Кіріспе

Су ракетасы – реакциялық масса ретінде суды пайдаланатын модельдік ракетаның түрі. Су қысыммен берілетін газдың, әдетте тасымалданған ауаның күшімен шығарылады. Барлық ракеталық қозғалтқыштар сияқты, ол Ньютонның үшінші қозғалыс заңының принципі бойынша жұмыс істейді. Су ракеталарымен әуесқойлар ракетаның қысымға төзімді ыдысы ретінде бір немесе бірнеше пластикалық сусын бөтелкелерін пайдаланады. Көп сатылы ракеталар сияқты түрлі конструкциялар жасауға болады. Әлемдік рекордтық биіктіктерге жету үшін су ракеталары композиттік материалдардан да жасалады.

Операция

Шөлмек ішінара сумен толтырылып, герметикалық жабылады. Содан кейін шөлмекке газбен қысым жасалады, әдетте велосипедтік сорғыдан, ауа компрессорынан немесе цилиндрден алынған 125 фунт/квадрат дюймға дейін қысылған ауа, бірақ кейде цилиндрден CO2 немесе азот та қолданылады. Су мен газ бірге қолданылады, газ энергияны сақтау құралы ретінде жұмыс істейді, себебі ол сығымдалады, ал су итергіш массаның үлесін арттырады және ракетаның соплосынан шығарылғанда күштірек итермелеуді қамтамасыз етеді. Суға оның тиімділігін арттыру үшін әртүрлі қоспалар да қосылуы мүмкін. Мысалы, реакциялық массаның тығыздығын арттыру және артық күш беру үшін тұз қосылуы мүмкін. Сонымен қатар, сабын ракетада тығыз көбік құру үшін қолданылады, бұл шығарылатын реакциялық массаның тығыздығын төмендетіп, итермелеудің ұзақтығын арттырады. Ракетаның соплосындағы тығын босатылып, су жоғары жылдамдықпен қарқынды шығарылады, жанар май толығымен қолданылғанша және ракета ішіндегі ауа қысымы атмосфералық қысымға дейін төмендейді. Ньютонның үшінші заңына сәйкес, ракетаға күш түседі. Осылайша, судың шығарылуы ракетаның ауаға біршама қашықтыққа секіруіне мүмкіндік береді. Аэродинамикалық факторларға қоса, биіктік және ұшу ұзақтығы судың көлеміне, бастапқы қысымға, ракета соплосының өлшеміне және ракетаның бос салмағына байланысты. Бұл факторлардың арасындағы байланыс өте күрделі, сондықтан осы және басқа да факторларды зерттеу үшін бірнеше симуляторлар жасалған. Қысымға төзімді ыдыс көбінесе бір немесе бірнеше қолданылған пластикалық сусын шөлмектерінен жасалады, бірақ поликарбонатты люминесцентті шамдардың қаптамалары, пластикалық құбырлар және басқа да жеңіл, қысымға төзімді цилиндрлі ыдыстар да қолданылады.

Қалта

Әдетте, бір полиэтилен терефталаттан (ПЭТ) жасалған карбонатталған сусын бөтелкасы қысымды ыдыс ретінде қолданылады. Көп бөтелкелі ракеталар екі немесе одан көп бөтелкені әртүрлі тәсілдермен біріктіру арқылы жасалады; бөтелкелерді олардың мойындары арқылы, оларды кесіп, бірін-біріне кигізіп, немесе ашық бөліктерін біріктіріп, көлемді арттыру үшін тізбектей жалғауға болады. Бұл құрылысты күрделендіреді және көлемнің артуы салмақтың да артуына себеп болады, бірақ бұл ракетаның итермелеу уақытын ұзарту арқылы теңдестірілуі керек. Көп сатылы ракеталар әлдеқайда күрделі болып табылады. Олар бір-бірінің үстіне орнатылған екі немесе одан көп ракетадан тұрады және ғарышқа жүк жіберу үшін қолданылатын көп сатылы ракеталар сияқты, әуеде ұшырылуға арналған.

Қалқандары

Ракетадағы отын деңгейі төмендегенде, масса орталығы бастапқыда төмен қарай жылжиды, бірақ отын толығымен сарқылғаннан кейін қайтадан жоғары қарай жылжиды. Бұл бастапқы қозғалыс тұрақтылықты азайтады және су ракеталарының айналып құлауына себеп болуы мүмкін, бұл максималды жылдамдықты және, демек, ұшу ұзақтығын (ракетаның өзіндік инерциясымен ұшу уақытын) күрт төмендетеді. Қысым орталығын төмендету және тұрақтылықты арттыру үшін қанаттар немесе басқа тұрақтандырғыштар орнатылуы мүмкін, олар сүйреу орталығын әрқашан масса орталығынан артқа жылжитады. Кез келген тұрақтандырғыштар әдетте масса орталығы орналасқан бөтелкенің артқы бөлігіне жақын орналастырылады. Дұрыс жасалған қанаттардың тұрақтылықты арттыруы қосымша сүйреуге тұрарлық, және ракетаның ұшу биіктігін максималды деңгейге жеткізуге көмектеседі.

Қону жүйелері

Тұрақтандырушы қанаттар ракетаның алдымен мұрыннан ұшуына себеп болады, бұл айтарлықтай жоғары жылдамдыққа мүмкіндік береді, бірақ олар ракетаның құлау жылдамдығын жерге түскенде аударылып құлауға қарағанда әлдеқайда жоғары етеді, бұл ракетаға немесе жерге түскенде кездесетін нәрсеге зақым келтіруі мүмкін. Кейбір су ракеталарында проблемалардың алдын алу үшін парашют немесе басқа да қалпына келтіру жүйесі қарастырылған. Дегенмен, мұндай жүйелерде ақаулар болуы мүмкін. Бұл ракеталарды жобалау кезінде ескеріледі. Резеңке буферлер, деформацияға ұшырайтын аймақтар және қауіпсіз ұшыру тәсілдері құлайтын ракетаның салдарынан болатын зақымды немесе жарақатты азайту үшін қолданылуы мүмкін. Тағы бір мүмкін қалпына келтіру жүйесі – ракетаның қанаттарын пайдаланып, оның құлауын баяулату, бұл кейде кері сырғанау деп аталады. Қанаттардың өлшемін ұлғайту арқылы ауа кедергісі артады. Егер салмақ орталығы қанаттардың алдында орналасса, ракета мұрынмен сүңкіп түседі. Супер-рок немесе артқа сырғанап түсетін ракеталардың жағдайында, ракетаның ауырлық орталығы мен бос ракетаның қысым орталығы арасындағы қатынас, ракетаның мұрын бөлігін төмен қарай бұруға бейімділігін, ұзын корпустың ауа кедергісімен теңдестіреді, бұл оның құйрығымен төмен түсуіне және нәтижесінде ракетаның баяу және бүйірлей құлауына әкеледі.

Ұшыру құбырлары

Кейбір су зымырандарын ұшыру құрылғылары ұшыру түтіктерін пайдаланады. Ұшыру түтігі ракетаның соплосына (мүндеріне) орналасып, одан ракетаның тұмсығына қарай созылады. Ұшыру түтігі жерге бекітіледі. Ракета жоғары қарай жылдамдағанда, ұшыру түтігі соплоны (мүндерін) жауып, ракета ұшыру түтігінен шыққанша өте аз су шығарылады. Бұл сығылған ауаның потенциалдық энергиясын ракета мен судың кинетикалық және гравитациялық потенциалдық энергиясына дерлік толық түрлендіруге мүмкіндік береді. Ұшырудың алғашқы кезеңіндегі жоғары тиімділік маңызды, себебі ракеталық қозғалтқыштар төмен жылдамдықтарда ең тиімсіз жұмыс істейді. Сондықтан ұшыру түтігі ракетаның жылдамдығы мен биіктігін айтарлықтай арттырады. Ұшыру түтіктері ұзын ұшыру түтіктерін қабылдай алатын ұзын зымырандармен қолданғанда ең тиімді болады.

Әлемдік рекордтар

Гиннес рекордтар кітабында ең көп су ракетасын ұшыру рекордын 2017 жылдың 10 қарашасында 1950 су ракетасын бір мезгілде ұшырған Коломбо қаласындағы Корольдік колледжі сақтап тұр. Су және ауамен қозғалтылатын ракетаның ең жоғары биіктігі бойынша қазіргі рекорд – 2723 фут (830 метр), оны 2015 жылдың 26 тамызында Кейптаун университеті орнатып, бұрынғы 2007 жылғы 2044 фут (623 метр) рекордын, оны US Water Rockets ұстаған, артта қалдырды. Ракета бәсеке ережелерінде көзделген тексеру бөлігі ретінде, жүк ретінде бейнекамераны да алып жүрді.

Ыстық сумен жүретін зымыран

Бу ракетасы, немесе "ыстық су ракетасы" – жоғары температурадағы қысым ыдысында сақталатын суды пайдаланып, осы суды ракеталық сопло арқылы бу ретінде шығару арқылы итергіш күш тудыратын ракета.