De luchtweerstand die een raket doorstaat, is de kracht van de lucht die de beweging van de raket tegenhoud. Elke fietser zal wel de lastige wind in zijn of haar gezicht voelen wanneer ze hun snelheid opvoeren en lijkt sterk op dit effect. Om een waterraket goed te doen werken, dient de luchtweerstand zo klein mogelijk te zijn. Leer aan de hand van dit artikel alles over de luchtweerstand en gestroomlijnde vorm van een raket.
Luchtweerstand = 0,5 . LC . A . luchtdichtheid . snelheid²
Luchtweerstand in Newton
LC = luchtweerstandscoëfficient (een constante voor een gekend object in een bepaalde richting)
A = frontale oppervlakte in m²
Luchtdichtheid in kg/m³, meestal rond 1,2kg/m³
Snelheid die gemeten werd in meter per seconde (m/s)
Bovenstaande formule geeft aan dat het verdubbelen van de snelheid de luchtweerstand zal verhogen met een viervoud , indien we de snelheid verdrievoudigen zal de luchtweerstand negen maal hoger liggen. Dit is waarom het zo moeilijk is om zeer snel te gaan doorheen lucht.
Een gestroomlijnde vorm (gereduceerde LC) en/of kleine frontale oppervlakte en/of lagere snelheden en/of lagere luchtdichtheid zal resulteren in een verlaagde luchtweerstand.
Het verlagen van de Luchtweerstandscoëfficient door het stroomlijnen van de raket
- Een conische neus gemaakt van de bovenzijde van een PET fles kan bevestigd worden aan de basis van een raket, meestal door het op zijn plaats te duwen of vast te lijmen, dit compartiment kan ook gebruikt worden als plaats waar parachute in geplaatst wordt. Dit verbeterd tevens ook de aërodynamica van de raket en beschermd de basis van de fles bij een eventuele impact op de grond. Een half elliptische neus is aan te raden, gelijkaardig aan deze van een passagiersvliegtuig.
- Een tennisbal, deels bevestigd op de conische neus van de PET fles, dit voorziet ook wat valbescherming en stabiliteit aan de raket. Door het toevoegen van de tennisbal die men op de top monteert zal dit de LC bevorderen en relatief goed gestroomlijnd zijn.
- Het toevoegen van wat plaaster om de top gestroomlijnder te maken. Dit zorgt natuurlijk voor pak extra gewicht maar verbeterd de stabiliteit en maximum hoogte van de raket.
Een druppelvormige raket, versmallend naar het einde, zoals het einde van een passagiersvliegtuig, zal de LC verder doen verkleinen. Andere manieren om een vorm te bekomen is het verhitten van de fles en deze zodanig te vervormen naar een goede gestroomlijnde vorm, echter is dit tijdrovend en gevaarlijk klusje, uw raket kan snel verloren gaan. Door het veel bewerken en maken van raketten kunt u nog veel meer gestroomlijnde vormen maken .
Reduceren van de frontale oppervlakte
Dit heeft als enige vereiste dat u smallere flessen gebruikt. Langere en dunne flessen zijn dus aan te raden.
Reduceren van de snelheid
Een versmalde uitlaat zal resulteren in een lagere voortstuwing van een langere duur, een veel betere versnelling, lagere snelheden en veel minder luchtweerstand, maar het nadeel is dat het gewicht dat de raket moet meenemen naar boven veel hoger is aangezien het water langer in de fles blijft. Een optimale uitlaat kan bestaan voor een bepaalde raket, na veel testen en ontwikkelen kan men dit eventueel bekomen.
Het verlagen van de luchtdichtheid
Voor de meeste doeleinden kan dit niet behaald worden, alhoewel het mogelijk is op hoge hoogtes dat het wat effect zal hebben. Een waterraket die gelanceerd wordt in een vacuüm zal geen luchtweerstand ondervinden.
Terwijl het aan te raden is om de luchtweerstand te verminderen heeft dit ook effect op de andere factoren die de goede werking van de raket kunnen beïnvloeden. Het reduceren van volume zal resulteren in een verminderde voortstuwing. De lengte van de voortstuwing met een versmalde uitlaat zal tot een vertraagde versnelling leiden en een groter gewicht zal naar boven gesleurd moeten worden. Optimale raketontwerpen vereisen veel design, kennis en ontwikkeling. Het vergt veel oefening en kunst maar elke liefhebber zal hier geen probleem mee hebben.
