... und woher weiss die, wo oben ist?

Jonathan

Aus ihrer ursprünglichen Lage. Wenn Du die Rakete seitlich oder nach unten startest sieht es natürlich anders aus...

Oliver

Hallo JKH,

ich habe ganz am Anfang schon mal zwei Theorien geäußert warum eine PET Flasche stabil fliegt:

1. Das ausströmende Wasser durch den Flaschenhals stabilisiert die Rakete ähnlich wie ein Kreisel.

2. Die Rakete kippt ganz normal wie sie eben kippt. dadurch das sie aber langsam kippt und das Wasser so schnell raus ist, merkt es nur keiner so richtig weil der WInkel sehr klein ist.

Eins ist zugegebener Maßen etwas schwer, aber die zweite Theorie kommt ganz ohne Vektorbetrachtungen aus. Man müßte es mal nachhrechnen. Es kann ja einer mit einer WaRa und einer Digitalkamera mal messen wie schnell die kippt. Einfach filmen wie man die Flasche kippen läst. Dann in jedem Bild die Winkel bestimmen. Durch die Bildrate kann man dann ausrechnen wie schnell das ist. Dazu nimmt man dan die Werte aus dem Simulator wie lang das Wasser strömt. Dann kann man den Kippwinkel berechnen und merkt, das er nicht sehr groß ist.

Gruß

Neil

Der Witz ist aber, dass eine PET-Flasche nach oben kippt!

JKH

Moin!

Da stimme ich Oliver zu. Die Position der Rakete ist beim Start durch die Lage des Wasserspiegels
gespeichert.
Ich glaube, dass eine genauere Betrachtung des schwappenden Wassers zur Beantwortung
unserer Fragen führt.

Der Hochgeschwindigkeitsfilm von Dean Wheeler bietet da einige Möglichkeiten und zeigt ganz
deutlich die Richtungsänderung durch das schwappende Wasser.

Leider hat Herr Wheeler eine launchtube benutzt und unter seine Rakete noch so eine Stütze
gestellt, sodass auf den ersten Zentimetern die Rakete ziemlich gerade gehalten wird und eine
Richtungsänderung fast unmöglich macht.
Aber man sieht schon, dass sich das Wasser am unteren Rand des Druckbehälters gesammelt hat.

Beim Start wird das Wasser durch die Massenträgheit am Flaschenboden entlang nach oben auf die
obere Seite der Flasche geschleudert. Vergleichbar mit einem Skateboardfahrer, der auf der einen
Seite in eine Halfpipe springt und am anderen Ende entsprechend hochgeschleudert wird. Dieser
gesamte Vorgang findet noch statt, während die Flasche über die launchtube gleitet.


Kurz nach dem Verlassen der launchtube fällt das Wasser wieder zurück und trifft vor allem im
rot gekennzeichneten Bereich auf den Flaschenboden.


Dies hat zur Folge, dass die Rakete durch den nun verschobenen Schwerpunkt gegen den Uhrzeigersinn
gedreht wird. Den resultierenden Kurvenflug kann man auf den beiden nächsten Bildern deutlich sehen.



Womöglich würde eine Rakete mit größerem Volumen, einer größeren Wassermenge und/oder einer
längeren Brenndauer noch weiter nach oben drehen.

Es wird aber deutlich, dass die Bewegung der Rakete in der Schubphase abhängig ist von ihrer
Lage, bzw. der Lage des Wasserspiegels VOR dem Start.

Jetzt müsste man nur noch nachweisen, dass eine seitliche Anströmung der Rakete in der
Schubphase das Wasser schwappen lässt.

@ Neil:
Wie bereits geschrieben gibt´s auch WaRas mit längerer Schubphase.

Gruß Robert

Geändert von robby2001 am 29. Mai 2007 um 14:01

Man könnte das schwappende Wasser ja wie ein Pendel betrachten...

JKH

Hallo Oliver,

Du schriebst:

Zitat:

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.... Sollte der Druckpunkt nun vor dem Schwerpunkt liegen, wie in Deinem Bild eingezeichnet, dreht sich die Rakete weiter nach links, vorerst ohne ihre Geschwindigkeit nennenswert zu ändern. Das bedeutet der Anstellwinkel (der Winkel zwischen Raketenlängsachse und Geschwindigkeit relativ zur Luft) steigt weiter an, es wird eine noch stärkere Kraft erzeugt usw., wie Neil oben schon beschrieben hat. Die Rakete ist also instabil, sie reagiert auf eine kleine Störung mit einer großen Auslenkung (Andreas hat mal irgendwo die Definitionen der Begriffe "stabil" und "instabil" im Sinne der Regelungstechnik angeführt).

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Das stimmt so nicht ganz. Wenn der Wind von der Seite kommt, gibt es ein Drehmoment, aber auch eine Seitwärtsverschiebung mit dem Wind der Rakete. Zusätzlich kommt noch hinzu, dass die Resultierende von F_g und F_schub eine weiter Seitwärtsbewegung verursacht. Die Rakete dreht sich nur solange, bis die Luftströmung wieder von vorne kommt.
Dann sind wir bei Bild 2 meiner Grafik.

Ich habe jetzt auch noch den letzten Versuch durchgeführt: Kleine Rakete mit Druck- und Schubpunkt über dem Schwerpunkt.
Obwohl die Düse so richtig schräg schiebt, und es windet, fliegt die Rakete senkrecht nach oben.
Anhang: testiv.avi

Gruss, JKH

Moin!

@ JKH:
Es tut mir leid, aber auf dem Video kann ich echt nicht viel erkennen. Die Rakete fliegt allem
Anschein nach maximal 2-3 Meter hoch. Dem Ton nach zu urteilen taumelt die sehr stark während
der Schubphase. Sie fliegt auch nicht besonders schnell.

Bist du dir sicher, dass bei der Rakete der Druckpunkt vor dem Schwerpunkt lag? Hast du beide
Punkte bestimmen können?
Hast du einfach so eine Minirakete genommen und vorne Flügel drangeklebt? Dann wäre doch dein
Schubpunkt an der Düsenöffnung und die Düse befand sich doch unterhalb des Leitwerkes, also
unter dem Schwerpunkt und dem Druckpunkt, oder nicht?

Gruß Robert

Hallo Robert,

Ja, die Rakete flog sehr instabil und nicht besonders schnell. Aber immer nach oben. Die Düse ist eben nicht so der Bringer.
Ich habe unten noch einen Nagel dran geklebt, um den Schwerpunkt nach unten zu verlegen. Der Druckpunkt lag eindeutig über dem Schwerpunkt. Wegen dem zusätzlichen Gewicht flog die Rakete auch nicht so hoch.

Hier noch ein Bild:


Der Testversuch sollte mit jeder Rakete gehen. Am einfachsten nachprüfbar mit einer Silvesterrakete.

Gruss, JKH

Hallo!

Ich habe jetzt in einem Worddokument versucht, meine Theorie nochmals klar aufzuzeigen. Hoffentlich ist sie verständlich...
Anhang: senkrechter raketenflug.doc

Gruss, Jonathan