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.

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:

ρ v 2 2 = Δ p {displaystyle {frac { ho v^{2}}{2}}=Delta p} ,

где

ρ {displaystyle ho } - плотность жидкости; v {displaystyle v} - скорость истечения жидкости; Δ p {displaystyle 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 = μ S 0 2 Δ p ρ {displaystyle Q=mu S_{0}{sqrt {frac {2Delta p}{ ho }}}} μ = 0 , 6..0 , 8 {displaystyle mu =0,6..0,8} - коэффициент расхода S 0 {displaystyle S_{0}} - площадь узкой части сопла

Массовый расход жидкости составит:

G = Q ρ = μ S 0 2 ρ Δ p {displaystyle G=Q ho =mu S_{0}{sqrt {2 ho Delta p}}}

Сила тяги составит:

F = G v = 2 μ S 0 Δ p {displaystyle F=Gv=2mu S_{0}Delta p}

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

T = m G {displaystyle T={frac {m}{G}}} m {displaystyle m} - масса жидкости на старте ракеты