Eine Wasserrakete verwendet Druckluft als Energiespeicher und Wasser als Rückstossmasse. Als einfache Rakete dient eine PET-Flasche. Damit das Wasser nicht zu schnell austritt, verwenden wir einen Gardena-Adapter als Düse:

Für einen Launch wird die Rakete teilweise mit Wasser gefüllt und anschliessend mit einer adaptierten Fahrradpumpe auf den gewünschten Druck gebracht. Ein Gardena-Schnellverschluss dient als Start-Mechanismus:

Der Innenquerschnitt der Düse bestimmt, wie gross der Massenausstoss ist. Der Standard-Gardenaadapter hat 9mm Innendurchmesser - was ist die Querschnittsfläche? Wie gross ist diese beim Profi-Adapter (16mm)?

Dummerweise unterscheiden sich die Gewinde von Wasserhahnen und PET-Flaschen, der Hahnadapter kann also nicht direkt aufgeschraubt werden. Die Verbindung musst druckfest und dicht sein.

Wir haben verschiedene Methoden zur Verfügung:

3D-Druck einer Düse mit PET-Gewinde (Modell)

Wir verwenden einen 1-Zoll-Hahnadapter und entfernen die Gummidichtung. Der PET-Flaschendeckel wird aufgebohrt und mit 2-K-Kleber eingeklebt.

Zu beachten:

• reichlich Kleber verwenden
• Gummihandschuhe empfohlen!!!
• Der Flaschendeckel muss ev. mit horizontalen Rillen versehen werden (mit dem Cutter einschneiden), um der Klebung mehr Widerstand unter hohem Druck zu erlauben.

Wird das Flaschengewinde um ca. 1mm abgefeilt, lässt sich ein Hahnadapter bis zur Dichtung auf die Flasche murksen.

Die Druckluft stösst das Wasser aus der Düse. Wir können näherungsweise davon ausgehen, dass das Wasser inkompressibel ist. Wie gross darf der Wasseranteil maximal sein, wenn der Startdruck 5bar Überdruck beträgt? Was ist das Problem, wenn wir nur 10% des Volumens für die Luft reservieren?

Zusätzliches Ausstossmaterial muss beim Start erst mal beschleunigt werden, es ist also möglich. Auch wenn wir mit einer höheren Wassermenge einen grösseren Impuls generieren können, bedeutet dies nicht unbedingt, dass die Rakete höher steigt!

Am besten finden wir experimentell heraus, was die optimale Füllmenge ist.

Das Leitwerk bzw. die Finnen dienen dazu, die Flugbahn der Rakete zu stabilisieren. Ist der Schwerpunkt zu weit hinten, kommt die Rakete ins taumeln. Einfacher Test: eine Schnur um die leere Rakete binden und in Kreis schwingen - taumelt die Rakete, benötigt sie ein (grösseres) Leitwerk.

Als Material eignen sich dünne Polycarbonatplatten oder Sperrholz. Zur Montage z.B. Heisskleber oder Panzertape verwenden.

Ideen zu Druckpunkt, Schwerpunkt, Finnen

Damit eine Nutzlast bzw. die Sensorik-Einheit mehr als einen Start überlebt, muss eine Nutzlastverkleidung gebaut werden, die den Wiedereintritt in die Atmosphäre und die Landung auf dem Boden übersteht. Zur Verfügung stehen Tennisbälle, PET-Flaschen und Fahrradschläuche.

Alternative wäre ein Fallschirmsystem.

Z.B. nach dieser Anleitung