Пневмогидравлическая ракета

Старт пневмогидравлической ракеты, кустарно изготовленной из ПЭТ-бутылок

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.

Динамика пневмогидравлической ракеты

Схема пневмогидравлической ракеты

Сжатый воздух при истечение 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. В виду того, что через сопло пневмогидравлической ракеты истекает жидкость, оно выполняется не в форме сопла Лавваля, 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 сужающийся профилированный насадок 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:

$~G=Q \rho = \mu S_0 \sqrt{2 \rho \Delta p }$

Cила тяги составит:

$F=Q v=2 \mu S_0 \Delta p~$

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

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

$m$ - масса жидкости на старте ракеты