palack teljes felületét erősíti. Bár a bandázs elkészítése némileg munkaigényesebb, viszont értelemszerűen a palack nyomásállóságot ez erősíti jobban…

A vízrakétához alkalmas abroncsolás lehetséges kialakításai:

(b) Megerősítés lehetőségei: abroncsolás

(b1) Abroncsolás szuper erős(ként reklámozott) ragasztó szalaggal

A palackot spirálisan, egymást részlegesen átfedő rétegekben (egyfajta szorítókötésként) tekerd körbe szuper erős(ként reklámozott) ragasztó szalaggal.

Példa „szuper erős” ragasztó szalagra

Példa „szuper erős” ragasztó szalagból készülő abroncsra

Előny: gyors, egyszerű kivitelezés. A palack nyomásállósága némileg nő (+1-2 bar), de csodát nem szabad várni tőle.

Hátrány: a nyomáspróbák tükrében a „szuper erős” jelzőhöz képest vártnál kisebb szakítószilárdság… Persze fel lehet rakni többet, de ahhoz meg túl drága és nehéz…

(b2) Abroncsolás damillal „©”***

A palack palást sűrűn (2-4 mm közökkel) körbe tekerendő 0,5-1 mm vastagságú horgász damillal.

Előny: a damil könnyű, erős és könnyen kivitelezhető abroncsot képez.

Hátrány: a damil csúszós, így a nyomás hatására felpuffadó palack palástján könnyen elmozdulhat, ezért a damilos megerősítés a palást egy-egy helyén könnyen meggyengülhet.

A damil elcsúszás megelőzésére a damilos abroncsolás előtt a palack palástjára kétoldalas ragadó ragasztó csíkokat célszerű ragasztani. Az elkészült damilos abroncsolást célszerű „szuper erős” ragasztó szalaggal is burkolni. Ezzel egyrészt az abroncs még erősebb lesz, másrészt még inkább megelőzhető a damil elmozdulása, harmadrészt a légellenállás javítható.

Példa damilra

Példa damilból készülő abroncsra

(b3) Abroncsolás öntapadó üvegszál hálóval „©”

Az üvegszál lényegesen erősebb, mint a „szuper erős” ragasztó szalagokban általában alkalmazott textil szál. Az öntapadó üvegszálas hálót alapvetően gipszkarton falfelületek réseinek glettelésekor alkalmazzák.

Példa öntapadó üvegszál hálóra

Akár egymást menetenként átfedő szorítókötésként, akár a palack palástra egymás melletti abroncsokként tekerhető (abroncsonként 2-6 rétegben).

Példa öntapadó üvegszál hálóból készülő abroncsra

A létrejövő felület érdes, lyukacsos, ezért célszerű egy rétegben „szuper erős” ragasztó szalaggal is körbe tekerni. Amellett, hogy sima, kis légellenállású felületet ad, a palackot is némileg tovább erősíti…

Előny: szintén gyors és egyszerű kivitelezés. Tapasztalatom szerint használatukkal a palack nyomásállóság 5-7 bar-ig növelhető.

Hátrány: relatíve súlyos, így nagyobb mennyiségben a rakéta súlyát a kelleténél jobban megnöveli.

(b4) Abroncsolás üvegszál erősítésű ragasztó szalaggal

Példa üvegszál erősítésű ragasztószalagra

Példa üvegszál erősítésű ragasztószalagból készülő abroncsra

Előny: az üvegszál erősítésű ragasztó szalag az üvegszál miatt erős, a ragasztó miatt a palack felületen nem mozdul el, sima felülete pedig légellenállás szempontjából igen kedvező.

Hátrány: drágább, mint az öntapadó üvegszál háló. Ugyanakkor a légellenállás miatt célszerűen alkalmazandó „szuper erős” ragasztó szalag árával együtt már nincs jelentős árkülönbség…

* Abroncsolás – összefogó gyűrű; tárgyak részeit körül fogó és összeszorító karika, pánt.
** Bandázs – kötés, pólya, tekercselt szigetelés.
*** Az interneten elérhető megoldásoktól időnként kényszerből (pl. mert itthon beszerezhetetlen anyagra lett volna szükség), máskor meg saját elhatározásból (pl. mert az adott mozzanatra szerintem jobb ötletem volt) eltértem. Ezeket félig-meddig tréfásan copyright karakterrel és a "meghódítandó" ég kékjére utaló háttérszínnel jelölöm.

Következő poszt: Vízrakéta: PET palack nyomásállóság növelés elvi alapja és gyakorlati lehetőségei (2. rész) 

Előző posztban: PET palack ragasztás első lépései.

Folytassuk!

(l) Rögzítő ragasztás (palackok palástja felöl)

A PET palackokat három helyen 1-1 csepp Loctite 406-tal célszerű egymáshoz rögzíteni, hogy a palackok egytengelyűsége a légtömörségi ragasztás folyamatában véletlenül se mozdulhasson el.

(m) Légtömörségi ragasztás (palackok belseje felöl)

A ragasztás legkritikusabb mozzanata. Ennek hibája a rakétatest készítés összes megelőző mozzanatát tönkre teheti.

Viszont a korábban ismertetett „csepegtetős, kapilláris” ragasztási technika gondos végrehajtása nagy esélyt ad a sikerre.

„©”* Ugyanakkor A PET palackok hossztengelyükben való összeragasztásakor a „csepegtetős, kapilláris” ragasztási technika egyenes következménye, hogy a posztban említett körkörös „csatorna” az összeragasztandó palackok belsejében (!) van. Emiatt a ragasztás csak szűk palacknyak felöl csepegtetve végezhető… Ehhez a palack célszerűen megdöntendő.

A palack irányban tartásához kupakból és lécdarabból pl. az alábbi segédeszköz készíthető:

Segédeszköz a PET palackok pozícionálásához ragasztáskor

A lécet rögzítve (pl. kisebb satuval) a ragasztáshoz optimális szögben palackok stabilan pozícionálhatók.

A függőlegeshez képesti optimális dőlési szög egy cérnán palackba lógatandó kis súllyal (pl. csavaranya) határozható meg.

Palackok „csepegtetős, kapilláris” ragasztás előtti pozicionálása

A ragasztó palacknyak felöli csepegtetése közben a palackok lassan forgatandók, hogy a ragasztó egyenletesen szétterüljön a körkörös „csatornában” (és onnan a kapilláris hatás révén beszivárogjon a ragasztandó felületek közé).

Palackok „csepegtetős, kapilláris” ragasztása Loctite 406 ragasztóval

A ragasztó fentiek szerinti hézagmentes „szétterítése” nyomán a palackok között légtömör ragasztás jön létre.

(n) Megerősítő ragasztás (palackok palástja felöl)

A légtömör ragasztás védelme, „tehermentesítése” érdekében a palackok 180°-os átforgatása („fejre állítása”) után a palackok külső illesztési vonala is körbe ragasztandó. A ragasztó beszivárog a perem alá és a palackok között másodlagos – de inkább mechanikailag, mint légtömörséget erősítő – ragasztási helyet képez.

Ennek révén a palack nyomás alá helyezésével jelentkező feszítő erő megoszlik a belső (légtömör) és a külső (megerősítő) ragasztás között.

Az alábbi képen piros keretben látható függőleges csíkok az előző pont szerinti légtömörségi ragasztáshoz végzett csepegtetés nyomai. Ezek alatt vízszintesen szétterülve látható a csepegtetés és a forgatás révén létrejött folyamatos ragasztási felület. A palackok légtömör összeillesztését e felület hivatott biztosítani.

Kék keretben a palackok palástja felöl végzett megerősítő ragasztás sávja látható.

„Csepegtetős, kapilláris” ragasztás eredménye

(o) Kis nyomású közbenső ellenőrző nyomáspróba (esetleges tömítetlenség menet közbeni kiderítésére)

A további munka előtt egy esetleges durva légtömörségi hiba kiszűrésére érdemes kis nyomású közbenső ellenőrző nyomáspróbát végezni. Az ellenőrzés korlátozott nyomással (max. 3 bar) végzendő.

Összeragasztott palackok kis nyomású közbenső ellenőrző nyomáspróbára előkészítve
(A palack szájon a kupakba illesztett Gardena rendszerű csapelem, amely a Gardena rendszerű csavaros csőelembe csatlakozik, melyre tekert átfúrt zárókupakba a kerékpár szelep került beépítésre. Bővebben egy későbbi posztban.)

(p) Illesztési hely(ek) környékének ismételt felcsiszolása (ragasztó nyomok simítására, érdesítésére)

A légtömör ragasztási hely további „tehermentesítése” érdekében az (r) pont szerinti ragasztáshoz a külső illesztési hely környékén a palástot elő kell készíteni a tengelyirányú erősítő PET csíkok ragasztáshoz. Ehhez először óvatos csiszolással meg kell szüntetni az előző ragasztás során keletkezett kisebb egyenetlenségeket.

(q) Ragasztási terület ismételt portalanítása

A felcsiszolás nyomán keletkezett por eltávolítandó.

(r) Ragasztási terület ismételt zsírtalanítása

A maximális ragasztási hatásfok érdekében a ragasztási hely acetonnal ismét zsírtalanítandó.

(s) Tengelyirányú erősítő PET csíkok előkészítése

A tengelyirányú erősítő PET csíkok célszerűen a palackok saját anyagából készítendők. A palack palást kivágása után a csíkok a palást külső felületén alkoholos filccel feljelölendők.

Palack palást kivágása

Mivel az erősítő PET csíkok tengelyirányban kerülnek majd felragasztásra, ezért a csíkokat is úgy célszerű jelölni, hogy a görbületük merőleges legyen a hosszabbik oldalukra.

Kivágandó csíkok feljelölése

A csíkokat célszerűen csak felcsiszolás és acetonos zsírtalanítás után vágd ki. A vágás során az ujjlenyomat rákerülés megelőzésére célszerű cérnakesztyűt használnod.

(t) Tehermentesítő ragasztás: tengelyirányú erősítő PET csíkok ragasztása

Az előkészített erősítő PET csíkok tengelyirányban körben felragasztandók úgy, hogy a palackok külső illesztési vonalánál mindkét palackot kb. azonos távolságban takarják.

Tengelyirányú erősítő PET csíkok ragasztása

Következő poszt: PET palack nyomásállóság növelés elvi alapja és gyakorlati lehetőségei (1. rész)

* 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 "meghódítandó" ég kékjére utaló háttérszínnel jelölöm.

Előző posztban: a polietilén (PET) ragasztás lehetőségei, az összeragasztandó PET palackok illesztése.

Folytassuk!

A PET ragasztásra alkalmas két ragasztót is bemutattam. A rakétatest Sikaflex-11 FC ragasztóval való elkészítésére az interneten több példa is található. Ugyanakkor alig találtam példát Loctite 406 alkalmazására. Az általam kitalált módon pláne nem... Így a palackok összeragasztását az alábbiakban a Loctite 406 általam kitalált alkalmazásával mutatom be, két palackból álló rakétamodul elkészítése kapcsán.

A nehezen ragasztható PET palack – drága Loctite 406-tal való sikeres nyomásálló – ragasztása fegyelmezett, gondos munkát és technológiát kíván.

A ragasztás lépései:

(a) Felirat papír/fólia leszedése PET palackról

A palack felirati papír/fólia a jelölést, a vágást, a ragasztást akadályozza, ezért pengével leszedendő.

A palack felirat pengével való leszedése

(b) Papírt/fóliát rögzítő ragasztó maradékának eltávolítása

A palack felirati papírt/fóliát a gyártók többnyire makacs, nehezen eltávolítható „ragaccsal” rögzítik. Ennek maradványait először lehetőség szerint le kell vakarni.

Levakarás után a visszamaradt ragacs maradványok eltávolítása pl. olíva olajjal átitatott törlőkendővel való többszöri, intenzív dörzsöléssel lehetséges. Az olívás felület utána áttörlendő, mert a felületen maradó olaj a ragasztás sikerére nézve nagy kockázat…

A "ragacs” eltávolítása olívaolajjal

(c) Vágási hely(ek) bejelölése

A PET felületen való jelölés alkoholos filctollal.

Lehetőségek a körkörös vágási helyek egyszerű jelölésére palackon:

„Galléros” jelölés
A palackot papírcsíkkal körbe tekerve jelölés a csík szélét használva

„Forgatásos” jelölés
A filctoll kívánt magasságban való megtámasztása után jelölés palack forgatásával 

Megjegyzés: Kétpalackos modul esetén a palackok talpainál kell jelölni, majd vágni. A jelölés helye az illesztési mód függvénye.

Sikaflex-11 FC-vel való ragasztás esetén mindkét palack talpa azonos módon jelölendő.

„©” Az előző poszt szerinti „csepegtetős, kapilláris” ragasztási technikához a ragasztandó felületeket a ragasztás előtt szorítva egymásra kell illeszteni. Ehhez az egyik palacktalp célszerű jelölése alábbi képen látható. A másik palack a fenti kép szerint jelölendő.

Az egyik palacktalp jelölése a „csepegtetős, kapilláris” ragasztáshoz

(d) Illesztendő felületek felcsiszolása

A PET palackok felülete sima, így a ragasztó kevésbé fogja. Az illesztendő felületeket célszerű csiszolópapírral felcsiszolni, érdesíteni. Viszont egy túl durvaszemcsés csiszolópapír használata kerülendő.

Megjegyzés: A szemcseméret a csiszolópapírok hátoldalára nyomtatva. Pl. P240 (a szám minél nagyobb, a csiszolópapír szemcseméret annál kisebb, azaz a csiszolás utáni felület annál inkább alkalmas a ragasztó kapilláris hatásra történő szétterüléséhez).

(e) Illesztendő felületek portalanítása

A csiszolás után visszamaradó por a ragasztást gyengíti, ezért tiszta, száraz törlőkendővel eltávolítandó.

(f) Palack kiürítés, kimosás, szárítás

A szénsavas üdítőitalok PET palackjai esetében az előző lépéseket célszerű tele palackokon végezni. Az üdítőben lévő széndioxid (CO₂) a palackok felületét feszessé teszi, így könnyebb dolgozni velük.

A kimosás, szárítás is célszerű, mert a ragadó, nedves palack nehezíti a következő lépéseket.

(g) Vágás

Célszerű először a jelölés mellett pengével az „elővágás” végzése. Oka: a PET palack felületén a penge mozgása nehezen kontrollálható, megcsúszhat, így a palackba akaratlanul belevághatsz. Jelölésnél való pontos vágást célszerűen az „elővágás” után, ollóval végezd.

A pengével elővágott palack pontosító vágása ollóval

Megjegyzés: „Csepegtetős, kapilláris” ragasztási technika esetén a hullámvonalban jelölt talpú palack vágása kicsit bonyolultabb, mivel a PET palack talpa jóval vastagabb, mint a palástja. A PET palack talpat sem penge, sem olló nem vágja.

„©” Megoldás: vágás a PET olvasztásával. Pl. az ún. tűpáka hegye kellően forró a PET palack vastag talpának megolvasztásához.

PET palack vastag talpának olvasztásos vágása tűpákával

(h) Csak vágás után elérhető (belső) felületek felcsiszolása

A későbbi (j) pont szerinti illesztés esetén az egyik palack belseje is ragasztási felület. Ezt nyilván csak a vágás után lehet elérni (pl. felcsiszolni).

(i) Illesztendő felületek zsírtalanítása

A palack felületen maradó kosz, ragacs, jelölés, tisztítószer (pl. olíva olajos ragacs eltávolítás utáni) maradványok, de akár csak kéznyomok mind-mind gyengítik a ragasztás hatásfokát. Ezért az összeragasztandó felületek gondosan tisztítandók, zsírtalanítandók. Célszerű tisztítószer: aceton.

(j) Palackok összeillesztése

„©” A palackok általam kidolgozott geometriájú és módszerű ragasztásának célja a PET palackok légtömör egymáshoz ragasztása Loctite 406-tal.

A módszer egyik eleme az előző posztban leírt „csepegtetős, kapilláris” ragasztás. További fontos elem a ragasztás geometriája. A PET palackok esetében a légtömörség érdekében a ragasztásnak a palást mentén körkörösen és hézagmentesen kell létrejönnie. Ennek érdekében a palackszájjal lefelé fordított palack olvasztásos vágással hullámvonalban kivágott talpára felülről kell ráhúzni a másik palackot. Ezzel egyfajta körkörös „csatorna” jön létre. A később ismertetendő módon ebbe kerül becsepegtetésre a Loctite 406 ragasztó, amely a „csatornában” körkörösen szétterül, miközben az összeillesztett palackfelületek közé kapillárisan (is) beszivárog. Ott megkötve légtömör ragasztás jön létre.

A palackok alkalmas jelölése, vágása, majd összeillesztése mind azt szolgálják, hogy a körkörös és légtömör ragasztás a lehető legnagyobb biztonsággal létrejöjjön.

PET palackok összeillesztés előtt…

…és után

(k) Illesztendő felületek ragasztás előtti pozícionálása, egytengelyűség beállítása

A lehető legpontosabb forgásszimmetrikusság a rakétatest egyenes irányú repülésének egyik feltétele. Ennek érdekében az összeragasztandó palackok a ragasztás előtt egytengelyűsítendők. Ennek célszerű módja az előzetesen összeillesztett palackok sík felületen enyhe tenyérnyomás mellett történő görgetése.

Palackok egytengelyűségének görgetéses beállítása

A görgetéssel a palackok tengelyirányba „helyezkednek”. A palackok e pozícióban ideiglenesen rögzítendők.

Egytengelyűsített palackok ragasztás előtti ideiglenes rögzítése

Következő poszt: PET palackok ragasztásának lépései (2. rész) 

* 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 "meghódítandó" ég kékjére utaló háttérszínnel jelölöm.

Előző poszt bemutatta a nyomásálló „üzemanyagtartály”, a nyomásmérés alapjait és a vízrakéta szempontjából optimális palackokat.

Folytassuk!

Mint az előző posztban írtam, a vízrakétát lehet egyetlen palackból is készíteni, de komolyabb vízrakétához nagyobb, több palackból álló rakétatest szükséges.

Ehhez ragasztani kéne… Viszont az agyonhirdetett szuperragasztók 99 %-a alkalmatlanok a polietilén (PET palackok anyaga) ragasztására… :( Megoldás?!

(1) Ragasztás SIKA Sikaflex-11 FC ragasztóval

Az interneten fellelhető vízrakétás videókban elterjedten látható ragasztó.

A Sikaflex-11 FC előnye:

·       Relatíve olcsó, könnyű vele dolgozni.

·       A kötés lassan alakul ki, így a ragasztandó elemeket a kötés létrejötte előtt még bőven lehet igazítgatni. A stabil kötés kialakulására célszerű 24 órát rászánni...

Egy lehetséges beszerzési hely ITT.

A Sikaflex-11 FC hátránya:

·       A ragasztandó felületekre relatíve sok ragasztó kenendő, ami a rakétán többlet súlyt jelent…

·       A nyomásállósága korlátozott, max. 4-5 bar. Ennél nagyobb nyomásnál az összeillesztett palackok a ragasztási helyen hajlamosak szétválni, a felületek elcsúszni. A mechanikai erősítéssel a nyomásállóság néhány bar-ral még emelhető.

Megjegyzés: A ragasztás szétválásának, a felületek elcsúszásának vélhető oka, hogy a videóban Sikaflex-11 FC mellett látható a Loctite PL Polyurethane Premium Construction ragasztót sajnos Magyarországon nem forgalmazzák. Ezért a Sikaflexes ragasztási helyen a megerősítés egyéb módját kell alkalmazni. A mechanikai erősítés, a nyomásállóság növelés lehetőségeiről későbbi posztokban fogok írni.

A palackok Sikaflex-11 FC-vel való összeragasztásának egy lehetséges módja ITT látható (videón 4'05"-nél).

A Sikaflex használata 3-4 cm szélességben kényelmesen egymásba csúsztatható palackokat igényel. Ehhez az egyik palack átmérőjének videó szerinti melegítéses átmérőcsökkentése szükséges.

(2) Ragasztás Loctite 406 ragasztóval

A polietilént is megbízhatóan ragasztani képes ragasztót kifejezetten nehéz találni... :( A kevesek egyike: Loctite 406 (ahogy mondják: „ragasztók Mercedese…”). Mivel ritka képességű ragasztó, ezért sajnos borsos ára van… :(

Megjegyzés: a Loctite 406 erejére jellemző, hogy a nyomáspróbák során széthasadt palackok ragasztási helye épen maradt, miközben a palack másutt széthasadt…

Egy lehetséges beszerzési hely ITT.

A Loctite 406 ragasztó előnye:

·       Brutálisan erős és gyors ragasztó.

·       A következő posztban részletezett előkészítéssel a PET-et megbízhatóan ragasztja.

·       Kis mennyiség szükséges belőle, így a rakéta súlyát csak minimálisan növeli.

A Loctite 406 ragasztó hátránya:

·       Drága.

·       Szinte azonnal köt, ezért nagyon precíz munkát kíván.

·       A néhány másodperces (!) kötési idő miatt egyszer már összeillesztett felületek helyzetének utólagos korrigálásra, igazgatásra roncsolás nélkül alig van esély.

A Loctite 406 használatakor a kesztyű és védőszemüveg több mint ajánlatos…

Az összeragasztandó palackok felületei között akár 5-10 mm-es átfedés is elégséges. Az általam kidolgozott – későbbiekben részletesen ismertetendő – ún. „csepegtetős, kapilláris” ragasztási technikával a Loctite 406 ragasztó beszivárog az előzetesen szorosan egymásra illesztett, gondosan pozícionált ragasztandó felületek közé.

„©”* „Csepegtetős, kapilláris” ragasztás: a szorosan egymásra illesztett ragasztandó felületek találkozási pontjára csepegtetett ragasztó a kapilláris hatás révén beszivárog a felületek közé, majd ott megköt.

Megjegyzés: a kapilláris hatás a folyadékok azon tulajdonsága, hogy az ún. felületi feszültség következtében képesek a közlekedőedények törvényeitől eltérően szűk, keskeny térben a gravitációs erő ellenében is mozogni.

(3) Összeragasztandó PET palackok illesztése

Nagyobb rakétatest több PET palack nyomásálló és tengelyszimmetrikus összeragasztásával készíthető. Az azonos gyártmányú PET palackok átmérője elvileg azonos, így a ragasztáshoz szükséges mélységben való egymásba tolásuk nem is olyan egyszerű…

(3a) Palackok egymáshoz illesztése melegítéssel

A melegítéses méretcsökkentési módszer elősorban a Sikaflex-11 FC esetén ajánlott. Oka: a ragasztandó felületek között hely kell a Sikaflex-11 FC rétegnek is… A melegítéssel jelentősebb átmérő változás érhető el.

A PET palack melegítése meglepő módon nem kitágulást, hanem összehúzódást eredményez.

A melegítést lásd ITT (1’05”-nél).

(3b) Palackok egymáshoz illesztése egymásra feszítéssel

A PET palackoknak általában van akkora méretszórása (és rugalmassága), hogy általában össze lehet válogatni olyan palackpárokat, melyek egyikének talpára – annak melegítéses zsugorítása nélkül is – akár 5-10 mm átfedéssel ráhúzható a másik palack palástjának alja (nyilván a talprész levágása után). Kis feszülés nem gond, sőt kifejezetten előnyös a (2) pontban említett „csepegtetős, kapilláris” ragasztás minősége szempontjából. Viszont a túl feszes illesztés kerülendő, mivel nagyobb összeszorító erő hatására a belső palack megroppanhat. Ez olyan deformitást okozhat, mely a ragasztás minőségét – ezzel a légtömörség létrehozását – erősen veszélyeztetheti.

Következő poszt: PET palackok ragasztásának lépései (1. rész)

* Az interneten elérhető megoldásoktól időnként kényszerből (pl. mert itthon beszerezhetetlen anyagra lett volna szükség), máskor meg saját elhatározásból (pl. mert az adott mozzanatra szerintem jobb ötletem volt) eltértem. Ezeket félig-meddig tréfásan copyright karakterrel és a "meghódítandó" ég kékjére utaló háttérszínnel jelölöm.

Az előző posztok röviden bemutatták a vízrakétázás biztonsági vonatkozásait.

Folytassuk!

(1) Nyomásálló „üzemanyagtartály”

A vízrakéta üzemanyaga a víz és a sűrített levegő. Ezt a PET palacknak kell befogadnia. Vízálló PET palack: nem probléma… :) Nyomásálló PET palack (azaz „üzemanyagtartály”): na ez már izgalmasabb…

A nyomásálló „üzemanyagtartály” kisebb rakéta esetén egyetlen PET palack. Nagyobb rakéta nyomásálló „üzemanyagtartálya” több PET palack összeragasztásával készíthető. Térfogata akár 10 liternél is nagyobb lehet. A nyomásálló „üzemanyagtartálynak” kilövéskor a nyomás alatti levegőt és a vizet rövid ideig (max. 1-2 perc) meg kell tartania, majd el kell engednie. A nyomás alatti levegő és víz „üzemanyagtartályt” roppant erővel feszíti. Feladatunk a PET palack megerősítése, hogy az erőhatásokat biztonsággal elviselje.

A szénsavas üdítőitalok PET palackjai korlátozott mértékben eleve nyomásállók, hiszen az üdítőben lévő széndioxid (CO₂) nyomását el kell viselniük. De ez biztonsággal 2-3 bar-nál nem több. Ez gyerekjáték szintű vízrakétához elég, de kicsit is komolyabbhoz kevés…

Kompromisszumos megoldás: önmagában a PET palack csak a gáztömörséget biztosítsa. A mi dolgunk „segíteni” a PET palacknak elviselni a sűrített levegő brutális erőhatásait. Hogyan? A lehetőségekről a következő posztokban írok.

(2) Nyomásállóság mérése

A levegő nyomás elterjedt mértékegysége: bar. Angol nyelvterületen – és a vízrakétás YouTube videók többségén – használatos mértékegység: psi. Átváltás ITT.

(3) Melyik palack legalkalmasabb?

A boltokban sokfajta PET palackos ital kapható. Vízrakétának elvileg bármelyik alkalmas. Ugyanakkor mint ITT írtam: „A kedvező légellenálláshoz a palack ne „dizájnos” legyen. „Unalmas” hengerszimmetrikus legyen.” Ennek oka a légellenállás. Erről bővebben ITT írtam.

A vízrakétának szóba jöhető palackok:

·       Kisebb űrtartalmú vízrakétához: Bomba! energiaital (0,6 liter/palack)

Bomba! energiaital

·       Közepes űrtartalmú vízrakétához: korábban a TESCO literes tejes palackja alkalmas volt, de „továbbfejlesztették”, melynek „eredményeként” a palack korábban sík felületén hornyok jelentek meg. Ezek miatt vízrakéta céljára sokkal kevésbé alkalmas.

·       Nagy űrtartalmú vízrakétához: Lift üdítőital (2 liter/palack)

Lift üdítőtal

·       Szintén nagy űrtartalmú vízrakétához: Queen üdítőital (2,5 liter/palack)

Queen üdítőital

Mindhármuk közös jellemzője: az „unalmas” hengeres forma, de éppen a „csicsa-micsa” mentes sima, egyenes felületük miatt légellenállásuk a lehető legkisebb. Emellett a sík felület palackok egymáshoz illesztéséhez/ragasztásához is előnyös.

Sajnos a palackok minősége nem egyenletes. Előfordul, hogy gyengébb anyagból és/vagy kisebb falvastagsággal gyártják. Ezért pláne fontos a nyomásállóság egyéb eszközökkel (pl. 12. posztban említett bandázsolás) való támogatása.

Vízrakétának kizárólag sérülésmentes palack alkalmas. Egy mélyen karcolt, vagy gyűrt palack nyomásállósága kisebb. Emellett a gyűrt palack hengerszimmetrikussága kisebb, a légellenállása nagyobb.

Vízrakétát lehet egyetlen palackból is készíteni, de komolyabb vízrakétához nagyobb, több összeragasztott palackból álló, nagyobb nyomást is biztonsággal elviselő rakétatest szükséges. A következő posztok megismertetnek a palackok ragasztásának és megerősítésének lehetőségeivel, technikáival.

Következő poszt: Vízrakéta: PET palack ragasztásának alapjai

Az előző posztban a nyomás biztonságos kezelésének előfeltételeiről (nyomáspróba és lefúvató szelep) volt szó. Folytassuk további biztonsági vonatkozásokkal!

(3) Anyaghasználat

Bár drágább, de a biztonság, a robbanásszerű széthasadás megelőzése érdekében célszerű az eredeti Gardena gyártmányú szerelvényeket (csap- és tömlőelemeket), csöveket használni (eredeti Gardena locsolócső 25 bar-ig nyomásálló).

(4) Szem védelme

Egy esetleges közeli robbanásszerű széthasadás, esetleg elszabaduló rakéta szemsérülést is okozhat. A megelőzés módja: munkavédelmi szemüveg.

(5) Fül védelme

Egy esetleges közeli robbanásszerű széthasadás hallássérülést is okozhat. A megelőzés módja: munkavédelmi füldugó.

Munkavédelmi szemüveg és füldugó

(6) Kilövés biztonsága

A biztonságos kilövéshez szükséges feltételek egy része minden esetben betartandó, míg más része a nyomás és a rakéta űrtartalom függvénye.

(6a) Kilövés biztonsága: állandó biztonsági követelmények

(6b) Kilövés biztonsága: egyedi biztonsági követelmények

Nagyobb (>1 liter) űrtartalomú és nagyobb kilövési nyomású (>3 bar) vízrakéta esetén érvényesítendő további követelmények:

(7) Repülésbiztonság

Ismereteim szerint a vízrakétára nincs külön szabályozás. A vízrakéta alapvető fizikai jellemzőiből adódóan alapesetben mind a repülési ideje, mind a repülési magassága erősen korlátos (max. repülési idő: kb. 5 sec, max. repülési magasság: kb. 50 méter).

Megerősített, nagyobb nyomású és méretű, ejtőernyővel is ellátott vízrakétánál a repülési idő max. kb. 30 sec, repülési magasság max. 150 méter lehet. Speciális anyagú, extrém nagy nyomású, speciális felkészültséget és nagyobb ráfordítást igénylő vízrakéta esetén a repülési magasság néhány száz méter lehet.

A vízrakéta is egyfajta „repülőmodell”. De „határeset”… A repülőmodellek alapvető jellemzője a tartós (több perces) repülés, a távirányítású manőverezési képesség. A vízrakéta meghajtott szakasza néhányszor 100 msec, ezt követően a fizika törvényei szerint, ballisztikus pályán, irányítás nélkül repül. Még egy esetleges távirányítású ejtőernyő nyitás sem igazi manőver, hiszen a repülési irány ezzel sem befolyásolható.

Mindezzel együtt a vízrakéta kilövésnél – főleg nagyobb teljesítményű vízrakéta esetén – az előzőekben írtakon túl repülésbiztonsági szempontból is maximális gondossággal kell eljárni.

Következő poszt: Vízrakéta: rakétatest kialakítása

Előző posztban (Vízrakéta: fizikai alapok) írtak alapján elsősorban a sűrített levegő nagy energiatartalma miatt a vízrakétával indokolt észnél lenni… Túlpumpálással még egy ártalmatlannak gondolt szobai permetező is robbanásszerűen szét tud hasadni, ha nincs rajta nyomáshatároló szelep...

(1) Nyomás: nyomáspróba

A biztonságos kilövés alapvető feltétele: a sikeres előzetes nyomáspróba.

A nyomáspróba alapokról ITT írtam.

Miért legyen tele vízzel? Emlékezz a felfújt papírzacskó kidurrantás csattanó hangjára! Kicsit is nagyobb nyomás esetén sokkal-sokkal nagyobbat szól…

Miért kizárólag messziről (min. 5 m)? Mert a nyomáspróba során a PET-palack – ill. az abból készült nyomástartó „üzemanyag” tartály robbanásszerűen széthasadhat. Ez közelről sérülést okozhat.

Robbanásszerű széthasadáskor a rakétatest el is szabadulhat. Ennek megelőzésére célszerű lazán le is kötözni. Lazán, hogy a palacknak legyen tere a nyomás miatti duzzadásra...

A vízzel teletöltött nagyobb rakétát súlya miatt célszerű deszkákból készült „vályúba” fektetve nyomáspróbázni.

Nagyobb vízrakéta nyomáspróbára előkészítve

A nyomáspróbát célszerű videón is rögzíteni, a pillanatnyi nyomásértékeket is rámondva. Hasznos, mert a palack „viselkedését” visszajátszhatóvá, utólag is elemezhetővé teszi.

Vízrakéta modulok nyomáspróbái

A palackok nyomáspróbán megsérült részeit az elemzés után hasznos el is tenni, mert segít a próbák eredményeit utólag is felidézni.

(2) Nyomás: lefúvató szelep

A lefúvatás lehetőségének fontosságáról korábban ITT írtam.

Afontosságát személyes tapasztalat is alátámasztja. Előfordult, hogy a nyomás emelése során az indítóállványon lévő rakéta felől pattogó hang kezdett jönni. Valószínűsíthető volt a rakéta széthasadása. Utóbb a nyomáspróba során ez sajnos be is következett. Az oka egy meggyengült ragasztás volt… A lefúvatásnak köszönhetően a kilövés helyszínén megelőzhető volt a robbanásszerű széthasadás.

Hasonlóan szükség lehet rá, ha nem biztosítható a nyomás alá helyezés, a kilövés biztonsága (pl. elégtelen felügyelet miatt gyerek jut a nyomás alá helyezett vízrakéta közelébe). Ekkor a rakétát lefúvatással azonnal nyomásmentesíteni kell!

Következő poszt: Vízrakéta biztonsága (2. rész)

Előző poszt megkezdte a vízrakéta kapcsán felmerülő fizikai hatások ismertetését. Folytassuk!

(3) Légellenállás

A légellenállás minden levegőben mozgó tárgy mozgását akadályozza. Nagyobb, ha a tárgy sebessége, homlokfelülete, légellenállási együtthatója (alaktényezője) és a levegő sűrűsége nagyobb. Ráadásul a légellenállás a rakéta sebesség négyzetével (!) arányos. Mindezek alapján a rakéta légellenállása nagyobb sebességen rohamosan nő. Szintén nő a nagyobb keresztmetszet és rosszabb alaktényező (pl. nem eléggé sima felület, kiálló alkatrészek) esetén. Viszont érdemes magas hegyek tetején (víz)rakétázni, mert a levegő sűrűsége – így a légellenállás – ott kisebb… :)

A légellenállást csökkenti az áramvonalas forma (az orrkúp és a rakétatest gondos kialakítása, a hengeres formához leginkább közelítő PET palack alkalmazása) és a sima felület (a kiálló alkatrészek kerülése, az egyenetlen felületek szükség szerinti burkolása ragasztó szalaggal).

(4) Röppálya. Repülési szakaszok

a) Indítás

b) Gyorsítás

·       Indítócsöves szakasz* (ún. „fordított pumpa effektus”)

·       Vizes + levegős szakasz, vagy

·       Habosított vizes** szakasz

·       Többlépcsős rakéta esetén lépcsőnkénti gyorsítás

Modellrakéta repülési szakaszai
Forrás: spaceflightsystems.grc.nasa.gov/education/rocket/rktflight.html

c) Szabad emelkedés

d) Holtpont, majd átbillenés emelkedésből ereszkedésbe

e) Ereszkedés

·       Szabadesés

·       Ejtőernyős ereszkedés***(ha van ejtőernyő)

f) Földet érés

* Ha van indítócső
** Ha kilövés habosított vízzel történik
*** Ha van ejtőernyő
Az indítócsőről, a „fordított pumpa effektusról”, a habosított vízről, az ejtőernyőről a későbbi posztokban lesz szó.

(5) Vízrakéta dinamikája

A vízrakétán a repülés különböző szakaszaiban igen jelentős erők ébrednek.

Indításkor a súlyos rakéta (önsúly+víz!) rövid idő alatt akár 100 km/h – nagyobb teljesítményű rakéták esetében akár 200 km/h! – feletti sebességre gyorsul. Az akár 10 g-t is jóval meghaladó gyorsulás miatt különösen fontos a nagy erőhatásnak kitett alkatrészek (pl. vezérsík) megfelelő rögzítése.

A felszálló rakéta súlya a víz kilövellésével hirtelen lecsökken önsúlyra. A súlycsökkenéssel párhuzamosan a hajtóerő is lecsökken, végül nulla lesz.

Felszállás közben a valamely ok miatt esetleg túl korán nyíló ejtőernyő a rakétát erősen megrántja. Egyszerűbb esetben csak az ejtőernyő hasad szét. Súlyosabb esetben az orrkúpot is letépi és annak tartalmával (pl. kamera) együtt lezuhan.

Hiba miatt túl korán nyíló ejtőernyő az orrkúpot letépi…
(Az orrkúp ejtőernyővel épségben földet ért, míg a rakétatest a földet éréskor csúnyán összetört…)

A gyorsítási szakaszban létrejött tehetetlenségi nyomaték a rakétát egészen a repülés legmagasabb pontjáig repíti. Onnan szabadeséssel zuhanni kezd.

A legmagasabb ponton (ill. nem sokkal utána) nyitott ejtőernyő dinamikus hatása nem jelentős. Viszont az ejtőernyőn túl sokáig ereszkedő rakétát a szél akár messze elfújhatja…

Egy túl kései ejtőernyő nyitás esetén a szél rakétát kevésbé tudja messzire fújni, viszont a túl sokáig zuhanó rakéta akár 50 km/h feletti sebességre is felgyorsulhat. A kinyíló ejtőernyő hirtelen és erős rántást, a rakétatest és/vagy az orrkúp és/vagy az ejtőernyő károsodását okozhatja.

Az ejtőernyő nélküli – avagy meghibásodott ejtőernyőjű – rakéta földbe csapódásakor az akár 100 m feletti magasságból történő szabadesés pusztító hatásával kell számolni. Egy dolog, hogy a rakéta – ennek részeként az akár drága elektronika is – kisebb-nagyobb mértékben sérül, de amennyiben a kilövés helye, iránya, az esetleges érdeklődők elhelyezése nem kellő gondossággal történik, akkor a lezuhanó rakéta sérülést is okozhat.

Következő poszt: Vízrakéta biztonsága (1. rész)

A téma, a blog mostantól a Facebook-on keresztül is elérhető.

Az előző posztok bemutatták a vízrakéta alapvető tudnivalóit. Következzenek az izgalmas részletek! Elsőként a vízrakéta fizikája…

(1) Hatás-ellenhatás elv

A hagyományos rakétákat mi hajtja? A kiáramló gáz hajtóereje.

És a vízrakétát? A sűrített levegő által kinyomott víz hajtóereje.

Közös bennük: a hatás-ellenhatás elve (Newton harmadik törvénye: „Minden hatáshoz tartozik egy vele egyenlő nagyságú és ellentétes irányú ellenhatás.”)

A sűrített levegőben tárolt energia a vizet a fúvókán keresztül nagy erővel kifújja, egyben ugyanekkora erővel a rakétát ellentétes irányban hajtja.

Egyszerű szemléltetés: medicinlabda eldobása: a labdát ellököd magadtól, de közben ellentétes irányban te is elmozdulsz (és fenékre is esel, ha nem támasztasz ki a keletkező ellenerő levezetésére).

Hanyatt esés súly ellökése nyomán keletkező erő hatására

A másik példa a tűzoltó tömlő (vagy csak egyszerű locsolócső): jól kinyitott csap esetén a csövet erősen kell fogni, különben a kiáramló víz ereje hanyatt lök, de min. a csövet kitépi a kezedből…

Tűzoltók erőfeszítése fecskendőben keletkező erő kezelésére

Nagyobb tömeg mozgatása nagyobb erőt igényel. Térfogategységnyi víz tömege (azaz sűrűsége) jóval nagyobb, mint a levegőé. Ez magyarázza, hogy a rakéta hajtása önmagában a sűríttet levegővel miért nem elég hatékony. Bár a sűrített levegő energiatároló képessége jó, de kis sűrűsége miatt a rakéta meghajtásra nem elég jó... Viszont: a víz és a sűrített levegő lényegesen jobb kombináció: Ebben egyszerre hasznosítható a víz nagyobb sűrűsége és a sűrített levegő nagyobb energiatároló képessége.

(2) Sűrített levegő energiatartalma

Lássuk az 1. poszt videóban látható rakéta számait!

Önsúly: 0,8 kg. Víz: 1,3 kg. Max. repülési magasság: 144 m.

Gondolod, hogy 2,1 kg tömeget fel tudnál hajítani 144 m magasra? Azaz 50 emeletes (!) ház tetejére?! Ugye nem? Sőt, nemhogy felfelé, de vízszintesen sem tudnád elhajítani 144 m távolságra. Ugyanakkor a sűrített levegő gond nélkül képes rá… Nem is akárhogy… A videón látható rakéta max. sebessége 234 km/h (!) volt…

Elképzelhető, ehhez a PET palackból készülő vízrakétának micsoda energiát kell kordában tartania, majd igen rövid idő alatt leadnia…

Az energiabevitel a nyomás növelése révén történik. A rakéta kilövésekor a sűrített levegőben tárolt energia mozgási energiává alakul át.

A PET palackba nyomott sűrített levegő nagy energiatartalma miatt nagyon is indokolt észnél lenni: a nyomás alatti palack széthasadása robbanásszerű hanggal és sérüléssel is járhat!

További fizikai alapokat lásd következő posztban.