Пневмогидравлическая ракета

Пневмогидравлическая ракета, водяная ракета — ракета, использующая в качестве рабочего тела воду (или другую жидкость), вытесняемую из корпуса ракеты через сопло давлением сжатого воздуха или иного газа. Получили распространение, в основном, в качестве игрушек. Используются также для демонстрации принципов реактивного движения.

Старт пневмогидравлической ракеты, изготовленной из ПЭТ-бутылок

Динамика пневмогидравлической ракеты

Схема пневмогидравлической ракеты

Сжатый воздух при истечении из сопла ракеты способен создавать тягу без жидкости-посредника. Однако масса воздуха в корпусе ракеты ограничена. Более выгодным представляется использование в качестве рабочего тела жидкости. Ввиду того, что через сопло пневмогидравлической ракеты истекает жидкость, оно выполняется не в форме сопла Лаваля, а имеет плавно очерченную сужающуюся форму.

Максимальную скорость истечения жидкости из сопла пневмогидравлической ракеты можно определить исходя из закона Бернулли:

${\frac {\rho v^{2}}{2}}=\Delta p$,

где

$\rho$ - плотность жидкости;

$v$ - скорость истечения жидкости;

$\Delta p$ - избыточное давление газа в ракете.

Сопло пневмогидравлической ракеты чаще всего представляет собой сужающуюся профилированную насадку с малым отрывом струи. Фактический объемный расход жидкости через сопло составит:

$Q=\mu S_{0}{\sqrt {\frac {2\Delta p}{\rho }}}$

$\mu =0,6..0,8$ - коэффициент расхода

$S_{0}$ - площадь узкой части сопла

Массовый расход жидкости составит:

$G=Q\rho =\mu S_{0}{\sqrt {2\rho \Delta p}}$

Сила тяги составит:

$F=Gv=2\mu S_{0}\Delta p$

Время действия пневмогидравлического двигателя, при условии что жидкость будет израсходована раньше, чем сжатый газ составит:

$T={\frac {m}{G}}$

$m$ - масса жидкости на старте ракеты

Литература

• Беляев Н. М. Расчет пневмогидравлических систем ракет : [рус.] : учебное пособие. — М. : Машиностроение, 1983. — 219 с.

Ссылки

• Подробный расчет пневногидравлической ракеты Архивная копия от 13 марта 2016 на Wayback Machine (англ.)