Roket air (Water Rocket)
Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
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, namun 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.
[1] Roket air juga populer di sekolah percobaan sains
Operasi
animasi sederhana tentang bagaimana roket air bekerja
- udara tekan ditambahkan yang menciptakan sebuah gelembung yang
mengambang diatas air dan kemudian menekan volume udara di bagian atas
botol.
- Botol dilepaskan dari pompa.
- Air didorong keluar nossel oleh udara terkompresi.
- 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 CO
2 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 mengakibatkan reaksi yang lebih tinggi
Dorongan spesifik.
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 dan pengusiran air cepat
terjadi pada kecepatan tinggi sampai 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. Pengusiran 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.
[2] [3] [4]
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 untuk pressurizing roket digunakan termasuk:
- Sebuah standar 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 / 200 psi) kompresor untuk bekerja sebagai sumber kekuatan
roket air bisa berbahaya, karena dapat menggunakan gas tekanan tinggi
dari silinder.
- Compressed gas dalam botol, seperti karbon dioksida (CO 2 ), udara, dan gas nitrogen (N 2 ). Contohnya termasuk CO 2 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.
- Ignition dari campuran ledakan gas di atas air di dalam botol; ledakan menciptakan tekanan untuk meluncurkan roket ke udara. [5]
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 praktek 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 9mm dan
dikenal sebagai "Gardena nossel" bernama setelah selang Common cepat
Konektor digunakan untuk membuat mereka.
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:
[6]
dimana
adalah dorongan,
adalah tekanan dan
adalah daerah 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 kemananan
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
[7] di Largs, Skotlandia dan diselenggarakan oleh Penelitian STAAR
[8]
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,
[9] 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
di 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 .
[10]
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.
[11] Tim bersaing untuk menjadi yang pertama untuk terbang roket air lebih dari 1000
kaki (305
meter s),
kompetisi roket air Tertua dan paling populer di Jerman adalah Fisika-Freestyle Air Rocket Competition.
[12]
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 di tahun-tahun sebelumnya.
Rekor Dunia
Rekor
Guinness World Record peluncuran roket air secara bersamaan berada di tangan
Peluncuran Gotta, ketika pada Juni 19, 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
[13] 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
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.