Vízrakéta
A vízrakéta (ritkábban használt másik nevén: palackrakéta) a modellezés – azon belül rakétamodellezés –  Magyarországon alig ismert ága. Többnyire PET-palackból (PET, azaz polietilén) készül. A vízrakéta működése a valódi rakétákhoz hasonlóan Newton harmadik törvényén alapul. A reaktív hajtást a palackból kiáramló víz valósítja meg. A víz kiáramlását a víz fölött elhelyezkedő nagynyomású gáz, többnyire sűrített levegő biztosítja.

Működése, repülésének szakaszai
Ellentétben a reaktív hajtást égés nyomán felszabaduló gázokkal biztosító modellrakétákkal, a vízrakéta esetében a reaktív hajtást a sűrített (többnyire) levegő által a nyomásálló PET-palackból kilövellt víz, ill. általa a hatás-ellenhatás elv alapján létrejövő tolóerő biztosítja. A vízrakéta repülési jellemzői (pl. tolóerő mértéke, repülés ideje, nyomás és légellenállás hatása) fizikai képletek alapján számíthatók.

A vízrakéta repülésének 1. szakaszában a tolóerő a vízrakétát nagy gyorsulás mellett nagy sebességre gyorsítja. A repülés 2. szakaszában a tehetetlenségnél fogva a rakéta fokozatosan csökkenő sebesség mellett tovább emelkedik. A röppálya legmagasabb pontját elérve a repülés 3. szakaszában a rakéta szabadesésben egyre gyorsuló sebességgel zuhanni kezd. A repülés 4. szakaszában az ejtőernyő  nyitását követően a rakéta az ejtőernyő méretétől és kialakításától függő mértékű fékezés mellett ereszkedik vissza a talajszintre.

Felépítése
A vízrakéta fő szerkezeti elemei: rakétatest (ennek részeként PET-palack, mint üzemanyag tartály, valamint fúvóka, vezérsík), rakétafej.

Rakétatest: üzemanyag tartály
A vízrakéta üzemanyaga a sűrített (többnyire) levegő erejével a fúvókán keresztül kilövellt víz. Ebből következően az üzemanyag tartálynak nyomásállónak kell lennie. A vízrakéta annál magasabbra (távolabbra) repül minél nagyobb benne a nyomás (továbbá minél kisebb a súlya és a légellenállása). Viszont önmagukban a PET-palackok korlátozottan nyomásállók. Nagyobb nyomás elviseléséhez a PET-palack megerősítése szükséges (pl. üvegszál hálóval, üvegszál erősítésű ragasztó szalaggal, vagy üvegszál erősítésű műgyanta burkolattal). Extra nagy nyomású (>20 bar) üzemanyag tartályok anyaga teljes egészében üvegszál erősítésű műgyanta).

Egyszerűbb kialakítású, kisebb teljesítményű vízrakéta egyetlen PET-palackból is építhető. Több PET-palack összeragasztásával, ill. összeragasztott PET-palackokból álló modulok egymáshoz illesztésével nagyobb űrtartalmú (akár 15 literesnél is nagyobb) üzemanyag tartály állítható elő látható). Több üzemanyagtartályból, valamint a célnak megfelelően kialakított kioldó szerkezetből gyorsító rakétákkal ellátott, vagy többfokozatú vízrakéta is összeállítható.

Bármilyen kialakítású is az üzemanyagtartály, abban víz és (többnyire) levegő egyszerre van jelen. Ökölszabálynak tekinthető az 1/3 térfogat víz, 2/3 térfogat levegő arány (azaz 33% víz). A tapasztalatok szerint ez inkább nagyobb (22 mm-es) fúvóka esetén optimális arány, míg kisebb (9 mm-es) fúvóka esetén előnyösebb az 1/4 térfogat víz, 3/4 térfogat levegő arány (azaz 25% víz). Igen nagy nyomású vízrakéta esetén előfordul az 1/5 térfogat víz, 4/5 térfogat levegő arány (azaz 20% víz) is.

A vízrakéta hatékonyságát különösen kisebb (9 mm-es) fúvóka esetén tovább növeli a víz habosítása. Ez egy kevés sampon belekeverésével érhető el. Ugyanazzal a vízrakétával ugyanakkora indító nyomás esetén habos vízzel kb. 20%-kal nagyobb magasság érhető el, mint vízzel. Nagyobb (22 mm-es) fúvóka esetén a habos víz csak kisebb mértékben növeli a magasságot.

Rakétatest: fúvóka
A vízrakéta fúvókájának szerepe hármas:
 a nyomás alá helyezés alatt, egészen a kilövés pillanatáig légtömör csatlakozást kell biztosítania a sűrített (többnyire) levegőt előállító eszköz csatlakozójához,
 kilövéskor támogatnia kell a légtömör csatlakozás pillanatszerű oldását,
 a kioldást követően biztosítania kell a nyomás alatti víz tengelyirányú távozását az üzemanyagtartályból, ezzel a hatás-ellenhatás elv alapján a rakétát előre mozgató erő létrehozását.

Egyszerűbb, kis teljesítményű fúvóka készülhet átalakított kerékpárgumi szelepből (ennek belső átmérője 5,5 mm). Ebben az esetben a légtömör csatlakoztatást a pumpa, vagy kompresszor oldható csatlakozója biztosítja. Nagyobb teljesítményű vízrakéta fúvókája kerti locsolócsövek gyorscsatlakozójának ún. csapeleméből készülhet (ennek belső átmérője 9 mm). Ennek légtömör csatlakozását, rögzítését az ún. tömlőelem biztosítja. A legnagyobb teljesítményű vízrakéták egyik lehetséges fúvókája maga a PET-palack nyaka és szája (ennek belső átmérője 22 mm). A légtömör csatlakozás egyedileg készített szerkezettel biztosítható.

Rakétatest: vezérsík
A vezérsík feladata a vízrakéta stabil repülésének a biztosítása, hangsúlyosan a repülés indítóállvány elhagyása utáni, erőteljesen gyorsuló, igen nagy sebességet (akár >200 km/h) is elérhető szakaszában.

Rakétafej
Egyszerűbb vízrakéták esetében a rakétafej kizárólagos feladata megfelelően áramvonalas, hengerszimmetrikus kialakítással a lehető legkisebb légellenállás biztosítása. Igényesebb, nagyobb teljesítményű vízrakéta esetében a rakétafejben kerül elhelyezésre az ejtőernyő, annak mechanikus, elektronikus, vagy távirányított nyitó szerkezete, a repülési adatgyűjtő, a mini kamera, a modellkereső, távnyitott ejtőernyő esetén a vevő egység és a szervómotor, valamint az elektronikák tápellátását biztosító kisméretű elem/akku.

Kilövése

A vízrakéta kilövésének elsődleges előfeltétele a szükséges nyomású sűrített (többnyire) levegő. Az előállítás lehetséges eszközei: kézi/lábpumpa (kb. 8 bar-ig), vagy autókompresszor (kb. 10 bar-ig), vagy sűrített levegő tartály (az ún. reduktortól függően 20 bar, vagy több). Egyszerűbb, kisebb teljesítményű vízrakéták esetében kisebb nyomásra (néhány bar) képes kerékpárpumpa is elégséges (célszerűen nyomásmérővel ellátott változatában), míg a nagyobb teljesítményű vízrakétákhoz szükséges, akár 40 bar feletti nyomáshoz célszerű palackos sűrített levegő használata.

További feltétel az indítóállvány. Ennek feladatai:
 a vízzel feltöltött – az űrtartalomtól függően akár 5–10 kg-os – rakéta stabil és biztonságos rögzítése a nyomás alá helyezés szakaszában,
 esetleges rendellenesség, biztonsági kockázat esetén a gyors lefúvatás (azaz nyomásmentesítés) lehetőségének a biztosítása,
 a rakéta indításakor a légtömör csatlakozás gyors oldása,
 az induló rakéta kilövési irányban tartása.

A vízrakétával elérhető magasságot tovább növeli az ún. indítócső alkalmazása az indítóállványon. Az indítócső egy a vízrakéta fúvókáján keresztül annak üzemanyagtartályába a lehető leghosszabban benyúló és a fúvóka nyílását lehető legnagyobb mértékben kitöltő cső. Ez indításkor „fordított pumpapként) működik: míg pumpáláskor a dugattyút lenyomva sűrített levegő jön létre, addig az indítócső dugattyúként működve segíti a vízrakétát, hogy az üzemanyagtartályban lévő sűrített levegő az indítócső (mint egyfajta dugattyú) kinyomásával segítse annak gyorsulását.

Biztonság
Vízrakétát kizárólag megfelelő biztonsági intézkedések mellett szabad nyomás alá helyezni és kilőni.

A vízrakétában sűrített (többnyire) levegő révén tárolt energia mértékére jellemző, hogy akár 5 kg-os önsúly + kilövéshez szükséges víz összsúlya) vízrakétát néhány tized másodperc alatt képes 200 km/h-t is meghaladó sebességre felgyorsítani és 100 m-t jóval meghaladó magasságra feljuttatni. Belátható, hogy megfelelő biztonsági intézkedések nélkül ez az energia akár súlyos sérülést is okozhat.

Emellett míg a pirotechnikai elven működő rakétamodellek esetében a tűz- és robbanásveszélyes hajtóanyag, addig a vízrakéták esetében a nyomás alá helyezett üzemanyagtartály felrobbanása jelent biztonsági kockázatot.

A jelzett kockázatok kellő gondossággal (pl. biztonságos távolság), ill. védőeszközökkel (pl. védőszemüveg) jelentősen csökkenthetők.

A kilövés további fontos biztonsági eleme a kellő óvintézkedések mellett végrehajtott előzetes nyomáspróba, a lefúvató szelep, valamint az esetleges érdeklődők biztonságos távolságban tartása.

Kilövéskor figyelemmel kell lenni a repülésbiztonságra is.

Világcsúcsok
A pirotechnikai elven működő rakétamodellekkel szemben egyrészt a vízrakéták induló súlya az üzemanyagtarályban lévő akár több liter víz miatt lényegesen nagyobb. Másrészt a fúvókán keresztül távozó víz lényegesen rövidebb ideig biztosít tolóerőt. Ebből következően a vízrakéták többségében jóval kisebb magasságokat érnek el a pirotechnikai elvű rakétamodelleknél.

Kivételt képeznek az egyedi kialakítású (a légellenállás minimalizálása érdekében kis átmérőjű, a nyomásállóság érdekében pedig szuper erős üvegszál erősítésű műgyantából készült), igen nagy nyomással (akár >40 bar) kilőtt vízrakéták.

A vízrakétával elért legnagyobb magasságokat a Water Rocket Achievement World Record Association kezeli. Ennek honlapja öt kategóriát tart nyitva a világcsúcsok számára: A osztály (egyfokozatú vízrakéták), B osztály (többfokozatú vízrakéták), C osztály (repülési idő), D osztály (megerősítés nélküli üzemanyag tartály), E osztály (megerősített üzemanyag tartály). A jelenlegi (2017. januári) állapot szerint egyik kategóriában sincs értékelhető eredmény.

Az egyéb források a vízrakétával elért – de a Water Rocket Achievement World Record Association által nem hitelesített – legnagyobb magasságok a következők:
 830 méter 
 636 méter 
 534 méter 
 502 méter

Versenyek
Mint a világban, úgy Magyarországon is oktatási intézmények hirdetnek vízrakéta versenyeket. Ezek több kategóriában folyhatnak: pl. legnagyobb magasság (függőleges kilövés esetén), legnagyobb távolság (lapos szögű kilövés esetén), leghosszabb repülési idő. A vízrakéta csekély hazai elterjedtsége miatt hazai versenyre alig van példa.

Szervezetek
A NASA honlapja külön oldallal támogatja a fiatalokat a vízrakéta készítésében.

További vízrakétás szervezetek: 
Water Rocket Achievement World Record Association *USWaterRockets
AirCommandRockets
RaketfuedRockets

Jegyzetek

További információk
 vizraketa.blog.hu
 Vízrakéta-szimulátor, NASA 
 Vízrakéta-szimulátor, Polyplex
 Vízrakéta-szimulátor, ScienceBits

Szabadidő
A vízrakéta ( ritkábban használt másik nevén : palackrakéta ) a modellezés – azon belül rakétamodellezés – Magyarországon alig ismert ága . Többnyire PET-palackból ( PET , azaz polietilén ) készül . A vízrakéta működése a valódi rakétákhoz hasonlóan Newton harmadik törvényén alapul . A reaktív hajtást a palackból kiáramló víz valósítja meg . A víz kiáramlását a víz fölött elhelyezkedő nagynyomású gáz , többnyire sűrített levegő biztosítja . Működése , repülésének szakaszai Ellentétben a reaktív hajtást égés nyomán felszabaduló gázokkal biztosító modellrakétákkal , a vízrakéta esetében a reaktív hajtást a sűrített ( többnyire ) levegő által a nyomásálló PET-palackból kilövellt víz , ill. általa a hatás-ellenhatás elv alapján létrejövő tolóerő biztosítja . A vízrakéta repülési jellemzői ( pl. tolóerő mértéke , repülés ideje , nyomás és légellenállás hatása ) fizikai képletek alapján számíthatók . A vízrakéta repülésének szakaszában a tolóerő a vízrakétát nagy gyorsulás mellett nagy sebességre gyorsítja . A repülés szakaszában a tehetetlenségnél fogva a rakéta fokozatosan csökkenő sebesség mellett tovább emelkedik . A röppálya legmagasabb pontját elérve a repülés szakaszában a rakéta szabadesésben egyre gyorsuló sebességgel zuhanni kezd . A repülés szakaszában az ejtőernyő nyitását követően a rakéta az ejtőernyő méretétől és kialakításától függő mértékű fékezés mellett ereszkedik vissza a talajszintre . Felépítése A vízrakéta fő szerkezeti elemei : rakétatest ( ennek részeként PET-palack , mint üzemanyag tartály , valamint fúvóka , vezérsík ) , rakétafej. Rakétatest : üzemanyag tartály A vízrakéta üzemanyaga a sűrített ( többnyire ) levegő erejével a fúvókán keresztül kilövellt víz . Ebből következően az üzemanyag tartálynak nyomásállónak kell lennie . A vízrakéta annál magasabbra ( távolabbra ) repül minél nagyobb benne a nyomás ( továbbá minél kisebb a súlya és a légellenállása ) . Viszont önmagukban a PET-palackok korlátozottan nyomásállók . Nagyobb nyomás elviseléséhez a PET-palack megerősítése szükséges ( pl. üvegszál hálóval , üvegszál erősítésű ragasztó szalaggal , vagy üvegszál erősítésű műgyanta burkolattal ) . Extra nagy nyomású ( >20 bar ) üzemanyag tartályok anyaga teljes egészében üvegszál erősítésű műgyanta ) . Egyszerűbb kialakítású , kisebb teljesítményű vízrakéta egyetlen PET-palackból is építhető . Több PET-palack összeragasztásával , ill. összeragasztott PET-palackokból álló modulok egymáshoz illesztésével nagyobb űrtartalmú ( akárliteresnél is nagyobb ) üzemanyag tartály állítható elő látható ) . Több üzemanyagtartályból , valamint a célnak megfelelően kialakított kioldó szerkezetből gyorsító rakétákkal ellátott , vagy többfokozatú vízrakéta is összeállítható . Bármilyen kialakítású is az üzemanyagtartály , abban víz és ( többnyire ) levegő egyszerre van jelen . Ökölszabálynak tekinthető az3 térfogat víz,3 térfogat levegő arány ( azaz víz ) . A tapasztalatok szerint ez inkább nagyobbmm-es ) fúvóka esetén optimális arány , míg kisebbmm-es ) fúvóka esetén előnyösebb az4 térfogat víz,4 térfogat levegő arány ( azaz víz ) . Igen nagy nyomású vízrakéta esetén előfordul az5 térfogat víz,5 térfogat levegő arány ( azaz víz ) is . A vízrakéta hatékonyságát különösen kisebbmm-es ) fúvóka esetén tovább növeli a víz habosítása . Ez egy kevés sampon belekeverésével érhető el . Ugyanazzal a vízrakétával ugyanakkora indító nyomás esetén habos vízzel kb.-kal nagyobb magasság érhető el , mint vízzel . Nagyobbmm-es ) fúvóka esetén a habos víz csak kisebb mértékben növeli a magasságot . Rakétatest : fúvóka A vízrakéta fúvókájának szerepe hármas : a nyomás alá helyezés alatt , egészen a kilövés pillanatáig légtömör csatlakozást kell biztosítania a sűrített ( többnyire ) levegőt előállító eszköz csatlakozójához , kilövéskor támogatnia kell a légtömör csatlakozás pillanatszerű oldását , a kioldást követően biztosítania kell a nyomás alatti víz tengelyirányú távozását az üzemanyagtartályból , ezzel a hatás-ellenhatás elv alapján a rakétát előre mozgató erő létrehozását . Egyszerűbb , kis teljesítményű fúvóka készülhet átalakított kerékpárgumi szelepből ( ennek belső átmérője5 mm ) . Ebben az esetben a légtömör csatlakoztatást a pumpa , vagy kompresszor oldható csatlakozója biztosítja . Nagyobb teljesítményű vízrakéta fúvókája kerti locsolócsövek gyorscsatlakozójának ún. csapeleméből készülhet ( ennek belső átmérőjemm ) . Ennek légtömör csatlakozását , rögzítését az ún. tömlőelem biztosítja . A legnagyobb teljesítményű vízrakéták egyik lehetséges fúvókája maga a PET-palack nyaka és szája ( ennek belső átmérőjemm ) . A légtömör csatlakozás egyedileg készített szerkezettel biztosítható . Rakétatest : vezérsík A vezérsík feladata a vízrakéta stabil repülésének a biztosítása , hangsúlyosan a repülés indítóállvány elhagyása utáni , erőteljesen gyorsuló , igen nagy sebességet ( akár >200 km/h ) is elérhető szakaszában . Rakétafej Egyszerűbb vízrakéták esetében a rakétafej kizárólagos feladata megfelelően áramvonalas , hengerszimmetrikus kialakítással a lehető legkisebb légellenállás biztosítása . Igényesebb , nagyobb teljesítményű vízrakéta esetében a rakétafejben kerül elhelyezésre az ejtőernyő , annak mechanikus , elektronikus , vagy távirányított nyitó szerkezete , a repülési adatgyűjtő , a mini kamera , a modellkereső , távnyitott ejtőernyő esetén a vevő egység és a szervómotor , valamint az elektronikák tápellátását biztosító kisméretű elem/ akku . Kilövése A vízrakéta kilövésének elsődleges előfeltétele a szükséges nyomású sűrített ( többnyire ) levegő . Az előállítás lehetséges eszközei : kézi/ lábpumpa ( kb.bar -ig ) , vagy autókompresszor ( kb.bar -ig ) , vagy sűrített levegő tartály ( az ún . reduktortól függőenbar , vagy több ) . Egyszerűbb , kisebb teljesítményű vízrakéták esetében kisebb nyomásra ( néhány bar ) képes kerékpárpumpa is elégséges ( célszerűen nyomásmérővel ellátott változatában ) , míg a nagyobb teljesítményű vízrakétákhoz szükséges , akárbar feletti nyomáshoz célszerű palackos sűrített levegő használata . További feltétel az indítóállvány . Ennek feladatai : a vízzel feltöltött – az űrtartalomtól függően akár10 kg-os – rakéta stabil és biztonságos rögzítése a nyomás alá helyezés szakaszában , esetleges rendellenesség , biztonsági kockázat esetén a gyors lefúvatás ( azaz nyomásmentesítés ) lehetőségének a biztosítása , a rakéta indításakor a légtömör csatlakozás gyors oldása , az induló rakéta kilövési irányban tartása . A vízrakétával elérhető magasságot tovább növeli az ún. indítócső alkalmazása az indítóállványon . Az indítócső egy a vízrakéta fúvókáján keresztül annak üzemanyagtartályába a lehető leghosszabban benyúló és a fúvóka nyílását lehető legnagyobb mértékben kitöltő cső . Ez indításkor „ fordított pumpapként ) működik : míg pumpáláskor a dugattyút lenyomva sűrített levegő jön létre , addig az indítócső dugattyúként működve segíti a vízrakétát , hogy az üzemanyagtartályban lévő sűrített levegő az indítócső ( mint egyfajta dugattyú ) kinyomásával segítse annak gyorsulását . Biztonság Vízrakétát kizárólag megfelelő biztonsági intézkedések mellett szabad nyomás alá helyezni és kilőni . A vízrakétában sűrített ( többnyire ) levegő révén tárolt energia mértékére jellemző , hogy akárkg-os önsúly + kilövéshez szükséges víz összsúlya ) vízrakétát néhány tized másodperc alatt képeskm / h-t is meghaladó sebességre felgyorsítani ésm-t jóval meghaladó magasságra feljuttatni . Belátható , hogy megfelelő biztonsági intézkedések nélkül ez az energia akár súlyos sérülést is okozhat . Emellett míg a pirotechnikai elven működő rakétamodellek esetében a tűz- és robbanásveszélyes hajtóanyag , addig a vízrakéták esetében a nyomás alá helyezett üzemanyagtartály felrobbanása jelent biztonsági kockázatot . A jelzett kockázatok kellő gondossággal ( pl. biztonságos távolság ) , ill. védőeszközökkel ( pl. védőszemüveg ) jelentősen csökkenthetők . A kilövés további fontos biztonsági eleme a kellő óvintézkedések mellett végrehajtott előzetes nyomáspróba , a lefúvató szelep , valamint az esetleges érdeklődők biztonságos távolságban tartása . Kilövéskor figyelemmel kell lenni a repülésbiztonságra is . Világcsúcsok A pirotechnikai elven működő rakétamodellekkel szemben egyrészt a vízrakéták induló súlya az üzemanyagtarályban lévő akár több liter víz miatt lényegesen nagyobb . Másrészt a fúvókán keresztül távozó víz lényegesen rövidebb ideig biztosít tolóerőt . Ebből következően a vízrakéták többségében jóval kisebb magasságokat érnek el a pirotechnikai elvű rakétamodelleknél . Kivételt képeznek az egyedi kialakítású ( a légellenállás minimalizálása érdekében kis átmérőjű , a nyomásállóság érdekében pedig szuper erős üvegszál erősítésű műgyantából készült ) , igen nagy nyomással ( akár >40 bar ) kilőtt vízrakéták . A vízrakétával elért legnagyobb magasságokat a Water Rocket Achievement World Record Association kezeli . Ennek honlapja öt kategóriát tart nyitva a világcsúcsok számára : A osztály ( egyfokozatú vízrakéták ) , B osztály ( többfokozatú vízrakéták ) , C osztály ( repülési idő ) , D osztály ( megerősítés nélküli üzemanyag tartály ) , E osztály ( megerősített üzemanyag tartály ) . A jelenlegi januári ) állapot szerint egyik kategóriában sincs értékelhető eredmény . Az egyéb források a vízrakétával elért – de a Water Rocket Achievement World Record Association által nem hitelesített – legnagyobb magasságok a következők : méter méter méter méter Versenyek Mint a világban , úgy Magyarországon is oktatási intézmények hirdetnek vízrakéta versenyeket . Ezek több kategóriában folyhatnak : pl. legnagyobb magasság ( függőleges kilövés esetén ) , legnagyobb távolság ( lapos szögű kilövés esetén ) , leghosszabb repülési idő . A vízrakéta csekély hazai elterjedtsége miatt hazai versenyre alig van példa . Szervezetek A NASA honlapja külön oldallal támogatja a fiatalokat a vízrakéta készítésében . További vízrakétás szervezetek : Water Rocket Achievement World Record Association * USWaterRockets AirCommandRockets RaketfuedRockets Jegyzetek További információk vizraketa.blog.hu Vízrakéta-szimulátor , NASA Vízrakéta-szimulátor , Polyplex Vízrakéta-szimulátor , ScienceBits Szabadidő