Fach: Physik
Abstract
Zielsetzung dieser Maturarbeit an der Kantonsschule Limmattal war es, eine zuverlässige und sichere Wasserrakete zu konstruieren und zu bauen, mit der die Berechnungen zum Flugverhalten verifiziert werden können.
Eine Wasserrakete funktioniert so, dass ein Druckbehälter teilweise mit Wasser gefüllt und anschliessend die Luft im Tank unter Druck gesetzt wird. Wird dann der Verschluss geöffnet, so wird das Wasser aus dem Drucktank gepresst. Es entsteht ein Rückstoss, der die Rakete nach oben beschleunigt.
Um das Ziel dieser Arbeit zu erreichen, wurden zunächst Berechnungen zur Stabilität des Drucktanks durchgeführt. Auf der Basis dieser Berechnungen wurde dann der Drucktank aus Kohlefasern hergestellt. Die restlichen Komponenten der Rakete wurden zunächst einzeln konstruiert und getestet, um allfällige Probleme bereits in der Entwicklungsphase zu erkennen und zu eliminieren. Viele dieser Komponenten wurden mit 3D-Druck produziert. Mit einer Excel-Simulation wurde die theoretische Flughöhe mittels der Daten der Rakete ermittelt. Schliesslich wurde in einem Flug mit diesen exakten Parametern die effektive Höhe gemessen. Diese war leicht tiefer, als dies die Simulation vorausgesagt hatte. Da die Simulation allerdings von idealen Strömungen ausgeht, wird die Übereinstimmung als gut eingeschätzt. Anhand dieser Messdaten werden mögliche Fehlerquellen diskutiert, die zu den Abweichungen beigetragen haben. Am Ende der Arbeit werden verschiedene Vorschläge für weitergehende Untersuchungen gemacht.
