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lunes, 18 de febrero de 2013

Lanzadera para cohetes de agua


Animado por un concurso propuesto en la universidad me decidí a construir y probar en poco tiempo una lanzadera y un cohete de agua que fuera capaz de caer suavemente a tierra.




¿Por qué vuela un cohete?

Los cohetes, al igual que cualquier cosa que queramos que acelere, se pueden explicar por el principio de acción-reacción. A diferencia de los aviones, que empujan hacia abajo el aire que se van encontrando de frente, los cohetes empujan hacia abajo una parte de su propia masa. Esta masa puede ser desde combustible a altas temperaturas, pasando por iones, hasta simplemente agua a presión. 

Pero para convertir esta sencilla física en un cacharro de verdad hay muchas maneras, como en todo; unas más sencillas y otras más complejas.

 ¿Cómo van a funcionar este cohete y esta lanzadera?

Nuestro cacharro cuenta con dos partes: el cohete y la lanzadera. El cohete consiste en una simple botella de plástico con aire y agua dentro. La lanzadera será la estructura que servirá tanto como para introducir el aire a presión como de soporte.


1.- Por el tubo de la lanzadera se inserta aire a presión, que tenderá a hinchar la botella y a presionar el agua hacia abajo.

2.-  Es necesario que mientras se introduce el aire a presión el agua no salga por la boquilla.
Esto se puede conseguir moldeando el tubo de PVC con la forma del dibujo. Para conseguir este ensanchamiento se calienta el tubo con un mechero (sin llegar a quemarlo) y se comprime con las manos con cuidado. Con este método se consigue un ensanchamiento tan uniforme que al introducir la botella queda una unión muy bien sellada.

3.- Con unas bridas de toda la vida se evita que el cohete salga disparado antes de tiempo. Nos aprovechamos del ángulo que suelen tener las botellas al final de la rosca para agarrar la botella. Las bridas están bien sujetas al tubo en su otro extremo mediante una abrazadera metálica, de forma que pueden aguantar mucha fuerza hacia arriba.

4.- Por mucho que las bridas puedan encajar en ese ángulo, van a tender a abrirse hacia los lados por la fuerza de la botella hacia arriba. Ésto se soluciona con un cilindro un poco más grande cuya función es mantener la cabeza de las bridas enganchando la botella. 

Cuando queramos lanzar el cohete, deslizamos el cilindro hacia abajo: las bridas se abren y el cohete sale disparado!


¿Cómo transformo este esquema en realidad?

Primero me fui a una ferretería y por unos pocos euros me compré unos tubos de PVC, unas uniones y pegamento para PVC. Despues con paciencia fui moldeando con un mechero los tubos necesarios, cortando, pegando y dejándolos secar.

Coloco todas las bridas en su posición, añado el cilindro que hará de gatillo, y añado dos bridas más que funcionen como un muelle que evite que el cilindro baje sin quererlo. 


El cilindro que utilicé era demasiado estrecho y no llegaba a cubrir la cabeza de las bridas, por lo que al llegar a una determinada presión, se abrían y liberaban al cohete de repente, como veremos en el video al final.

 Para solucionarlo, hice un cilindro a medida con una carpeta de plástico, grapas y cinta aislante, que encajaba a la perfección y no fallaba nunca. A parte de ser mucho más bonito! ;)





El sistema de lanzamiento estaba hecho. Ahora necesitaba una base para todo esto, y aproveché los tubos de PVC.


Para poder introducir el aire a presión se necesita una válvula (en mi caso de una bicicleta) de tal forma que el aire pueda entrar al interior de los tubos de PVC y en la botella pero no pueda salir. Conseguir una unión bien sellada entre la válvula y el tubo de PVC me costó unos cuantos intentos. 



El otro saliente no tiene ninguna función. Lo puse por si más adelante me apetece ponerle un medidor de presión.

Probando la lanzadera

En el video se ven algunos de los lanzamientos de prueba con una botella sin ningún tipo de estabilizador (vereis que la botella gira sobre sí misma en el aire), simplemente para ver si la lanzadera funcionaba correctamente. Al principio tenía muchos problemas de fugas, y como comenté antes el primer cilindro que utilicé no agarraba bien, y la botella salía sola al llegar a cierta presión. El vídeo es una recopilación de

  En el último lanzamiento se ve como ya funciona correctamente. ¡Vamos a mojarnos un poco!




       
Una vez probada la lanzadera diseño y construyo el cohete.

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