물로켓의 원리(펌)

[발레리아]

물로켓의 원리

빈 PET병에 물을 25~40%정도 채운후 6기압이상의

공기를 불어 넣은 후 일순간 마개를 열어주면 물이

순식간에 분사되며 그 반작용으로 PET병이

날아가게 된다.

 

물로켓의 제작

물로켓을 만들기전에 가장 먼저 어떤 발사대를 쓸 것인가를 결정해야 한다. 물로켓은 1.5리터들이 PET병에 8mm정도의 노즐을 사용하는 경우와 노즐없이 그냥 사용하는 방법이 있다. 당연히 노즐을 쓰는 경우 멀리갈 것 같으나 노즐을 달지 않는 경우가 더 많이 나간다고 한다. 필자는 노즐을 쓰지 않은 발사대를 사용해보지 않아 잘 모르겟다. 꼬리날개나 노즈콘,낙하산은 그림들을 보고 잘 연구해 보기 바란다.

세트로는 아카데미 과학사의 물로켓 셋트가 판매되고 있다. 아카데미의 물로켓은 노즐을 사용하고 있으며 가볍고 실용적이다.

보통의 물로켓은 30~50m(15층 높이)정도 올라간다. 물로켓의 고도는 물의양,압력에 매우 민감하여 잘 연구하면 80m까지 가능하다. 물로켓을 소개하는 다른 글들을 보면 100m까지 올라간다고 하는 경우가 많은데 초보수준에서 100m의 고도는 사실상 곤란하다고 생각된다. 수평거리 100m를 잘 못 적어놓은게 아닌가 생각된다. 참고로 물로켓의 고도장벽은 300m정도 되는 걸로 생각된다. 200m 이상의 고도에 도달하기 위해서는 1단로켓으로는 도저히 안되고 2단이나 3단로켓이 되어야만 가능한 걸로 알고 있다.

 

물로켓의 TIP

탱크용량을 늘리는 방법 : 주로 더블사이즈로 PET병 2개를 Robinson 커플링으로 연결

탱크압력을 증가시키는 방법 : 드라이 아이스를 이용하여 압력을 높이는 방법이 있으나 다루기가 어렵고 폭발할 위험이 많으므로 안전이 확보된 상태가 아니면 절대 사용하면 안된다.

확실하고 손쉬운 기교로는 분사체인 물의 비중을 높이는 것이다. 비중을 높이기 위해서는 물에 소금을 거의 과포화되도록 녹인다. 이렇 물의 무게를 높이면 확실히 성능을 향상시킬 수 있다.

 

모델로켓의 제작

모델로켓의 입문은 초보자용 셋트부터 시작하는 것이 가장 무난하다. 모델로켓은 물로켓과 달리 사용자가 응용할 범위가 좁으며, 또한 여러모로 위험하므로 안전에 각별히 유의해야 한다. 때때로 엔진을 자작하고자 하는 사람이 많은데 이는 권장할 일이 못된다. 위험도 위험이려니와 엔진자작시 회수용 로켓으로 사용하기가 어렵다. 추진제를 자작할 경우 연소실에서 수백 PSI의 압력을 받으므로 추진제가 이 압력을 견딜정도로 안전해야 한다. 또한 연소실이나 노즐도 이런 압력을 견뎌야 한다.

추진제를 자작하고자 하는 주된 이유는 강력한 로켓을 만들려는 욕심 때문이리라. 이런 이유에서라면 더욱 엔진을 자작할 필요가 없어진다. 모델로켓의 소형엔진으로도 200m까지는 거뜬히 쏘아 올릴 수 있으며, 로켓을 작게 만들면 500m이상도 충분하다. 수평 200m는 별 것도 아니지만 수직 200m면 아주 까마득한 높이이며 500m정도면 시야에서 사라지기 쉽상이다.

로켓 발사체의 제작에서 킷트를 사용하지 않고 자작할 경우에는 로켓의 무게중심이 날개의 항력중심보다 앞에 와야 안정적이 비행을 할 수 있다. 자작한 로켓의 안정도를 측정하는 방법으로는 로켓의 무게중심을 끈으로 묶어서 빙빙 돌려보았을 때 균형있게 비행을 하면 안정적이라 보면 된다. 

 

모델로켓의 일반 구조

"엔진 마운트"는 보통 로켓의 하단부 몸통 안에 장착되며 상단부 몸통에는 낙하산 또는 스트림머 등 회수 장비가 장착 된다. 로켓 엔진의 추진제가 연소되면서 마지막에 로켓 내부로 뿜어내는 추진제의 힘으로 회수 장비가 몸통 밖으로 튀어나오게 된다. 이때 로켓 몸통 속의 연소가스는 매우 뜨거워 회수장비가 손상될 우려가 있으므로 웨이드(recovery wadding)와 같은 불연재를 회수장비 하단부에 집어 넣게 된다.

 

추진제

 

추진제는 만약의 사태(폭발)에 대비하여 외통의 재질을 종이로 한다. 점화플러그가 "진흙노즐"에서 점화되면, "발사와 가속을 위한 추진제"의 연소가 시작되어 로켓이 상승한다. 그 다음 순차적으로 "순항 및 추적을 위한 연기"가 뿜어져 나오며 정점을 지난 다음, "회수 장비 작동용 추진제가 점화되어 로켓의 몸통에 내장된 낙하산 또는 스트림머를 로켓 몸통 밖으로 밀어내는 힘으로 작용한다.

 

모델로켓의 구입 및 제작

 

우리나라에서는 모델로켓과 추진제를 구하기도 어렵고 동호인도 거의 없는 실정이다. 과학사 같은데서 판매하는 곳이 간혹 있으니 성의만 있으면 수소문해서 구할 수 있다. 필자가 알고 있는 곳이 있기는 하지만 추천하기에는 좀 그렇다. 암튼 추진제를 저렴하게 구한다손 치더라도 가격이 너무 비싸서 추진제를 자작하려는 사람도 많이 있다. 추진제를 자작하는 데에는 몇가지 문제가 있다. 첫째 위험부담이 너무 크다는 점이다. 또한 자작시 추진제 작동용 화약까지 만들기는 더욱 어려움이 생기고, 따라서 자작로켓은 1회용으로 사용되기 쉽상이다.

따라서 추진제를 자작할 생각은 하지 않는게 좋다

[잠만자는사람들]

저번에 물로켓대회 했었는데 저도 나가 보고 싶어요 ㅠ

[해든샘]

저도 역시 나가보고 싶습니다.

[あい]

물로켓에 별로 관심이 없다는-_-;;;;;;;;

[소윤♡]

물로켓,,, 이라,, 한번도 날려본 적이 없는,,,-_-;; 그리고 별로 만들고 싶은 마음도 없네요,,ㅡㅡ;;