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Das erstaunliche Prinzip der Wasserraketen: Warum kann Wasser Raketen höher fliegen lassen?
Eine Wasserrakete ist eine Modellrakete, die Wasser als reaktiven Treibstoff verwendet. Sie nutzt komprimiertes Gas, um Wasser herauszudrücken und so Schub zu erzeugen. Das Funktionsprinzip dieser Rakete leitet sich aus dem dritten Newtonschen Bewegungsgesetz ab. Wenn auf ein Objekt eine Kraft einwirkt, erzeugt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktionskraft. Wasserraketen-Enthusiasten verwenden oft Plastikflaschen als Druckbehälter und verwenden möglicherweise mehrere Flaschen, um mehrstufige Raketen zu bauen, um größere Höhen zu erreichen.
Der Betriebsprozess einer Wasserrakete
Um eine Wasserrakete zu verwenden, wird eine Plastikflasche zunächst teilweise mit Wasser gefüllt und verschlossen, dann wird das Gas in der Flasche mit einem Gerät wie einem Luftkompressor oder einer Fahrradpumpe auf bis zu 125 psi komprimiert.
Wenn die Düsendichtung der Rakete gelöst wird, wird das Wasser mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen, wodurch die Rakete nach oben fliegt. Die Dauer dieser Phase hängt eng mit Faktoren wie der Wassermenge und dem Anfangsdruck zusammen , Größe der Düse und Gewicht der Rakete.Das Gas dient als Energiespeicher, während das Wasser den Schub erhöht, indem es dem Treibstoff Masse hinzufügt.
Komponenten einer Wasserrakete
Flasche
Im Allgemeinen dient eine unter Druck stehende kohlensäurehaltige Getränkeflasche aus Polyethylenterephthalat (PET) als Druckbehälter. Bei der Bildung einer Mehrflaschenrakete können zwei oder mehr Flaschen auf verschiedene Weise miteinander verbunden werden.
Obwohl dies das Gewicht erhöht, kann es die Antriebszeit der Rakete verlängern und es ihr ermöglichen, höher zu fliegen.
Gasquelle
Beim Komprimieren von Wasserraketen sind die Gasquellen sehr vielfältig, darunter Fahrrad- oder Fahrzeughandpumpen, Druckluftgeräte und Flaschengase wie Kohlendioxid und Stickstoff. Seien Sie jedoch vorsichtig, um eine Explosion zu vermeiden.
Düsendesign
Das Düsendesign von Wasserraketen unterscheidet sich von herkömmlichen Verbrennungsraketen. Es ist kein Diffusionsabschnitt erforderlich, da Wasser nicht komprimierbar ist.
Die Düsen von Wasserraketen können in offene und begrenzte Düsen unterteilt werden. Die offene Düse sorgt für einen größeren Schub, während die begrenzte Düse die Antriebszeit verlängert.
Stabilisierungssystem und Landegerät
Beim Entwurf ist die Konfiguration des Stabilisators sehr wichtig, da während des Antriebsvorgangs der Rakete der Massenschwerpunkt ansteigt, was sich auf ihre Stabilität auswirkt. Daher kann durch die Entwicklung geeigneter Stabilisatoren und Bergungssysteme das Risiko einer Beschädigung beim Absturz der Rakete wirksam verringert werden.
Wettbewerbe und Erfolge
Der Wasserraketen-Wettbewerb lockt zahlreiche Begeisterte an. Verschiedene Wettbewerbe dienen dazu, umfassende Leistungen wie Distanz, Höhe und Flugdauer zu testen.
Zum Beispiel: Die Water Rocket Challenge, die jedes Jahr vom National Physical Laboratory im Vereinigten Königreich veranstaltet wird, umfasst verschiedene Bildungseinrichtungen und Teams und ist ziemlich einflussreich.
Weltrekord
Weltrekorde für Wasserraketen werden weiterhin gebrochen. Zu den jüngsten Rekorden gehören: der Weltrekord von 1.950 gleichzeitig abgefeuerten Wasserraketen durch die Royal Academy of Sri Lanka im Jahr 2017 und der höchste Rekord der NPO Showa Gakuen in Japan mit einer 7,72 Meter langen Wasserrakete.
Heißwasserrakete
Zusätzlich zu gewöhnlichen Wasserraketen nutzen „Heißwasserraketen“ oder „Dampfraketen“ Wasser mit hoher Temperatur, um es in Dampf umzuwandeln und diesen durch eine Düse auszustoßen, um Schub zu erzeugen, was eine weitere wunderbare Verwendung von Wasser darstellt.
Die Wasserrakete ist mehr als eine einfache Demonstration der Wissenschaft, sie ist eine Herausforderung, die Leistung und Design vereint. Wenn wir den Hintergrund moderner Raketen und ihre vielfältigen Anwendungen betrachten, kommen wir nicht umhin zu denken: Welche Überraschungen können uns zukünftige Wasserraketen bringen?
