Roket air

Peluncuran roket air

Roket air adalah salah satu jenis roket yang menggunakan air sebagai bahan bakarnya. Wahana tekan yang berfungsi sebagai mesin roket biasanya terbuat dari botol plastik bekas minuman ringan. Air dipaksa keluar oleh udara yang bertekanan, biasanya udara yang telah terkompresi.

Istilah "aquajet" telah digunakan di bagian Eropa, tetapi lebih dikenal umum dengan "roket air" dan di beberapa tempat mereka juga disebut sebagai "roket botol" (yang dapat membingungkan sebagai tradisional istilah ini merujuk pada sebuah kembang api di tempat lain).

Mesin roket air yang paling umum digunakan untuk mendorong model roket, tetapi juga telah digunakan pada model perahu, mobil, dan roket-dibantu glider. Roket air juga populer di sekolah percobaan sains

Operasi

Animasi sederhana tentang bagaimana roket air bekerja

1. Udara tekan ditambahkan yang menciptakan sebuah gelembung yang mengambang diatas air dan kemudian menekan volume udara di bagian atas botol.
2. Botol dilepaskan dari pompa.
3. Air didorong keluar nossel oleh udara terkompresi.
4. Botol bergerak menjauh dari air karena mengikuti hukum Newton ketiga

Sebagian botol diisi dengan air dan disegel. Botol kemudian bertekanan dengan gas, biasanya udara dikompresi dari sebuah pompa sepeda, kompresor udara, atau silinder sampai dengan 125 psi, tapi kadang-kadang CO₂ atau nitrogen dari sebuah silinder.

Siswa menguji sebuah roket air

Air dan gas yang digunakan dalam kombinasi, menyediakan sarana untuk menyimpan energi potensial yang mampat, dan air meningkatkan Fraksi massa dan memberikan momentum yang lebih besar ketika dikeluarkan dari nozzle roket. Kadang-kadang aditif digabungkan dengan air untuk meningkatkan kinerja dalam berbagai cara. Sebagai contoh: garam dapat ditambahkan untuk meningkatkan densitas massa sehingga impuls spesifik meningkat. Sabun juga kadang-kadang digunakan untuk membuat busa padat di roket yang menurunkan kepadatan massa reaksi tetapi meningkatkan durasi dorong. Spekulasinya adalah bahwa busa bertindak sebagai kompresibel cairan dan meningkatkan dorongan ketika digunakan dengan nozzle De Laval.

Segel pada nosel roket kemudian dilepas kemudian terjadi pelepasan air dengan kecepatan tinggi sampai semua propelan telah digunakan dan tekanan udara di dalam roket turun menjadi tekanan atmosfer. Ada gaya total pada roket yang dibuat sesuai dengan hukum ketiga Newton. Pelepasan air sehingga dapat menyebabkan roket untuk melompat jarak cukup jauh ke udara.

Selain aerodinamis pertimbangan, ketinggian dan durasi penerbangan tergantung pada volume air, tekanan awal, roket nozzle ukuran, dan menurunkan berat roket. Hubungan antara faktor-faktor ini adalah kompleks dan beberapa simulator telah ditulis oleh para penggemar untuk menggali ini dan faktor-faktor lainnya.

Sering kali tekanan pembuluh dibangun dari satu atau lebih menggunakan botol plastik minuman ringan, tetapi mencakup polikarbonat neon, pipa plastik, dan lainnya ringan tahan tekanan pembuluh silinder juga telah digunakan.

Biasanya memulai tekanan bervariasi 75–150 psi (500–1000 kPa). Semakin tinggi tekanan, semakin besar energi yang tersimpan.

Roket multi-botol dan roket multi-tahap

Dua roket multi-botol dengan kucing sebagai perbandingan.

Sebuah roket multi-botol besar dengan fin silindris.

Multi-botol roket diciptakan dengan bergabung dua atau lebih botol dalam beberapa cara berbeda; botol dapat dihubungkan melalui nozel mereka, dengan memotong mereka terpisah dan menggeser bagian atas satu sama lain, atau dengan menghubungkan mereka membuka ke bawah, membuat sebuah rantai untuk meningkatkan volume. Peningkatan volume mengarah ke peningkatan berat badan, tapi ini harus diimbangi dengan peningkatan yang sepadan durasi dorong dari roket. Multi-roket botol dapat diandalkan, karena setiap kegagalan dalam menyegel roket dapat menyebabkan bagian yang berbeda untuk memisahkan. Untuk memastikan peluncuran berjalan dengan baik, tekanan dilakukan tes terlebih dahulu, karena keselamatan adalah kekhawatiran. Ini sangat bagus jika Anda ingin membuat roket pergi Namun tinggi mereka tidak begitu akurat dan dapat mengarah tentunya.

Multi-tahap roket jauh lebih rumit. Mereka melibatkan dua atau lebih roket ditumpuk di atas satu sama lain, yang dirancang untuk memulai sementara di udara, sama seperti multi-tahap roket yang digunakan untuk mengirim muatan ke ruang angkasa. Metode ke waktu peluncuran di urutan yang benar dan pada waktu yang tepat berbeda-beda, tapi menghancurkan metode lengan cukup populer.

Sumber gas

Beberapa metode yang digunakan untuk mengompresikan roket air adalah:

• Sebuah sepeda/ban mobil pompa, yang mampu mencapai sekurang-kurangnya 75 psi.
• Sebuah kompresor udara, seperti yang digunakan dalam workshop untuk berkuasa pneumatik perlengkapan dan peralatan. Mengubah tekanan tinggi (lebih dari 15 bar, 1500 kPa, atau 200 psi) kompresor untuk bekerja sebagai sumber kekuatan roket air bisa berbahaya, karena dapat menggunakan gas tekanan tinggi dari silinder.
• Gas terkompresi dalam botol, seperti karbon dioksida (CO₂), udara, dan gas nitrogen (N₂). Contohnya termasuk CO₂ dalam paintball silinder dan udara di industri dan SCUBA silinder. Perawatan harus diambil dengan gas botolan: sebagai gas terkompresi mengembang, mendingin (lihat hukum gas) dan komponen roket dingin juga. Beberapa bahan, seperti PVC dan ABS, bisa menjadi rapuh dan lemah ketika sangat dingin. Selang udara panjang digunakan untuk menjaga jarak aman, dan alat pengukur tekanan (dikenal sebagai manometer ) dan katup pengaman biasanya digunakan pada instalasi peluncur untuk menghindari over-pressurizing roket dan menyuruh mereka meledak sebelum mereka dapat diluncurkan. Gas bertekanan tinggi seperti yang terjadi di silinder atau kapal selam dari pemasok gas industri hanya boleh digunakan oleh operator terlatih, dan gas harus diserahkan kepada roket melalui perangkat pengatur (misalnya tahap pertama SCUBA). Semua kontainer gas yang terkompresi tergantung daerah dan hukum nasional di banyak negara dan keselamatan harus diuji secara berkala oleh pusat ujian bersertifikat.
• Pengapian campuran ledakan gas di atas air di dalam botol; ledakan menciptakan tekanan untuk meluncurkan roket ke udara.

Fin

Sebagai tingkat propelan roket turun, para pusat massa dapat berpindah ke belakang. Hal ini akan mengurangi stabilitas dan cenderung menyebabkan roket air mulai berjatuhan akhir lebih akhir, sangat mengurangi kecepatan maksimum dan dengan demikian panjang luncur (waktu itu roket terbang di bawah momentum sendiri). Menurunkan pusat tekanan dan menambahkan stabilitas, sirip dapat ditambahkan yang membawa pusat menyeret lebih jauh ke belakang, membantu menjamin stabilitas.

Namun, sirip menstabilkan menyebabkan roket jatuh dengan kecepatan lebih tinggi secara nyata, mungkin merusak roket atau apa pun yang menyerang pada pendaratan. Ini penting jika roket tidak mempunyai parasut atau sistem pemulihan atau mempunyai satu yang malafungsi. Ini harus diperhitungkan ketika merancang roket. Karet bumper, zona benturan s, dan aman memulai praktik dapat dimanfaatkan untuk mengurangi kerusakan atau luka-luka yang disebabkan oleh roket yang jatuh.

Dalam kasus custom-made roket, di mana roket nossel diposisikan tidak sempurna, yang tertekuk nosel dapat menyebabkan roket membelok dari sumbu vertikal. Roket dapat dibuat berputar oleh memancing sirip, yang tentunya mengurangi membelok.

Lain yang sederhana dan efektif stabilizer adalah bagian silinder langsung dari botol plastik yang lain. Bagian ini ditempatkan di belakang nozzle roket dengan beberapa dowels kayu atau plastik tabung. Air keluar dari nozzle akan tetap dapat melewati bagian ini, tetapi roket akan stabil.

Sistem pemulihan lain yang mungkin melibatkan menggunakan sirip roket untuk memperlambat turun. Dengan meningkatkan ukuran sirip, lebih seret yang dihasilkan. Jika pusat massa ditempatkan ke depan dari sirip, roket akan hidung menyelam. Dalam kasus super-ROC atau backgliding roket, roket ini dirancang sedemikian rupa sehingga hubungan antara pusat gravitasi dan pusat tekanan roket yang kosong menyebabkan kecenderungan diinduksi sirip roket ke ujung hidung ke bawah untuk menjadi menetral oleh hambatan udara tubuh yang panjang yang akan menyebabkan ekor jatuh ke bawah, dan menghasilkan roket jatuh menyamping, perlahan-lahan. Artikel dikutip di atas adalah eksplorasi rinci dari fenomena.

Nozel

Nozel roket air berbeda dari nozel roket konvensional pembakaran dalam bahwa mereka tidak memiliki bagian yang berbeda misalnya di dalam De Laval nossel. Karena air pada dasarnya adalah bagian mampat yang berbeda tidak memberikan sumbangan terhadap efisiensi dan benar-benar dapat membuat kinerja buruk.

Ada dua kelas utama nosel roket air:

• Terbuka juga kadang-kadang disebut sebagai "standar" atau "full-bore" memiliki diameter dalam ~22mm yang merupakan leher botol soda standar terbuka.
• Terbatas yang merupakan sesuatu yang lebih kecil daripada "standar". Pembatasan populer nozzle memiliki diameter dalam 9 mm dan dikenal sebagai "Gardena nossel", yang berasal dari konektor cepat selang taman umum yang digunakan untuk membuat nosel terbatas.

Ukuran nossel memengaruhi dorong yang dihasilkan oleh roket. Diameter yang lebih besar nozel memberikan percepatan lebih cepat dengan fase dorong yang lebih pendek, sementara yang lebih kecil nozel memberikan percepatan yang lebih rendah dengan fase dorong lagi.

Dapat ditunjukkan bahwa persamaan untuk sesaat dorong dari nossel hanya:

F = 2PA_t

dimana F adalah dorongan, P adalah tekanan, dan A_t adalah luas dari nossel.

Nozzle yang berbeda jenis peluncur umumnya memerlukan pengaturan berbeda.

Tabung peluncur

Peluncur roket air menggunakan tabung peluncuran. Sebuah tabung peluncuran cocok dalam nosel roket dan meluas ke atas menuju hidung. Tabung peluncuran berlabuh ke tanah. Ketika dimulai percepatan roket ke atas, blok tabung peluncuran nossel, dan sangat sedikit air yang dikeluarkan sampai daun peluncuran roket tabung. Hal ini memungkinkan hampir sempurna efisien konversi dari energi potensial di udara tekan menjadi energi kinetik dan energi potensial gravitasi roket dan air. Efisiensi yang tinggi pada tahap awal peluncuran ini penting, karena mesin roket yang paling efisien pada kecepatan rendah. Sebuah tabung peluncuran karena itu secara signifikan meningkatkan kecepatan dan tinggi dicapai oleh roket. Peluncuran tabung yang paling efektif bila digunakan dengan roket panjang, yang dapat menampung peluncuran panjang tabung.

Tentang keamanan

Roket air menggunakan jumlah energi yang cukup besar dan dapat berbahaya jika ditangani secara tidak benar atau salah dalam pemilihan bahan konstruksi sehingga terjadi kegagalan. Prosedur keamanan tertentu harus diikuti oleh para penggemar roket air:

• Ketika sebuah roket dibangun, tekanan harus diuji. Hal ini dilakukan dengan mengisi roket sepenuhnya dengan air, dan kemudian menekannya ke setidaknya 50% lebih tinggi daripada tekanan operasi.
• Menggunakan bagian logam pada bagian bertekanan roket sangat tidak dianjurkan karena saat roket pecah, potongan logam dapat menjadi proyektil berbahaya. Bagian logam juga dapat memotong kabel listrik.
• Pada saat memompa dan peluncuran roket, para personel harus menjaga jarak yang aman. Biasanya, mekanisme untuk melepaskan roket dilakukan pada jarak jauh (dengan seutas tali, misalnya). Hal ini menjamin bahwa jika roket melenceng dari arah yang diharapkan, roket itu tidak berbahaya bagi operator atau pengamat.
• Air roket hanya akan diluncurkan di daerah terbuka yang luas, jauh dari bangunan atau orang lain, dalam rangka untuk mencegah kerusakan harta benda dan melukai orang.
• Air jet dari roket air cukup cepat sehingga dapat mematahkan jari-jari, sehingga tangan tidak boleh dekat pada peluncuran roket.
• Roket air mampu mematahkan tulang manusia, jangan pernah mengarahkannya pada orang, properti, atau binatang.
• Kacamata pengaman atau pelindung wajah biasanya digunakan.
• Botol soda ukuran dua liter secara umum dapat mencapai tekanan 100 psi dengan aman, tapi persiapan harus dibuat untuk kemungkinan tiba-tiba botol pecah.
• Lem yang digunakan untuk mengumpulkan bagian-bagian roket air harus sesuai untuk digunakan pada plastik, atau lem secara kimiawi akan memakan botol, sehingga memungkinkan kegagalan total dan dapat membahayakan para pengamat ketika roket diluncurkan.

Kompetisi roket air

Piala Oscar Swigelhoffer adalah kompetisi Aquajet (Rocket Air) yg diadakan di Minggu Rocket Tahunan Internasional di Largs, Skotlandia dan diselenggarakan oleh Penelitian STAAR melalui Yohanes Bonsor. Kompetisi kembali ke pertengahan 1980-an, yang diselenggarakan oleh Paisley Rocketeers yang telah aktif di peroketan amatir sejak tahun 1930-an. Piala ini dinamai pendiri akhir ASTRA, Swiglehoffer Oscar, yang juga teman pribadi dan murid hermann Oberth, salah satu pendiri peroketan.

Persaingan tim melibatkan jarak terbang roket air di bawah tekanan yang disepakati dan sudut terbang. Setiap tim terdiri dari enam roket, yang diterbangkan dalam dua penerbangan. Jarak yang lebih besar untuk setiap roket atas dua penerbangan dicatat, dan tim terakhir jarak yang dikumpulkan, dengan tim pemenang yang memiliki jarak terbesar. Pemenang pada tahun 2007 adalah ASTRA. Kompetisi telah mendominasi secara teratur selama 20 tahun terakhir oleh Rocketeers Paisley.

Kompetisi roket air Britania Raya terbesar saat ini adalah Air Rocket Challenge tahunan Laboratorium Fisika Nasional. Kompetisi pertama kali dibuka untuk umum pada 2001 dan terbatas pada sekitar 60 tim. Memiliki kategori sekolah dan kategori terbuka, dan dihadiri oleh berbagai "bekerja" dan tim swasta, beberapa dari luar negeri. Peraturan dan tujuan dari kompetisi bervariasi dari tahun ke tahun.

Prestasi The Water Rocket Asosiasi World Record 1000 Foot Challenge. Tim bersaing untuk menjadi yang pertama untuk terbang roket air lebih dari 1.000 kaki (305 meter),

Kompetisi roket air Tertua dan paling populer di Jerman adalah Fisika-Freestyle Air Rocket Competition. Kompetisi merupakan salah satu bagian dari bagian yang lebih besar dari kompetisi fisika pelajar, dimana siswa diberi tugas untuk membangun berbagai mesin dan memasukkan mereka dalam kontes yang kompetitif.

Olimpiade Sains juga telah memiliki acara Rocket Air pada tahun-tahun sebelumnya.

Rekor dunia

Rekor Guinness World Record peluncuran roket air secara bersamaan berada di tangan Gottalaunch Diarsipkan 2016-01-21 di Wayback Machine., ketika pada 19 Juni, mereka meluncurkan 213 roket pada saat yang sama, bersama-sama dengan mahasiswa Delft University of Technology.

Rekor untuk saat ini paling tinggi dicapai oleh roket yg didorong air dan udara adalah 2.044 kaki (623 meter), diselenggarakan oleh US Air Rockets pada 14 Juni 2007. Ketinggian ini dihitung dengan rata-rata dua penerbangan. Penerbangan pertama mencapai 2.068 kaki, (630 meter) dan yang kedua 2.020 kaki, (615,7 meter). Roket juga membawa kamera video pada kedua penerbangan.

Roket air panas

Artikel utama: Roket air panas

Sebuah 'roket air panas' (atau roket uap) adalah roket air yang menggunakan panas air sebagai bahan bakar. Air disimpan di roket di bawah tekanan, di bawah titik didihnya pada tekanan. Ketika keluar melalui nosel roket, tekanan turun dan langsung air mendidih dan memuai pada nozzle dan ini sangat meningkatkan kecepatan dan dorongan roket.

Ide roket tersebut dikemukakan oleh Jerman sebelum Perang Dunia II, dengan menyarankan penggunaan alternatif mesin roket untuk meluncurkan jet tempur.

Bibliografi

D. Kagan, L. Buchholtz, L. Klein, Soda roket air botol, The Physics Teacher 33, 150-157 (1995).

Pranala luar

• situs resmi WRA2. Termasuk informasi mengenai roket air ketinggian rekor dunia -
• US Air Rockets pemegang rekor ketinggian ini - Aerial photography menggunakan roket air -
• Peluncuran Gotta: Kegilaan Rocket Air, rekor Dunia yang paling spektakuler proyek roket air. Diarsipkan 2016-01-21 di Wayback Machine. -
• Mengerti Rocket Air,Sebuah situs web roket air Prancis, termasuk video, skema untuk memahami lebih baik Rocket Air Diarsipkan 2013-09-14 di Wayback Machine. -
• Tim Parental Advisory Situs yang memuat video onboard dan tanah. Juga kaki WRA2 Challenge 1000-tim yang bersaing. -
• International Water Rocket Association
• Rocket Internasional Minggu
• The Water Rocket Portal. hosting Gratis penggemar situs portal halaman Diarsipkan 2009-09-16 di Wayback Machine.
• Index Rocket Air
• ilmu roket Air untuk hobi, siswa, dan guru dari segala umur.
• Lampiran Air Rocket
• Page lain Rocket Air Diarsipkan 2014-12-25 di Wayback Machine.
• Rockets Air Nick
• Air roket, Sebuah roket air Prancis website. Diarsipkan 2010-02-17 di Wayback Machine.
• persamaan Air roket, fisika di belakang roket, termasuk sebuah [http://www.sciencebits.com/RocketCalculator simulator]
• Sebuah mobil roket air
• Sebuah situs roket air Australia dengan video, tutorial, blog dan banyak lagi.