Su roketi

Bir su roketi veya hidropnömatik roket , su ve basınçlı hava kullanılarak reaksiyonla hareket ettirilen bir PET şişeden oluşan bir uçan makinedir . Bu makineler 400 km/s hızı ve 100 metre irtifayı geçebiliyor . Fırlatmaları, bu amaç için üretilmiş bir fırlatma üssünün (veya fırlatma rampasının) kullanılmasını gerektirir. Eğitimsel erdemleri ve muhteşem yanı nedeniyle su roketlerinin yapımı, okullarda ve tatil merkezlerinde sıklıkla uygulanan bir aktivitedir.

Prensip

Bir su roketinin tahriki, iyi bilinen etki-tepki ilkesine dayanır : belirli bir kütle (burada su kütlesi) bir kaptan şiddetle fırlatıldığında, ters yönde bir tepki kuvveti yaratılır. Ariane gibi roketler de aynı prensiple hareket eder, ancak bu cihazların bir su kütlesi yerine bir miktar yanan gaz çıkarması dışında.

Su roketlerinde, fırlatılacak kütle bu nedenle sudur, tamamen nötr bir sıvıdır ve enerjiden yoksundur. Bu suyu dışarı atmanın yolu kimyasal bir reaksiyon değil, kabın içindeki havanın basınçlandırılmasıdır. Bu kap, bir ön kalıptan üflemeli kalıplama ile oluşturulmuş basit bir PET şişedir . Güvenlik nedenleriyle, yüksek iç basınca dayanabilmesi için bu şişenin PET'ten yapılmış olması önemlidir.

Roketteki hava basıncı ne kadar yüksek olursa, su o kadar hızlı püskürtülür ve dolayısıyla daha az sürse bile reaksiyon kuvveti o kadar büyük olur.

Pratikte, bir su roketinin tahrik aşaması genellikle çok kısadır (tipik bir 1.5 L roket için saniyenin onda biri kadar). Ancak bu itici aşamadan sonra su roketi , havanın ağırlığına ve direncine rağmen kazandığı kinetik enerji sayesinde yükselişine devam eder .

Tipik bir roket fırlatma protokolü aşağıdaki gibidir:

%30 ila %40 su ile doldurulmuş roket fırlatma rampasına yerleştirilir .
Silindirdeki hava daha sonra genellikle bir pnömatik pompa kullanılarak ( bir okul ortamında 5.000 hPa'ya , yani eski ünitelerde 5 bar veya 5 Atmosfere ve 8000 hPa'ya kadar ) basınçlandırılır . Roket patlaması riski nedeniyle, pompalayan kişinin de güvenli bir mesafede (en az 5 m) olması önemlidir, bu da pompa hortumunun uzatılması gerektiği anlamına gelir. Diğer güvenlik nedenlerinden dolayı, fırlatma rampası, uçuşu halktan uzağa yönlendirmek için hafifçe eğimli olmalıdır (ikincisi dik ve dikkatli, küçük çocuklar ebeveynlerinin kollarında kalmalıdır).
Doğru basınca ulaşıldığında sesli olarak geri sayım yapılır (Üç! ... İki! ... Bir! ... Su !) Ve roket serbest bırakılır.

H + 30ms su roketi fırlatma.
H + 90ms.
H + 150ms.

Güvenlik önlemleri

Su roketleri, basit güvenlik önlemleri alınmadığında ciddi yaralanmalara neden olabilecek yüksek enerji konsantre cihazlardır.

Bu nedenle, roketin basınçlandırılması ve kalkışı sırasında fırlatma rampasının 10 metre yakınında hiç kimsenin bulunmaması tavsiye edilir.

Roketi monte etmeden önce PET şişenin sağlamlığının test edilmesi şiddetle tavsiye edilir. Bunu yapmak için, şişeyi ağzına kadar suyla doldurun ve öngörülen basınca kadar şişirin. Bu nedenle, bir patlama durumunda, çok az basınçlı hava olduğundan, parlama daha düşük olacaktır (örneğin, lokomotiflerin buhar kazanlarının iyi performansını bu şekilde kontrol ettik ve hala kontrol ediyoruz).

Bir manometre pompası ve uzun bir hortum kullanmalısınız.

Bir roketin bileşenleri

Bir su roketi birbirinden çok farklı 4 bölümden oluşur:

savaş başlığı; roketimizin ucu, estetiği ve özellikle aerodinamiği geliştirmek için kullanışlılığı olan bir başlık veya savaş başlığından (daha askeri tanım) oluşur. Savaş başlığı tercihen, balistik temel ilkesi nedeniyle roketin yörüngesini stabilize etmek için bir yük içerecektir, yani "ön" daha ağır olan bir mermi (yani roketlerimiz için "yukarı") daha kararlı olacaktır. , aerodinamik olarak konuşursak.
Bir savaş uçağının veya Concorde'unki gibi keskin bir profil, bize apriori olarak en iyisi gibi görünüyor , hızı sesin çok altında kalan FHP'miz (hidropnömatik roket) için işe yaramaz. Ancak bu başlık, roketin yere sorunsuz bir şekilde dönmesini sağlayacak bir cihaz, örneğin bir paraşüt de içerebilir.
Gövde, FHP'nin ana elemanıdır, çünkü bir rezervuarın yanı sıra basıncı artırmak ve nozuldan suyu dışarı atmak için bir oda görevi görecektir.
Meme, şişenin boynudur; tahrik sırasında su akışını kontrol etmeyi mümkün kılar.
Kuyruk, mümkün aerodinamik itme merkezi "indirme" (ya da kütle merkezinden hareketli) bizim FHP kararlı hale getirmektedir. Düşük hava direnci sağlamak için aerodinamik olmaları, ancak yeterli kaldırma oluşturacak kadar büyük olmaları gerekir. Bizim seviyemizde elektronik bir sistem tarafından sürekli kontrol edilen bir kanatçık sistemi kurmak neredeyse imkansızdır çünkü böyle bir sistem ağır, hantal ve karmaşık olacaktır. Roket stabilitesi (su veya ateş ) için roketin aerodinamik stabilitesi ayrıntılı makalesine bakın .

Minimum roket

Basit bir PET şişe kendi içinde bir su roketi oluşturarak çok büyük bir itici gücün varlığının altını çizmeyi mümkün kılar. Bununla birlikte, bu basit şişe aerodinamik olarak kararsız olduğunu kanıtlayacaktır: dönmeye başlayacak, böylece fazla irtifa kazanmayacaktır.

Stabil hale getirmek için rokete bir kuyruk (3 veya 4 kanattan oluşan) eklemeniz gerekir . İyi boyutlu kanatlara sahip 1,5 litrelik bir roket, 60 metre irtifayı kolayca geçebilir.

rezervuar

Su roketi tankı, şişenin/şişelerin iç hacmidir.

Birkaç silindir elemanını bir araya getirerek roket tankının hacmini artırmak mümkündür. Bu, yüksek fırlatma basıncı altında sızıntıları ve yırtılmaları önleyen bir yapıştırma gerektirir. Genellikle bu tip yapıştırma için kullanılan poliüretan yapıştırıcı , iyi sızdırmazlık, basınca karşı iyi direnç ve ayrıca zemine belirli dönüşlerin şiddetine dayanmak için gerekli esnekliği sağlar.

Bazı gelişmiş su roketleri, her biri çeşitli mekanizmalar aracılığıyla sırayla tetiklenen birkaç aşamaya sahiptir.

Kuyruk (aileronlar)

Kuyruk (3 ya da 4 kanatlardan oluşan) roket performansı üzerinde önemli bir etkisi vardır. Yörüngesinin aerodinamik stabilizasyonuna izin verir: bu aerodinamik stabilizasyon olmadan, roketin uçuşu bir dizi baştan sona indirgenir, bu akrobatik figürler onu büyük ölçüde yavaşlatır.

Kuyruk kanatçıkları uygun boyutta olmalı, ağırlık merkezinin altında (aslında mümkün olduğunca ağırlık merkezinin altında) bulunmalı ve roket gövdesine güvenli bir şekilde bağlanmalıdır. Çok büyük kanatçıklar aşırı stabilite sorununa neden olur ve çok küçük kanatçıklar roketi yeterince stabilize etmez (yörüngesi kuyruk-kuyruk olur).

Kompakt diskten yapılmış aileronlar .

yük

Yük, roketin uçağa aldığı ve çalışması için doğrudan kullanılmayan şeyler kümesidir. Küçük bir kamera veya fotoğrafik bir cihaz, veri yakalama araçları (ivme, hız, irtifa ...) veya başka herhangi bir şey olabilir.

kurtarma sistemi

Bir su roketi yeterince ilerlediğinde, roket yapımcısı roketi ve/veya araçtaki teçhizatı hasar görmeden kurtarmak ister. Bunun için, rolü roketin düşen hızını yavaşlatmak olan bir kurtarma sistemi kullanıyoruz. Düşme hızı ne kadar yavaş olursa, zemine olan darbe o kadar az şiddetli olur.

Oldukça yenilikçi başka teknikler olmasına rağmen en çok kullanılan sistem paraşüttür . Genellikle naylon kanvastan veya çöp torbasından yapılır. Bir ip (veya elastik bir kordon), roketi paraşütün hatlarına bağlar.

İşin zor yanı, güvenilir bir paraşüt tetiği yaratmaktır. Paraşüt aslında uçuşun yükselme aşamasında rokete kilitlenmeli ve yalnızca düşüş sırasında (veya daha iyisi roketin zirvesinde) açılmalıdır.

Sadeliği ve güvenilirliği değiştirmenin çeşitli popüler yöntemleri vardır:

"Ultra Simple Parachute Release SYStem"in kısaltması olan "sylapus" yöntemi olarak adlandırılan bu yöntem, roket tepe noktasında döndürüldüğünde ataleti kullanır, böylece kaplama roketin gövdesinden ayrılarak paraşütü serbest bırakır. Bu yöntemin gerçekleştirilmesi kolaydır. Sadece dikey çekimlerde etkili olma dezavantajına sahiptir.

bir "tomy zamanlayıcı" mekanik geciktirici ile (küçük reklam oyuncaklarında kullanılan saat mekanizması). Bu mekanizmalar taş şeker kadar büyüktür ve bir tuzak kapısının açılmasını tetikleyecek kadar güçlüdür. Yandaki videoda, üretici bu zamanlayıcıyı çok kısa bir süreye ayarlamıştır : Bu açılış sırasında roketin çok yüksek hızı nedeniyle, açıldığında belirli sayıda paraşüt hattı kopmuştur).
roket hız kaybettiğinde açılacak olan rokete karşı bastırılan bir kanat ile (bir lastik bant çekerek), böylece paraşütü serbest bırakır.
radyo kontrollü sistem
veya "planör" kanatçıkları kullanarak: kalkış sırasında rokete takılırlar ve iniş sırasında roketin havada durmasını sağlarlar.

Bir su roketinin uçuşu

Basit bir su roketinin (tek kademeli) uçuş aşamaları aşağıdaki gibidir:

Fırlatma tüpünü kullanarak tahrik (varsa)
Suyun püskürtülmesiyle tahrik
Hava fırlatma ile tahrik
Tahriksiz çıkış ( yerçekimi ve sürüklenme nedeniyle yavaşlama )
Zirveye ulaşmak (maksimum irtifa, sıfır dikey hız)
Yere düşme (paraşütle frenlenmiş veya frenlenmemiş)

Tahrik, uçuşun sadece çok kısa bir kısmıdır.

Karşıdaki animasyonda, itişin sonunda belirli bir miktarda suyun, yukarı doğru olan roketin mutlak anlık hızından daha az nispi bir aşağı hız ile roketten püskürtüldüğünü not ediyoruz: bu su, hareketinden sonra yükselmeye devam edecek şekildedir. fırlatma. ("dokunarak" diğer bilgileri içeren orijinal dosyaya bakın)

Başlatma üssü

Fırlatma rampası veya ateşleme noktası roket göndermek için gereklidir. Basınç vermek, kalkış açısını ayarlamak ve roketlerin kontrollü (ve zamansız olmayan) kalkışını sağlamak için kullanılır. Fırlatma üslerinin iki ana ailesi vardır: "tam boyunlu" olarak adlandırılanlar ve "bahçe hortumu bağlantılı" olanlar. Bu sistemlerin her birinin kendi avantajları ve dezavantajları vardır. Bu iki tip atış noktası için planlar , Planète-Sciences Espace'in "Su roketleri" belgesinde bulunabilir . (Sadece zamansız kalkış sağlayan) daha basit bir model, bir oluşmaktadır mantar sağlanmalıdır ile valf arasında , hava bölmesinin .

Temel "bahçe bağlantısı"

"Bahçe hortumu bağlantısı" tipi bir atış poligonu üretmenin en yaygın yöntemi, bir dişi bahçe hortumu bağlantı elemanını, hızlı açılan, çekerek serbest bırakılan tipte, sabit bir desteğe veya mümkünse döndürerek güvenli bir şekilde bağlamaktır . Erkek kısım şişenin boynuna sıkıca oturtulur ve ağızlık olur . Bunu yapmanın en kolay yolu, eğeleme ile küçültülmüş erkek konektörü yerleştirmek için şişe kapağını delmektir. Dişi konektöre beş metrelik bir hortum takılır ve ucunda pompanın bağlanmasına ve basıncın korunmasına izin veren bir bisiklet valfi ile kapatılır. Roket daha sonra bağlantıya uyarlanmış bir ip çekilerek serbest bırakılır.

PVC dirsekler (destek yapmak için), bahçe hortumu takma mekanizması (basınçlama sırasında şişeyi yerinde tutmak için) ve bir fren, bisiklet (atışı tetiklemek için) ile çok daha güvenilir ve sağlam bir fırlatma rampası yapılabilir.

"Bahçeye uygun" bir ateşleme noktası ve bir roket üzerindeki erkek konektör örneği

Bununla birlikte, "bahçe hortumu bağlantılı" bu tür fırlatma tabanının bir dezavantajı vardır: herhangi bir nedenle roketi kaybederseniz, erkek kısmı (veya nozulu) da kaybedersiniz.

"Tam boyun" tabanı

Bu tip ateşleme noktası ile şişenin boynu doğrudan meme görevi görür . Bu durumda itme kuvveti daha güçlüdür, ancak daha büyük çap nedeniyle "bahçe bağlantısı" sistemlerinden daha kısadır.

Bu tip fırlatma rampasında, basınçlandırma sırasında ve kullanıcı roket serbest bırakma mekanizmasını etkinleştirene kadar (çoğu zaman, fırlatma rampasında roketi sıkıca fırlatma rampası üzerinde tutan bir sınırlama (veya sınırlama ) sistemi oluşturmak mümkündür ve genellikle arzu edilir . ip çekerek). Böyle bir kontrollü serbest bırakma ve kısıtlama sistemi, yüksek basınçlara (4 veya 5 bar'dan daha büyük) ulaşmayı mümkün kılar ve kalkış anının kontrolünü (geri sayım ile) verir, bu da fırlatma dramaturjisi için çok faydalıdır.

Soldaki karşıdaki animasyon, Rilsan bağlantı korollu bir sınırlama sistemine bir örnek verir : Roketin serbest bırakılması, kontrol halkasının indirilmesiyle elde edilir . Basınçlandırma için gerekli olan sıkılık burada kauçuk bir tabure ayak ucu kullanılarak elde edilir.

Aşağıdaki sol tarafta, geniş bir durdurucu çekimin iki görüntüsünü görüyoruz : Bu geniş durdurucu, geri sayımın sonuna kadar konumunda tutulan güçlü bir yatay kol tarafından sıkıştırılıyor.

Sağda, Rilsan bağlantılarının bir korolası ile bir ateşleme noktasının iki görüntüsü vardır : bu Rilsan bağlantıları , bir kayar halka (veya kontrol halkası , gri renkte) tarafından yerinde tutulur . İndirildiğinde (fırlatma ipi üzerindeki hareketle), Rilsan bağlantıları kenara çekilebilir ve roket havalanır. Böyle bir korolla bağlantı sisteminde , sızdırmazlık (su ve hava) ek bir cihazla (örneğin O-ringler) sağlanmalıdır.

Kurma pozisyonunda roket dolgusunda ateşleme yok
Su roketleri için roket fırlatma rampası
Başka bir eğimli fırlatma rampasının detayı

İki tip fırlatma rampası (notlu resimler): Genişleyen fiş ve Rilsan bağlantı corole (dahili fırlatma tüpü ile)

Dahili fırlatma tüpü

Dahili bir fırlatma borusu, fırlatma tabanına eklenen dikey bir borudur. Bu tüp, roket fırlatma konumundayken boyuna girer ve bu nedenle dahili bir fırlatma rampası olarak kabul edilebilir.

Bu sistem temel olarak iki önemli avantaj sunar:

Yörüngenin başlangıcında roketin rehberliği.
Roketin piston etkisiyle ilk itiş . Bu tip piston tahriki , su tüketimi olmadan (ancak belirli bir hava tüketimi ile) gerçekleşir.

Tüpün çapı ve uzunluğu verimliliğini belirler. Yukarıdaki MiniJab'in kalkış animasyonunda bu dahili fırlatma tüpünü görebiliriz.

Denklemlerdeki su roketi

Su roketlerinin (ve hatta genel olarak roketlerin) nasıl çalıştığına dair sezgisel bir açıklamaya çok sık rastlanır ; bu, bir basınçlı tankın ağzının açılmasının iç basınç kuvvetleri arasında bir dengesizlik oluşturduğunu ve bunun sonucunda da bir itici kuvvet oluşturduğunu söyler. Bu açıklama , sezgisel fakat su roket için, sadece yarım itme kuvvetinin olduğu, fark yok , böylece iç basınç ve bir egzoz memesinin kesiti. ${\ displaystyle PS_ {tuy}}$ $P$ ${\ displaystyle S_ {tuy}}$

Gerçekte, bir su roketinin itici gücü iki katı değerindedir (yani:) . Bu bariz çelişkiyi, nozül yakınındaki suyun statik basıncının belirli bir düşüşe uğradığını gözlemleyerek açıklayabiliriz (Bernoulli teoreminin uygulanmasında ). Bu Bernoulli etkisi bu nedenle "kuvvetin gizli kısmından" sorumludur. ${\ displaystyle 2PS_ {tuy}}$

Roketin uçuşunu tam olarak tanımlamak için karmaşık akışkanlar mekaniği denklemlerine başvurmak gerekir, ancak burada amaç mümkün olduğu kadar basit bir biçimde fiziksel yasalarla temel bir teorik modelle gerçeğe mümkün olduğunca yaklaşmak.

tanımlarız:

${\ görüntü stili m_ {1} (t)}$ : roketteki su kütlesi (fırlatılacak kütle)

$m_0$ : boş roketin kütlesi

$v (t)$ : roketin yere göre hızı

$v_e$ : su püskürtme hızı (aşağıda, suyun püskürtülmesiyle tahrik aşamasında sabit kabul edilen, gerçeklikten oldukça uzak ancak ilk yaklaşmaya izin veren)

$S$ : basitleştirmek için sabit kabul edilen su akış hızı

$s$ : roket memesinin bölümü

$S$ : roket tankının büyük bölümü (suyun serbest yüzeyinde)

$r$ : roket memesinin yarıçapı

$$$ : roket tankının büyük bölümünün yarıçapı (serbest su yüzeyinde)

$\ rho$ : suyun yoğunluğu

Momentumun korunması:

O zaman : $t$ ${\ displaystyle p (t) = \ sol (m_ {1} (t) + m_ {0} \ sağ) \ cdot v (t)}$

O zaman : ${\ görüntü stili t + dt}$ ${\ displaystyle p (t + dt) = (m_ {0} + m_ {1} (t + dt)) \ cdot v (t + dt) + (m_ {1} (t + dt) -m_ {1} (t)) \ cdot (v (t) -v_ {e})}$

${\ displaystyle dp = m_ {0} \ cdot dv + m_ {1} \ cdot dv-dm_ {1} \ cdot v_ {e}}$

Son olarak : (1) ${\ displaystyle dp = (m_ {0} + m_ {1}) \ cdot dv-dm_ {1} \ cdot v_ {e}}$

Sıkıştırılamaz bir akışkan için maddenin korunumu

${\ displaystyle Q = v_ {e} \ cdot s}$

${\ displaystyle m_ {1} (t) = m_ {1} (0) -Q \ cdot \ rho \ cdot t}$

${\ displaystyle m_ {1} (t) = m_ {1} (0) -v_ {e} \ cdot s \ cdot \ rho \ cdot t}$ : (2)

ve ${\ displaystyle {\ frac {dm_ {1}} {dt}} = - v_ {e} \ cdot s \ cdot \ rho}$

Bernoulli teoremi ile deşarjın hesaplanması

${\ displaystyle P_ {a} + \ rho \ cdot \ sol (g + {\ frac {dv} {dt}} \ sağ) \ cdot z (a) + {\ frac {1} {2}} \ cdot \ rho \ cdot v (a) ^ {2} = P_ {b} + \ rho \ cdot \ sol (g + {\ frac {dv} {dt}} \ sağ) \ cdot z (b) + {\ frac { 1} {2}} \ cdot \ rho \ cdot v (b) ^ {2}}$

Bu yasa yalnızca laminer koşullarda geçerlidir, burada durum böyle değildir, ancak başka seçeneğimiz de yoktur.

Bunu yaklaşık olarak bilerek , mertebesinde olan önündeki terimi ihmal edebiliriz . Buna ikna olmak için şunları alacağız : ${\ görüntü stili z (b) = 20cm}$ ${\ displaystyle \ rho \ cdot \ sol (g + {\ frac {dv} {dt}} \ sağ) \ cdot z (b)}$ $P$ ${\ displaystyle 2 \ cdot 10 ^ {5} Pa}$ ${\ textstyle g + {\ frac {dv} {dt}} = 100}$ ${\ displaystyle 100 \ kere 1000 \ kere 0,2 = 2 \ cdot 10 ^ {4} Pa}$

Dolayısıyla bu terim ihmal edilebilir, ancak dardır.

Biz ölçmek = 5.03e-2 yakın 3-4 m m ve en yakın 1-4 m = 4.5e-3 m. Gibi , olduğu sonucunu elde önünde önemsiz $$$ $r$ ${\ displaystyle s \ kez v (a) = S \ kez v (b) = Q}$ ${\ metin stili v (b) ^ {2}}$ ${\ metin stili v (a) ^ {2}}$

Geriye kalır: sırasıyla iç basınç ve çıkıştaki basınç nerede ve eşittir . Yani : (3) ${\ displaystyle P_ {b} -P_ {a} = {\ frac {1} {2}} \ cdot \ rho \ cdot v (a) ^ {2}}$ ${\ displaystyle P-P_ {o} = {\ frac {1} {2}} \ cdot \ rho \ cdot v_ {e} ^ {2}}$ $P$ $P_o$ ${\ displaystyle v_ {e} = {\ sqrt {2 \ cdot {\ frac {P-P_ {o}} {\ rho}}}}}$

Dinamiğin temel ilkesi:

${\ displaystyle {\ frac {dp} {dt}} = (m_ {0} + m_ {1} (t)) \ cdot g}$

Oz ekseninde yukarıya doğru projeksiyon yaparak:

${\ displaystyle (m_ {0} + m_ {1} (t)) \ cdot {\ frac {dv} {dt}} + {\ frac {dm_ {1}} {dt}} \ cdot v_ {e} = - (m_ {0} + m_ {1} (t)) \ cdot g}$

${\ displaystyle (m_ {0} + m_ {1} (t)) \ cdot {\ frac {dv} {dt}} = - (m_ {0} + m_ {1} (t)) \ cdot g- { \ frac {dm_ {1}} {dt}} \ cdot v_ {e}}$ ile ${\ metin stili {\ frac {dm_ {1}} {dt}} <0}$

${\ displaystyle {\ frac {dv} {dt}} = - g - {\ frac {dm_ {1}} {dt}} \ cdot {\ frac {v_ {e}} {m_ {0} + m_ {1 } (t)}}}$

Kullanıldığı (2) : : (2) ${\ displaystyle m_ {1} (t) = m_ {1} (0) -v_ {e} \ cdot s \ cdot \ rho \ cdot t}$

ve ${\ displaystyle {\ frac {dm_ {1}} {dt}} = - v_ {e} \ cdot s \ cdot \ rho}$

${\ displaystyle {\ frac {dv} {dt}} = - g + {\ frac {v_ {e} ^ {2} \ cdot s \ cdot \ rho} {m_ {0} + m_ {1} (0) - v_ {e} \ cdot s \ cdot \ rho \ cdot t}}}$

Dolu roketin ilk kütlesini alırsak : ${\ görüntü stili M_ {0} = m_ {0} + m_ {1} (0)}$

${\ displaystyle {\ frac {dv} {dt}} = {\ frac {v_ {e}} {{\ frac {M_ {0}} {v_ {e} \ cdot s \ cdot \ rho}} - t} } -g}$

ile entegre ederek elde ederiz : $v (t)$ ${\ görüntü stili v (0) = 0}$

${\ displaystyle v (t) = - v_ {e} \ cdot \ ln \ sol (1 - {\ frac {\ rho \ cdot s \ cdot v_ {e} \ cdot t} {M_ {0}}} \ sağ ) -g \ cdot t}$

Şunların entegrasyonu ile verir : $v (t)$ ${\ görüntü stili z (0) = 0}$

${\ displaystyle z (t) = v_ {e} \ cdot t \ cdot \ sol (1- \ ln \ sol (1 - {\ frac {\ rho \ cdot s \ cdot v_ {e} \ cdot t}) {M_ {0}}} \ sağ) \ sağ) + {\ frac {M_ {0}} {\ rho \ cdot S}} \ cdot \ ln \ sol (1 - {\ frac {\ rho \ cdot s \ cdot v_) {e} \ cdot t} {M_ {0}}} \ sağ) - {\ frac {1} {2}} g \ cdot t ^ {2}}$

Bu denklemler suyun püskürtülme aşaması ile ilgilidir ve ihmal edilen unsurlar dikkate alınarak daha da ileriye götürülebilir ancak bu daha ileri düzeyde bilgi gerektirir.

Başlangıç basıncının ve su hacminin etkisinin derinlemesine incelenmesi

Sayfada yukarıda önerilen denklemleri inceleyerek şunları kullanırız: ${\ displaystyle v (t) = - v_ {e} \ cdot \ ln \ sol (1 - {\ frac {\ rho \ cdot s \ cdot v_ {e} \ cdot t} {M_ {0}}} \ sağ ) -g \ cdot t}$

Buna göre roketin hızını anlamak için suyun fırlatma hızını incelemek yeterlidir. Roketi sabitleyerek, fırlatma hızını gözlemleyebilir ve böylece kalkıştaki ilk basıncın veya ilk su hacminin etkisinin ne olduğunu daha kesin olarak inceleyebiliriz.

Araştırma yapıldığında roketin hızının basınçla lineer olarak değişmediği ortaya çıktı.

Not: bu çalışma, yalnızca su püskürtme aşamasını ( sulu faz veya tahrik ) dikkate alır ve sevkin sonunda havanın fırlamasına bağlı olarak tahrike katkıyı ( gaz fazı veya tahrik ) dikkate almaz .

Şuna da bakın:

Dahili bağlantılar

Su motoru . Su bir katkı maddesi veya bir enerji kaynağı olduğunda.
Sodyum Bikarbonat Roketi veya VBS Roketi veya Kimyasal Roket.
PET malzeme .
PET şişelerin enjeksiyon kalıplama ve şişirme kalıplama .

Dış bağlantılar

bibliyografya

Ivan Lanoë, Build and Launch Water Rockets , Dunod , Paris, 2003 ( ISBN 2-10-006988-8 ) .
Cedric J. Gommes, Su roketlerinin daha kapsamlı bir analizi: bir soda şişesinde nemli adiyabatlar, geçici akışlar ve atalet kuvvetleri , American Journal of Physics 78, 236 (2010).

Notlar ve referanslar

14 Haziran 2007 dünya irtifa rekoru 625.155 7 metredir. WRN.com'a bakın (içinde) .
"Her zaman bir su roketinden 5 m'den, hatta 10 m'den daha uzakta ve fırlatma ekseninin arkasında veya açıkçası planlanan yörüngenin yanında (en az 10 m ) durun . "
da güvenlik dosyasına bakın “ planete-sciences.org ” site ( Arşiv • wikiwix • Archive.is • Google • Ne yapmalı? ) .
http://fuzeao.free.fr/fus_example_bietage.htm .
üzerinde kararlılık hava rüzgara çok hassas roket yapar; böylece dengesiz roket hava rüzgarıyla yüzleşmek için uzanma eğiliminde olacaktır.
Bir su roketinin uçuşunu nicel olarak görselleştirmek için Dean Wheeler (in) simülatörünü ziyaret edin .
Plastik talaşların doğada bozunmasının birkaç on yıl alacağını unutmayın (bu süreçte çok sayıda böceği zehirlemeden değil). Sonuç olarak, dosyalama işi atölyede yapılmalı ve dosyalar süpürülerek çöp kutusuna atılmalıdır.
Rilsan, naylona yakın bir poliamid plastiktir.