Gaat een raket met twee motoren twee keer zo
hoog als een raket met één motor (verdubbe
ling impuls en stuwkracht)?
door Jade Ottema
lk bouwde vijf modelraketten, waarvan er vier
meerdere keren zijn gelanceerd. Het kleinste
model is 7 cm lang, 1,7 cm breed en weegt 24
gram; het grootste model is 75 cm lang, 10 cm
breed en weegt 803 gram. lk kocht de motoren
die ik zou gebruiken. In de vier kleinste modellen
gebruikte ik steeds een B4-4 motor. Deze moto
ren hebben tijdens de vlucht een gemiddelde
stuwkracht van ca. 4 Newton en een brandtijd
van ca. 1,2 seconden. Op het moment dat de
stuwstoflaag opgebrand is, heeft het model een
zeer hoge snelheid. De brandduur van de vertra
gingslading zorgt ervoor dat het model verder
kan glijden door de lucht en kan afremmen op
de luchtweerstand en de aantrekkingskracht van
de aarde voordat een bergingssysteem (bijv. een
parachute) uit het model wordt gestoten door de
uitdrijflading. Lange vertragingstijden zijn het
best geschikt voor lichte modellen die een lange
glijvlucht maken. Zware modelraketten vliegen
meestal het best met een korte vertragingstijd,
zodat wordt voorkomen dat ze gedurende de ver
tragingsfase al over het hoogtepunt heen zijn en
terugvallen naar beneden. De B4-4 motoren heb
ben een vertragingstijd van vier seconden (de
laatste vier in de typecode). Het grootste model
heeft met een zwaardere motor gevlogen, type
G40-7. Deze motor heeft een gemiddelde stuw
kracht van 40 Newton en een totale impuls van
ca. 90 ns, dus een brandtijd van ca. 2,25 secon
den.
Om een stabiele raket te bouwen moetje op twee
punten letten: het center of gravity (cg; zwaarte
punt) en het center of pressure (cp; drukpunt).
De massa's links, rechts, boven en onder het cg
zijn aan elkaar gelijk. Wanneer de raket kantelt in
de lucht, draait hij daarbij altijd om zijn cg. Het
oppervlak links, rechts, boven en onder het cp is
even groot. Dit punt vind je door de oppervlakte
van de doorsnede van de raket te berekenen
en daarvan het midden te zoeken. De vuistregel
is dat het cg 1 tot 1,5 keer de diameter van de
raket boven het cp moet liggen, dan is het model
stabiel.
Door middel van een videocamera en door een grote
meetlat heel ver van de lanceerplaats te zetten is
het mogelijk om de hoogte van de modellen te
meten. Maar dit is geen nauwkeurige methode,
door alle meetfouten. De snelheid en versnelling
aan het begin van de lancering kun je meten
door van dichtbij te filmen. Het computerpro
gramma SpaceCAD is speciaal voor modelraketten
gemaakt en voorspelt de maximale hoogte, snel
heid, versnelling, stabiliteit, enz.
Conclusie. De vuistregel om een stabiele raket te
maken is ruim genomen, er kan wel iets van
1 tot 1,5 keer de diameter tussen de cp en cg
afgeweken worden. Het kleinste model kwam
het hoogst (kleine massa, kleine diameter).
Waarschijnlijk zal een raket met twee motoren hoger
komen dan een zelfde raket met één motor, maar
wel minder dan twee keer zo hoog, omdat de
massa door de tweede motor is toegenomen. Het
model met twee motoren ging inderdaad hoger,
maar omdat er aan de achterkant van de raket
gewicht bij was gekomen door die extra motor,
moest de voorkant ook verzwaard worden, omdat
de raket niet meer stabiel was.
Figuur 6.
Jade Ottema neemt oorkonde en couvert in ontvangst uit
handen van professor Kox. Foto G. Breugel.
Literatuur
Anonymus. 'Onze beroemdste leerling'. In: Honderd jaar
blokken. Zierikzee 1969.
Everaers, Johan. 'Creatief met Zeeman'. Ballustrada jaargang
10 (1996), nummer 3.
'Plechtigheid te Zonnemaire'. Zierikzeesche Nieuwsbode
27 mei 1960.
Lorentz, Prof. H.A. 'Nobel-Vorlesung'. Les Prix Nobel en 1902.
Stockholm 1905.
'World Year of Physics', http://www.wyp2005.nl.
De Zeemanprijs
55
