Raketit havainnollistavat Newtonin kolmatta liikelakia: "Jokaisella toimintavoimalla on aina reaktiovoima, joka on suuruudeltaan yhtä suuri, mutta vastakkainen." Ensimmäinen raketti saattoi olla höyrykäyttöinen puukyyhky, jonka kekseli Tarentumin Archytas neljännellä vuosisadalla eaa. Sitten höyry avasi tien kiinalaisten ruutiputkille, sitten Konstanin Tsiolkovskyn suunnittelemille ja Robert Goddardin toteuttamille nestepolttoaineraketeille. Tässä artikkelissa kuvataan viisi tapaa rakentaa oma raketti yksinkertaisesta monimutkaisempaan; artikkelin lopussa on lisäosa, joka selittää joitain periaatteita, jotka toimivat rakettien rakentamisessa.
Vaihe
Menetelmä 1/5: Ilmapalloraketti
Vaihe 1. Sido narun tai siiman toinen pää tukeen
Voit käyttää tuen selkänojaa tai ovenkahvaa tukena.
Vaihe 2. Seuraa siimaa oljen läpi
Lanka ja olki toimivat ohjausjärjestelmänä ilmapalloraketin polun ohjaamiseen.
Rakettimallilaitteet käyttävät yleensä samanpituisia olkia, jotka on kiinnitetty raketin runkoon. Nämä oljet on pujotettu laukaisualustan metallipylväiden läpi tukemaan rakettia ennen laukaisua
Vaihe 3. Sido toinen pää toiseen tukeen
Varmista, että lanka/naru on kireällä ennen sitomista.
Vaihe 4. Räjäytä ilmapallo
Purista ilmapallon päätä, jotta ilma ei pääse ulos. Voit käyttää sormiasi, paperiliittimiä tai vaatetappeja.
Vaihe 5. Kiinnitä ilmapallo olkiin teipillä
Vaihe 6. Poista ilma ilmapallosta
Rakettisi lentää linjaa pitkin päästä päähän.
- Voit yrittää valmistaa ilmapalloraketteja pyöreillä ilmapalloilla pitkien sijasta sekä erilaisia eripituisia olkia selvittääksesi kuinka tehokkaasti nämä oljet ohjaavat ilmapalloraketin polkua. Voit myös lisätä ilmapalloraketin lentokulmaa nähdäksesi, miten se vaikuttaa raketin kantamaan.
- Tähän liittyvä työkalu, jonka voit myös valmistaa, on suihkuvene: leikkaa maitopakkaus puoliksi. Tee pohjaan reikä ja pujota ilmapallo reiän läpi. Täytä ilmapallo ja aseta vene kylpyammeeseen, jossa on vähän vettä, ja puhalla ilma pois ilmapallosta.
Menetelmä 2/5: Olki laukaisi raketin
Vaihe 1. Leikkaa neliö paperia
Tämän kappaleen tulisi olla noin kolme kertaa leveämpi: suositeltu koko on 11,43 cm x 3,81 cm.
Vaihe 2. Kääri tämä pala tiukasti kynän tai naulan ympärille
Kääri se lähellä päitä keskellä. Leikatun osan tulisi ripustaa kynän tai kynsien kärjen päälle.
Varmista, että käytät lyijykynää tai naulaa, joka on hieman paksumpi kuin olki, mutta ei liian paksu
Vaihe 3. Liimaa paperin leikatut reunat estämään niiden irtoaminen
Käytä teippiä paperin koko pituudelta.
Vaihe 4. Taita roikkuvat päät ulospäin muodostaen kärjen tai kartion
Käytä kartion tätä osaa teipillä muodon säilyttämiseksi.
Vaihe 5. Ota kynä tai kynsi pois
Vaihe 6. Tarkista ilmavuodot
Puhalla varovasti paperiraketin paljastetusta osasta. Kuuntele kartion sivuilta tai päistä tulevan ilman ääntä ja tunne saumat sivujen ja päiden ilmavirran suhteen. Tiivistä vuotot teipillä ja yritä uudelleen, kunnes et havaitse vuotoja.
Vaihe 7. Lisää pyrstöevä paperiraketin paljaalle osalle
Koska paperiraketit ovat kapeita, saatat pystyä kiinnittämään erikseen tekemäsi evät raketin päihin. Tämä on helpompaa tehdä kuin tehdä kolme tai neljä erilaista eviä suoraan raketin paljastetulle osalle.
Vaihe 8. Aseta olki raketin avoimeen osaan
Varmista, että olki on venytetty raketista tarpeeksi kauan, jotta voit tarttua siihen sormillasi.
Vaihe 9. Hengitä voimakkaasti oljen läpi
Raketti lentää ilmaan, kun sitä kannustaa hengityksen voima.
- Suuntaa olki ja raketti aina ylöspäin, älä ketään kohti, kun käynnistät sen.
- Vaihtele rakettia rakentaessasi nähdäksesi, miten muutokset vaikuttavat sen lentoon. Vaihtele myös kuinka voimakkaasti hengität oljen läpi nähdäksesi, miten tämä vaikuttaa raketin lentomatkaan.
- Tämä paperirakettimainen lelu koostuu sauvasta, jonka toisessa päässä on muovikartio, ja toisessa muovinen laskuvarjo. Laskuvarjo taitetaan tikun päälle, joka työnnetään sitten pahvipuhaltimeen. Puhallettaessa muovikartio tarttuu ilmaan ja laukaisee sauvan. Kun se saavuttaa maksimikorkeuden, keppi putoaa ja aktivoi laskuvarjo.
Tapa 3/5: Rakettikalvorulla
Vaihe 1. Päätä kuinka pitkä/korkea raketti haluat rakentaa
Raketin hyvä pituus/korkeus on 15 cm, mutta voit halutessasi tehdä siitä pidemmän tai lyhyemmän.
Hyvä halkaisija on 3,75 cm, mutta todellinen halkaisija määräytyy raketin polttokammion halkaisijan mukaan
Vaihe 2. Valmistele kalvorulla/-rulla
Tämä tela on rakettisi polttokammio. Voit saada rullia elokuvia valokuvastudioista, jotka käyttävät edelleen filmiä.
- Etsi kalvorulla, jonka kansi näyttää tulpalta, joka menee rullan suuhun sen sijaan, että se olisi juuttunut ulkopuolelle.
- Jos et löydä kalvorullaa, voit käyttää tyhjää reseptilääkepulloa, jossa on napsautettava kansi. Jos et löydä sitä, voit käyttää korkkitulppaa, joka sopii hienosti pullon suuhun.
Vaihe 3. Kokoa raketti
Helpoin tapa valmistaa rakettirunko on kääriä paperinauha kalvorullan ympärille, samalla tavalla kuin käärisit kynän tai naulan, kun teet oljella laukaistun raketin. Koska rullat laukaisevat raketit, voit kiinnittää paperin teloihin teipillä tai liimalla - ennen kuin käärit ne säiliön ympärille.
- Varmista, että telan tai pilleripullon suu on ulospäin, kun kiinnität rakettikotelon. Suu toimii raketin suuttimena.
- Sen sijaan, että taittaisit raketin rungon päät rullista kartioihin, voit luoda erillisiä kartioita leikkaamalla paperin ympyrän reunasta keskelle ja taittamalla paperin kartioksi. Voit kiinnittää kartiot teipillä tai liimalla.
- Lisää evät. Koska tämän raketin halkaisija on paksumpi kuin oljella käynnistämäsi paperiraketti, leikkaa jokainen evä yksi kerrallaan kiinnittääksesi ne. Varmista myös, että käytät kolme rimaa neljän sijasta.
Vaihe 4. Määritä raketin laukaisupaikka
Suosittelemme avointa ulkoilmaa, koska raketti voi saavuttaa melko hyvän korkeuden, kun se laukaistaan tässä paikassa.
Vaihe 5. Täytä tela vedellä 1/3 asti
Jos vesilähde ei ole laukaisualustasi lähellä, saatat joutua kantamaan raketin ylösalaisin tai kantamaan vettä erikseen ja täyttämään laukaisualustan rullat.
Vaihe 6. Leikkaa poretabletti kahtia ja laita toinen puoli veteen
Vaihe 7. Sulje rullat ja käännä raketti niin, että se on kohtisuorassa laukaisualustaan nähden
Vaihe 8. Siirry pois turvalliselta etäisyydeltä
Kun tabletti alkaa liueta, se vapauttaa hiilidioksidia. Paine kerääntyy, kunnes se rikkoutuu ja vapauttaa telan kannen, jolloin raketti voi laukaista.
Veden lisäksi voit täyttää rullan etikalla puolivälissä. Poretablettien sijasta voit käyttää 1 tl (5 g) ruokasoodaa. Etikka, joka on happo (etikkahappo), reagoi ruokasoodan (joka on perusaineosa) kanssa muodostaen vettä ja hiilidioksidia. Etikka ja ruokasooda ovat kuitenkin haihtuvampia kuin vesi ja poretabletit, joten sinun on poistuttava raketista paljon nopeammin - ja liikaa molempia kemikaaleja voi tuhota rullat
Menetelmä 4/5: Rakettiottelut
Vaihe 1. Leikkaa alumiinifoliosta pieniä kolmioita
Tämän kolmion tulisi olla tasakylkinen, pituudeltaan noin 2,5 cm pohjassa ja 5 cm pohjan keskeltä kolmion kärkeen.
Vaihe 2. Ota ottelut joukosta
Vaihe 3. Kohdista tulitikut suoriin tappeihin
Aseta tulitikku ja tappi niin, että tapin pään kärki koskettaa tulitikun päätä, korkeintaan kuin pään paksuin osa.
Vaihe 4. Kääri folion kolmio ylhäältä alkaen ottelun pään ympärille
Kääri se mahdollisimman tiukasti häiritsemättä tapin asentoa. Kun kääre on valmis, sen tulee ulottua noin 6,25 mm tulitikun pään alapuolelle.
Vaihe 5. Taita kalvokääre tapin pään ympärille peukalokynsilläsi
Tämä painaa kääriä lähemmäksi tulitikkua ja luo paremman tapin kanavan kääreen alle.
Vaihe 6. Irrota tappi varovasti käärinnästä
Varo repimästä kalvoa tätä tehdessäsi.
Vaihe 7. Taivuta paperiliitin laukaisualustaan
- Taivuta ulkopintaa 60 asteen kulmassa. Tämä muodostaa laukaisualustan perustan.
- Taivuta sisäuraa ylöspäin ja kierrä sitä niin, että se muodostaa avoimen kolmion. Sinne laitat folioon käärityt tulitikut.
Vaihe 8. Aseta laukaisualusta laukaisupaikkaan
Jälleen avoin ulkopaikka on erittäin suositeltavaa, koska otteluraketit voivat matkustaa huomattavia etäisyyksiä. Vältä hyvin kuivia paikkoja, koska tulitikut voivat aiheuttaa tulipalon.
Varmista ennen raketin laukaisua, että ympärilläsi oleva alue on turvassa
Vaihe 9. Aseta otteluraketti laukaisualustalle pää ylöspäin
Raketti on sijoitettava vähintään 60 asteen kulmaan. Jos se on alhaisempi, sinun on ehkä taivutettava paperiliitintä, kunnes se saavuttaa tämän asennon.
Vaihe 10. Käynnistä raketti
Sytytä tulitikku hänen käärityn päänsä alle. Kun käärityn tulitikun pään fosfori syttyy, tulitikkuraketti lentää.
- Valmista ämpäri vettä, joka on hyödyllinen käytettyjen tulitikkujen liottamiseen, varmistaaksesi, että nämä tulitikut ovat täysin sammuneet.
- Jos otteluraketti laskeutuu päällesi, lopeta liikkuminen, pudota maahan ja rullaa, kunnes kaikki liekit ovat sammuneet.
Menetelmä 5/5: Vesiraketti
Vaihe 1. Valmista tyhjä 2 litran soodapullo
Tämä pullo toimii raketin painekammiona. Koska näitä raketteja valmistetaan pulloista, niitä kutsutaan joskus pulloraketteiksi. Älä sekoita sitä ilotulitteisiin, joita kutsutaan myös pulloraketteiksi, jotka on nimetty niin, koska ne ammutaan usein pullon sisältä. Tällaiset pulloraketit on laitonta laukaista monilla alueilla; kun taas vesiraketit ovat laillisia useimmilla alueilla.
- Poista pullon etiketti leikkaamalla se paikasta, jossa sitä ei ole liimattu pulloon. Ole varovainen, ettet leikkaa tai puhkaise pullon pintaa tehdessäsi tätä, sillä naarmut tai leikkaukset heikentävät pulloa.
- Vahvista pulloa käärimällä se teipillä. Uudet pullot kestävät jopa 100 kiloa neliötuumaa (689,48 kilopascalia) painetta, mutta toistuvat laukaisut vähentävät pullojen kestämää paineensietoa halkeilematta. Voit kääriä useita kerroksia maalarinteippiä pullon keskelle tai kääriä keskelle ja jatkaa pullon puoliväliin kumpaakin päätä kohti. Jokaisen pakkauksen tulee kiertää pullo kahdesti.
- Merkitse paikat, joihin kiinnität evät raketin runkoon. Jos aiot käyttää neljää evätä, vedä viivat 90 asteen kulmassa toisistaan. Jos aiot tehdä kolme evättä, vedä raidat 120 asteen välein. Voit halutessasi ympyröidä paperin pullon ympärille ja merkitä sen ensin, ennen kuin siirrät nämä merkinnät pulloon.
Vaihe 2. Tee evät
Koska muovinen rakettirunko on melko vahva, vaikka sinun on vahvistettava sitä uudelleen, evien tulisi olla myös kestäviä. Voit käyttää kovaa pahvia, mutta parempi materiaali on muovi, jota käytetään taskussa tai kolmessa renkaassa olevassa sideaineessa.
- Ensin sinun on suunniteltava evät ja tehtävä paperinäyte leikkausoppaana. Kuitenkin suunnittelet evät, sinun on tehtävä ne niin, että todelliset evät taitetaan uudelleen (kaksinkertaistetaan), jotta saat lisää voimaa ja saavutat pullon supistumisen.
- Leikkaa näyte ja käytä sitä ohjaimena evien materiaalin leikkaamiseen.
- Taita evät muotoon ja kiinnitä ne teipillä raketin runkoon.
- Kantorakettisi suunnittelusta riippuen sinun ei ehkä tarvitse rakentaa räppiä, joka kulkee raketin suuttimen läpi.
Vaihe 3. Luo nokkakartio ja tavaraosa
Tätä varten tarvitset toisen 2 litran pullon.
- Leikkaa pullon pohja.
- Aseta kuorma leikatun pullon päälle. Tämä kappale voi olla mallisavi tai joukko kuminauhoja. Aseta pullon leikattu pohja kannen yläosaan siten, että pohja osoittaa pullon yläosaa kohti. Kiinnitä se teipillä ja kiinnitä sitten modifioitu pullo pullon pohjaan, joka toimii painekammiona.
- Nenäkartio voi olla mitä tahansa 2 litran pullon korkista minkä tahansa pituiseen PVC -putkeen, aitoon muovikartioon. Kun olet määrittänyt ja luonut sen, tämä kartio on kiinnitettävä pysyvästi leikatun pullon yläosaan.
Vaihe 4. Testaa kotitekoisen raketin tasapaino
Tasaa raketti etusormella. Raketti on tasapainotettava painekammion yläpuolella (ensimmäisen pullon pohja). Jos ei, poista kuormaosa ja säädä paino.
Kun olet löytänyt sen massakeskuksen, punnitse raketti. Paino tulisi olla 200-240 grammaa
Vaihe 5. Luo kantoraketti/pysäytin
On olemassa useita laitteita, joilla voit käynnistää vesiraketin. Yksinkertaisin on venttiili ja pysäytin, joka voidaan asettaa pullon suuhun, joka toimii painekammiona.
- Etsi korkki, joka sopii suoraan pullon suuhun. Saatat joutua raapimaan reunoja hieman.
- Hanki venttiilijärjestelmä, jota käytetään yleisesti autojen renkaissa tai polkupyörän sisäputkissa. Mittaa halkaisija.
- Poraa venttiilin keskelle reikä, jonka halkaisija on sama kuin venttiilin.
- Puhdista venttiilin varsi ja kiinnitä teippi kierreosan ja aukon päälle.
- Työnnä venttiili korkin reiän läpi ja pidä sitä sitten silikonilla tai uretaanilla. Anna tämän aineen kuivua perusteellisesti ennen teipin poistamista.
- Testaa venttiili varmistaaksesi, että ilma pääsee sen läpi vapaasti.
- Testaa pysäytys asettamalla pieni määrä vettä raketin painekammioon, asettamalla sitten tulppa paikalleen ja pystyttämällä raketti pystysuoraan. Jos vuoto ilmenee, sulje venttiili uudelleen ja testaa uudelleen. Kun vuotoja ei ole, testaa uudelleen löytääksesi paineen, joka pakottaa ilman poistamaan tulpan pullosta.
- Lisätietoja kehittyneemmän käynnistysjärjestelmän luomisesta on osoitteessa
Vaihe 6. Valitse raketin laukaisupaikka
Kuten kalvorullarakettien ja sytyttimien kanssa, avointa ulkopaikkaa suositellaan. Koska vesiraketit ovat muita raketteja suurempia, tarvitset suuremman, tasaisemman avoimen alueen kuin muut raketit.
Korotetut pinnat, kuten piknikpöydät, ovat hyvä idea, kun pienet lapset ovat läsnä
Vaihe 7. Käynnistä raketti
- Täytä painekammio 1/3-1/2 vedellä (saatat pystyä lisäämään veteen elintarvikeväriä, jotta se saa värikkäämmän "polttoaineen" raketin laukaisun yhteydessä). Voit myös laukaista raketin käyttämättä vettä painekammiossa, vaikka tavoitepaine voi olla erilainen kuin silloin, kun kammiossa oli vettä.
- Aseta laukaisin/pysäytin painekammion suuhun.
- Liitä polkupyörän pumpun letku vapautusventtiiliin.
- Aseta raketti pystyasentoon.
- Pumppaa ilmaa, kunnes saavutat paineen, joka pakottaa venttiilin ulos. Saattaa kestää jonkin aikaa ennen kuin tämä tapahtuu ja raketti laukaisee.
Rakettien osat ja niiden toiminta
1. Polttoaineen käyttäminen raketin nostamiseen ja lennättämiseen ilman läpi. Raketit lentävät ohjaamalla polttoainehöyryä alas yhden tai useamman pakokaasun läpi, mikä työntää sen ylös (nostaa sen) ja siirtää sen eteenpäin (ilman läpi). Rakettimoottorit toimivat sekoittamalla todellista polttoainetta happilähteeseen (hapettimeen), mikä mahdollistaa sen, että raketti voi toimia muualla kuin avaruudessa kuin Maan ilmakehässä.
- Ensimmäiset raketit olivat kiinteän polttoaineen raketteja. Näihin raketteihin kuuluvat ilotulitus, kiinalaiset sotaraketit ja kaksi ohutta avaruusaluksen käyttämää tehostinta. Useimpien tällaisten rakettien keskellä on reikä, jota käytetään polttoaineen ja hapettimen kohtaamispaikkana ja palamisena. Rakettimalleissa käytetyt rakettimoottorit käyttävät kiinteää polttoainetta sekä joukko virtoja käynnistääkseen raketin laskuvarjo, kun polttoaine loppuu.
- Nestemäiset raketit sisältävät erilliset painesäiliöt, jotka sisältävät nestemäistä polttoainetta, kuten bensiiniä tai hydratsiinia ja nestemäistä happea. Nämä nesteet pumpataan polttokammioon raketin pohjassa; Pakokaasut poistetaan kartiomaisen kuonon kautta. Avaruusaluksen pääpotkurit ovat nestemäistä polttoainetta käyttäviä raketteja, joita tukevat ulkoiset polttoainesäiliöt ja jotka kuljetetaan aluksen alla vesillelaskun yhteydessä. Apollo-tehtävien Saturn V -raketit ovat myös nestemäisiä polttoaineraketteja.
- Monet rakettikäyttöiset lentokoneet käyttävät myös sivussa olevia pieniä raketteja ohjaamaan konetta, kun se on taivaalla. Näitä raketteja kutsutaan ohjaustehostimiksi. Apollo -komentoyksikön palvelumoduulissa on nämä potkurit, avaruusalusten astronauttien käyttämät Manned Maneuvering Unit -reput käyttävät myös näitä potkureita.
2. Leikkaa ilmanpoisto sen kartiomaisella nokalla. Ilmalla on massa, ja mitä tiheämpää se on (varsinkin mitä lähempänä sitä on maanpintaa), sitä enemmän se taistelee esineitä vastaan, jotka yrittävät päästä sen läpi. Raketit on suunniteltava virtaviivaisiksi (pitkillä elliptisillä muodoilla), jotta minimoidaan isku ilman kulkiessa, ja tästä syystä raketeissa on kartiomainen nenäkärki.
- Raketit, jotka kuljettavat hyötykuormaa (astronautit, satelliitit tai ydinräjähteet), kantavat yleensä näitä hyötykuormia raketin nenään tai sen lähelle. Esimerkiksi Apollo -komentoyksikkö on muodoltaan kartiomainen.
- Tämä kartiomainen nenä sisältää myös kaikki raketin ohjausjärjestelmät, jotka auttavat ohjaamaan sen esteettömästi määränpäähänsä. Ohjausjärjestelmät voivat sisältää ohjaamossa olevia tietokoneita, antureita, tutkaa ja radioita, jotka antavat tietoja ja ohjaavat raketin lentotietä (Goddard-raketit käyttävät gyroskoopin ohjausjärjestelmää).
3. Tasapainottaa ympyrän massakeskuksensa ympärillä. Raketin kokonaispainon on oltava tasapainossa raketin tietyn pisteen ympärillä, jotta raketti voi lentää esteettömästi. Tätä pistettä voidaan kutsua tasapainopisteeksi, massakeskukseksi tai painopisteeksi.
- Jokaisen raketin massakeskus vaihtelee. Yleensä tasapainopiste on polttoaine- tai painekammion yläpuolella.
- Vaikka hyötykuorma auttaa nostamaan raketin massakeskipisteen painekammion ulkopuolelle, ylimääräinen hyötykuorma tekee raketista raskaan päälle, mikä vaikeuttaa kestämistä laukaisun ja hallinnan aikana lennon aikana. Tästä syystä integroidut piirit yhdistettiin avaruusalustietokoneisiin painon vähentämiseksi (tämä johti vastaavien integroitujen piirien tai sirujen käyttöön laskimissa, digitaalikelloissa, henkilökohtaisissa tietokoneissa ja viime aikoina myös tableteissa ja älypuhelimissa).
4. Raketin lennon tasapainottaminen häntäevillä. Nämä evät auttavat varmistamaan, että raketti on suora, tarjoamalla ilmanvastusta suunnanmuutoksille. Jotkut evät on suunniteltu kulkemaan raketin suuttimen pohjan läpi ja pitämään raketti pystyssä ennen laukaisua.
Englantilainen William Hale löysi 1800 -luvulla toisen tavan käyttää rakettilevyjä raketin lennon vakauttamiseen. Hän teki viemärin aivan potkurin kaltaisten evien viereen. Tämä saa hukkaan menevät kaasut puristamaan evät ja kiertämään raketin pitämään sen linjan ulkopuolella. Tätä prosessia kutsutaan pyöriväksi vakautukseksi
Vinkkejä
- Jos pidät yllä olevien rakettien valmistamisesta, mutta haluat ottaa vastaan vaikeamman haasteen, voit työskennellä rakettien harrastusmallin parissa. Malliraketteja on myyty kaupallisesti 1950-luvun lopulta lähtien lukituslaitteistojen muodossa, jotka voitaisiin laukaista mustilla ruutimoottoreilla 100-500 metrin korkeuteen.
- Jos on liian vaikeaa laukaista raketti pystysuunnassa, voit saada osan siitä liukumaan vaakasuoraan (itse asiassa ilmapallot ovat tämän vaakasuuntaisen liukumisen muoto). Voit kiinnittää kalvorullaraketin leluautoon tai vesiraketin rullalautaan. Sinun pitäisi silti löytää avoin alue, jossa on tarpeeksi suuri laukaisutila.
Varoitus
- Vanhempien valvontaa suositellaan voimakkaasti työskenneltäessä minkä tahansa raketin kanssa, joka laukaistaan käyttämällä jotain voimakkaampaa kuin sen laukaisijan hengitys.
- Käytä aina suojalaseja, kun laukaistat minkä tahansa kolmesta lentävästä raketista (muut raketit kuin ilmapalloraketit). Suuremmille vapaasti lentäville raketteille, kuten vesiraketteille, suositellaan myös suojakypärää pään suojaamiseksi, jos raketti osuu siihen.
- Älä ammu kaikenlaisia vapaasti lentäviä raketteja kenellekään.
