Wasserrakete

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Start einer einfachen Wasserrakete

Eine Wasserrakete funktioniert, wie jede andere Rakete auch, nach dem Rückstoß-Prinzip.

Der Antrieb erfolgt durch einen Wasserstrahl, der unter Druck durch eine Düse gepresst wird und mit einem entgegengesetzten Impuls die Rakete verlässt. Je nach Art der Erzeugung dieses Drucks unterscheidet man Kaltwasserraketen und Heißwasserraketen; letztere werden auch als Dampfdruckraketen bezeichnet. Beiden gemeinsam ist, dass die Antriebsenergie in physikalischer Form mitgeführt wird und nicht wie bei den meisten Raketen als chemische Energie.

Kaltwasserraketen werden in einfacher Form auch als Spielzeug angeboten und können der Demonstration des Raketenprinzips dienen. Heißwasserraketen sind hingegen auch Gegenstand ernsthafterer Forschung und Entwicklung. [1]

Inhaltsverzeichnis

[Bearbeiten] Kaltwasserrakete

Eine einfache Kaltwasserrakete

Eine Kaltwasserrakete ist eine Wasserrakete, bei welcher der teilweise mit Wasser gefüllte Raketenkörper mit Hilfe der darüber befindlichen zuvor verdichteten Luft angetrieben wird. Beim Öffnen des Ventils der Düse tritt das Wasser mit Hilfe der Druckluft aus dem Raketenkörper mit hoher Geschwindigkeit aus und beschleunigt diesen durch seinen Rückstoß.

Kaltwasserraketen werden aufgrund ihrer relativ geringen Leistungsfähigkeit nur als Spielzeug oder als Demonstrationsmodell zur Veranschaulichung des Rückstoßantriebs verwendet.

Wichtig beim Antrieb der Kaltwasserrakete ist das Verhältnis von verdichteter Luft zu Wasser. Die größte Gipfelhöhe erreicht man bei einem Wasser/Luft-Volumenverhältnis von 2 : 3.

Als Spielzeug erhältliche Wasserraketen werden mit einer Fahrradluftpumpe aufgepumpt und können eine Höhe von einigen Dutzend Metern erreichen.

Als Körper zum Selbstbau von Kaltwasserraketen eignen sich PET-Getränkeflaschen. Diese halten teilweise über 8 bar (Einweg-PET-Flaschen) oder sogar bis zu 42 bar (Mehrweg-PET-Flaschen) Überdruck aus. Mit mehreren verlängerten [2] und kombinierten PET-Flaschen (Boostern) [3] werden Höhen von über 190 m [4] erreicht.

Die Rückkehr solcher Raketen aus Einweg-PET-Flaschen ist auch ohne Fallschirm weitgehend gefahrlos, sofern keine massiven Nutzlasten (z.B. Videokamera) transportiert werden. Da der Überdruck in den Flaschen, sowie die Schubkraft und die Beschleunigung beim Start erheblich sind, bleibt der Umgang dennoch gefährlich. Die startende Rakete nimmt eine unkontrollierbare Flugbahn ein und kann beispielsweise auf Zuschauer treffen. Eine Einweg-PET-Flasche entwickelt ohne aufgeschraubte, verengende Düse bei 6 bar 213 Newton Schub und je nach Nutzlast somit eine Startbeschleunigung vom über 15fachen der Erdbeschleunigung, die sich nach wenigen Metern sogar noch verstärkt.

Es existiert eine weltweite Gemeinde von Freunden der Kaltwasserrakete, wozu zweifellos die weltweite Verbreitung der PET-Flaschen beigetragen hat.

[Bearbeiten] Heißwasserrakete

Eine Heißwasserrakete (auch Dampfdruckrakete) bezeichnet eine Wasserrakete, bei der mit Hilfe einer meistens elektrischen Heizung das im Raketenkörper befindliche Wasser auf hohe Temperatur (etwa 250-500 °C) erhitzt wird. Das auf Grund des Drucks im geschlossenen Wassertank flüssig bleibende Wasser (siehe Dampfdrucktabelle) wird zum Starten durch die hierzu mit einem Ventil freigegebene Schubdüse ausgelassen, verdampft dabei in dieser und tritt unter hoher Geschwindigkeit aus der Düse aus. Durch den Rückstoß wird die Rakete entgegen der Ausströmrichtung beschleunigt.
Der Wassertank von Wasserraketen muss hohem Druck und hoher Temperatur standhalten können.

Heißwasserraketen werden gelegentlich als Starthilfsraketen und für Experimentierzwecke verwendet. Sie sind den Kaltwasserraketen überlegen, da die ausgestoßene Masse selbst die Energie enthält und die Schubkraft bis zum "Brennschluss" nahezu konstant bleibt.
Die Leistungsfähigkeit von Raketen mit festen und flüssigen Brennstoffen ist jedoch weitaus höher.

[Bearbeiten] Bauanleitung

Eine Wasserrakete kann selbst gebaut werden, indem man sich eine handelsübliche Kupplung für Gartenschläuche und ihr Gegenstück, eine 1,5 Liter dicke Mehrweg-PET-Getränkeflasche, Winkel, ein Blitzventil und den Aufsatz (Autoventilaufsatz), einen Tennisball und eine Standpumpe besorgt. Der Tennisball wird mit einem geeigneten Kleber (z.B. Heißkleber) oben auf die Getränkeflasche geklebt. In den Deckel der Getränkeflasche wird ein Loch gebohrt, wodurch die erste Ebene in das herausragende Stück der Schlauchkupplung passt. Das herausragende Stück wird gekürzt und anschließend der Durchmesser verjüngt, so dass es von innen in den Deckel passt. In die Schlauchkupplung wird die Mutter des Blitzventils sowie das Blitzventil selbst eingebracht. Von unten wird ein Dichtungsring eingeführt und das „Auto“-Gegenstück angeschraubt. Zwischen dem unteren Ring und der „Gardena-Haupt-Kupplung“ [5] werden die Winkel eingeklemmt. Nun wird die Flasche zu einem Drittel befüllt und auf das Kupplungs-Gegenstück gesteckt. Mit der angeschlossenen Pumpe wird der Überdruck in die Rakete gebracht und schließlich durch entfernen/kippen der Winkel, die Rakete aus der „Gardenakupplung“ zum Start freigegeben. Um einen stabileren Flug zu erreichen, sollten zusätzlich auch Flossen/Leitflügel (z.B. aus Tetrapacks) an die Rakete geklebt werden.

[Bearbeiten] Fallschirm

Für größere Wasserraketen mit Elektronik, wie für Höhenmessung (Altimeter) [6] , Mini-Videokamera und Batterie, empfiehlt es sich auch einen Fallschirm einzubauen. Das Problem des richtigen Timings zum Öffnen des Fallschirm wird mit verschiedenen Lösungen von Federwerken aus Aufziehspielzeugen über Zeitschaltuhren bis Servo-Auslösung durch „Flightcomputern“ [7] (mit NE555-Timer) erreicht. [8]

[Bearbeiten] Rekorde


[Bearbeiten] Siehe auch

[Bearbeiten] Einzelnachweise

  1. ↑ AQUARIUS Heißwasserraketen-Projekte
  2. ↑ PET-Flaschen Verlängerung durch Kleben YouTube-Video
  3. ↑ Gigant Water Rocket 2008 YouTube-Video
  4. ↑ YouTube-Video Wasserrakete mit 194 m Höhenrekord (637 feet)
  5. ↑ Gardena-Kupplung
  6. ↑ Bild eines „Minialt“-Höhenmessers
  7. ↑ Water Rocket Super Computer
  8. ↑ elektronische Fallschirmöffnung YouTube-Video
  9. ↑ The Water Rocket Achievement World Record Association

[Bearbeiten] Weblinks

Von „http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserrakete“
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