Wasserrakete

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Start einer einfachen Wasserrakete

Eine Wasserrakete ist eine Rakete, die Wasser ausstößt und ihre Energie in Form von Druckluft oder heißem Wasser mitführt.

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, dienen zur Demonstration des Raketenprinzips und finden vor allem im Freizeitbereich Anwendung. Heißwasserraketen sind vor allem in der universitären Forschung und Entwicklung anzutreffen.[1]

Kaltwasserrakete[Bearbeiten]

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 Freigeben 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 geringeren Leistungsfähigkeit vor allem im Freizeitbereich als Hobby oder im Schulunterricht 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 1 : 3.

Als Modellaufbau- und Spielzeugartikel erhältliche Wasserraketen werden mit einer Fahrradluftpumpe aufgepumpt und können eine Höhe von einigen Dutzend Metern erreichen. Für Einsteiger und Hobbyflieger gibt es bereits halbfertige Bausätze meist asiatischer Hersteller.[2]

Als Druckkörper zum Selbstbau von Kaltwasserraketen eignen sich PET-Getränkeflaschen. Diese halten teilweise über 8 bar (Einweg-PET-Flaschen) oder sogar bis zu 20 bar (Berstdruck) (Mehrweg-PET-Flaschen) Überdruck aus. Mit mehreren verlängerten[3] und kombinierten PET-Flaschen (Boostern)[4] werden Höhen von über 190 m erreicht.

Die Rückkehr solcher Raketen aus Einweg-PET-Flaschen ist auch ohne Fallschirm weitgehend gefahrlos, sofern keine massiven Nutzlasten 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 nach wenigen Metern sogar noch steigt.

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

Bauweise[Bearbeiten]

Eine Kaltwasserrakete kann aus einer PET-Flasche selbst gebaut werden. Es werden Einwegflaschen, aber auch die dickwandigeren Mehrweg-PET-Getränkeflaschen verwendet. Als Startmechanismus wird häufig eine Steckkupplung für Gartenschläuche und ihr Gegenstück verwendet.[5] Im Internet findet sich eine Vielzahl Bauanleitungen für Raketen und weitere Startmechanismen. So werden mit Zwischenstücken verlängerte Raketen oder auch mehrstufige Modelle beschrieben.

Zur Erhöhung der Druckfestigkeit werden Umwicklungen der zylindrischen Abschnitte der PET-Flaschen beschrieben. Zur Komprimierung der Luft werden Hand-Luftpumpen oder Kompressoren verwendet.

Um einen stabileren Flug zu erreichen, werden zusätzlich Flossen/Leitflügel an die Rakete geklebt, die teilweise durch Schrägstellung einen stabilisierenden Drall bewirken.

Der vorausfliegende Boden der Flasche ist zuweilen (insbesondere bei den schweren Mehrweg-PET-Flaschen) mit einem halbierten Tennisball gegen zu harten Aufprall geschützt.

Heißwasserrakete[Bearbeiten]

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[6] 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.

Rückhol-/Bergungssysteme[Bearbeiten]

Für größere Wasserraketen oder deren Nutzlasten empfiehlt es sich, einen Fallschirm einzubauen. Das ist aus Gründen der Sicherheit und der Werthaltigkeit nötig, zum Beispiel, wenn Elektronik (Höhenmessung / Altimeter),[7] Videokamera und Batterien mitgeführt werden.

Das Auslösen des Fallschirm wird zum Beispiel mit Federwerken aus Aufziehspielzeugen (Tommy Timer), über Zeitschaltuhren oder einer Servo-Auslösung durch einen Mikrocontroller[8] erreicht.[9]

Natürlich sind je nach Masse und Wert auch alle anderen üblichen Bergungssysteme[10] möglich, wie u. a. Schwenkflügel, Raketengleiter, Flatterband.

Rekorde[Bearbeiten]

  • Das Modell „X12“[11] erreichte am 14. Juni 2007 630,33 m (2.068 feet) Höhe. Das Modell gehört zur sogenannten Klasse A (einstufig, Kaltwasserrakete, Luft als komprimiertes Medium).[12]

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Wasserraketen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. AQUARIUS Heißwasserraketen-Projekte
  2. Koreanische Wasserrakete "Shootinger"
  3. PET-Flaschen Verlängerung durch Kleben auf YouTube
  4. Gigant Water Rocket 2008 auf YouTube
  5. Gardena-Kupplung
  6. Bild eines „Minialt“-Höhenmessers
  7. Water Rocket Super Computer
  8. elektronische Fallschirmöffnung auf YouTube
  9. hgv-raketen.de (PDF; 316 kB)
  10. uswaterrockets.com
  11. The Water Rocket Achievement World Record Association