Che cosa è un razzo ad acqua - ScuolaDECS
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Educazione tecnica: Trasformazione dell’energia Unità didattica classi seconde<br />
Esperti DECS-UIM pagina 1<br />
<strong>Che</strong> <strong>cosa</strong> <strong>è</strong> <strong>un</strong> <strong>razzo</strong> <strong>ad</strong> <strong>acqua</strong> articolo a cura del signor Thomas Mazzi<br />
Un <strong>razzo</strong> <strong>ad</strong> <strong>acqua</strong> <strong>è</strong> <strong>un</strong> sistema che genera <strong>un</strong>a spinta tramite la reazione dell'<strong>acqua</strong> che<br />
fuoriesce <strong>ad</strong> alta velocità da <strong>un</strong> serbatoio contenente <strong>acqua</strong> e aria compressa.<br />
Come f<strong>un</strong>ziona<br />
L'<strong>acqua</strong> <strong>è</strong> contenuta in <strong>un</strong> serbatoio insieme all'aria compressa, le quantità in volume sono<br />
circa 1/3 di <strong>acqua</strong> e 2/3 di aria. Per generare la spinta, l'<strong>acqua</strong> fuoriesce da <strong>un</strong> foro o meglio<br />
da <strong>un</strong> ugello a spese della pressione dell'aria, quindi mano a mano che l'<strong>acqua</strong> lascia il<br />
serbatoio l'aria si espande perdendo pressione. L'<strong>acqua</strong> acquista velocità passando da circa<br />
0m/s del serbatoio a qualche decina di m/s all'uscita dell'ugello. La massa d' <strong>acqua</strong> spinta <strong>ad</strong><br />
alta velocità genera <strong>un</strong>a spinta (terza legge di Newton); <strong>è</strong> questa reazione che spinge il <strong>razzo</strong><br />
in avanti. Terminata l'<strong>acqua</strong>, all'interno del serbatoio rimane dell'aria compressa che<br />
fuoriesce <strong>ad</strong> altissima velocità dall'ugello generando <strong>un</strong>a ulteriore spinta. La spinta dell'aria <strong>è</strong><br />
molto inferiore a quella generata dall'<strong>acqua</strong>, ma com<strong>un</strong>que non <strong>è</strong> trascurabile.<br />
Le parti che compongono <strong>un</strong> <strong>razzo</strong><br />
Serbatoio<br />
Il serbatoio costituisce <strong>un</strong>a delle due parti fondamentali di <strong>un</strong> <strong>razzo</strong>, il suo compito <strong>è</strong> quello<br />
di contenere l'<strong>acqua</strong> e l'aria compressa. Molto spesso il serbatoio ha <strong>un</strong> duplice compito,<br />
contiene il propellente per la propulsione e contemporaneamente costituisce il corpo del<br />
<strong>razzo</strong>, ovvero la struttura cilindrica portante.<br />
Il corpo<br />
Il corpo <strong>è</strong> la struttura portante del <strong>razzo</strong>, solitamente questa f<strong>un</strong>zione <strong>è</strong> svolta dal serbatoio.<br />
Alle volte, causa la sua forma, il serbatoio non può assolvere al compito di corpo del <strong>razzo</strong><br />
che viene svolto da <strong>un</strong>a struttura cilindrica rigida posta all'esterno del serbatoio. Alle volte si<br />
utilizzano serbatoi elastici, privi di <strong>un</strong>a forma ben definita, che prendono posto all'interno del<br />
corpo rigido. Questi sono come palloni pieni di <strong>acqua</strong> ed aria alloggiati in strutture rigide<br />
dalla forma di <strong>razzo</strong> (camere d'aria), questa soluzione si usa quando si vogliono ottenere alte<br />
pressioni di esercizio.<br />
L'ugello<br />
L'ugello <strong>è</strong> solitamente collegato direttamente al serbatoio senza l'utilizzo di tubi o condotti e<br />
costituisce la parte principale del <strong>razzo</strong>. E' grazie all'ugello che la pressione dell'<strong>acqua</strong> si<br />
trasforma in velocità; senza velocità del flusso non si ha spinta, quindi <strong>è</strong> molto importante<br />
cercare di massimizzare il rendimento dell'ugello. Questo <strong>è</strong> formato da <strong>un</strong>a parte conica<br />
iniziale che aiuta l'<strong>acqua</strong> <strong>ad</strong> incanalarsi e da <strong>un</strong>a parte cilindrica che accelera l'<strong>acqua</strong> prima di<br />
lasciarla uscire dal <strong>razzo</strong>. I materiali solitamente usati sono l'alluminio o più raramente<br />
l'acciaio, con il primo si ottengono ugelli porosi ma non ossidabili (fluido più lento), con il<br />
secondo si ottengono ugelli molto più lisci ma facilmente ossidabili quindi in seguito più<br />
rugosi causa la ruggine formatasi sulle pareti.<br />
Per migliorare il rendimento dell'ugello, lo si svasa leggermente nella parte finale. Questa<br />
svasatura favorisce il distacco dell'<strong>acqua</strong> aumentando considerevolmente la spinta.<br />
La paletta antivortice<br />
Causa la veloce fuoriuscita dell'<strong>acqua</strong>, nel serbatoio si formano vortici di grossa intensità che<br />
possono arrivare fino in prossimità dell'ugello e alle volte oltrepassarlo formando <strong>un</strong> vero e<br />
proprio condotto tra la parte di serbatoio contenente l'aria compressa e l'esterno, causando<br />
<strong>un</strong>a grossa diminuzione di pressione nel <strong>razzo</strong> e spaccando il flusso in uscita rendendolo
disordinato e poco efficiente. La paletta antivortice viene inserita nel serbatoio in prossimità<br />
dell'ugello e previene la formazione dei vortici aumentando considerevolmente l'efficienza<br />
del sistema.<br />
Questa si compone di <strong>un</strong>a linguetta con il lato frastagliato fissata sulle pareti del <strong>razzo</strong> o più<br />
semplicemente all'ugello.<br />
Le pinne<br />
Le pinne sono <strong>un</strong>a parte del <strong>razzo</strong> molto importante. Raramente si riesce a costruire <strong>un</strong> <strong>razzo</strong><br />
dalla forma auto-stabile, molto di frequente i razzi assomigliano a tubi affusolati che hanno<br />
<strong>un</strong> centro di gravità posto vicino all'ugello e <strong>un</strong> centro di pressione posto a metà del corpo<br />
(condizione d'instabilità ). Le pinne svolgono il compito di spostare il centro di pressione<br />
sotto al centro di gravità rendendo il <strong>razzo</strong> stabile. Di pinne ne esistono varie tipologie:<br />
esistono pinne a forma di triangolo o rettangolo montate ortogonalmente sulla parte inferiore<br />
del corpo del <strong>razzo</strong>, oppure vi sono pinne cilindriche montate sotto la parte inferiore del<br />
<strong>razzo</strong> <strong>un</strong>ite al corpo tramite due longheroni. Le prime sono scarsamente efficienti, ma hanno<br />
il vantaggio di non essere a contatto con le gocce dell'<strong>acqua</strong> uscenti, le seconde sono molto<br />
più efficienti (oltre il doppio) ma la loro posizione rende problematico il montaggio,<br />
l'installazione sulla rampa e i materiali usati per la loro costruzione devono essere resistenti<br />
all'<strong>acqua</strong>. Il vantaggio delle pinne cilindriche consiste nella loro straordinaria efficienza; si<br />
deve considerare che più la pinna <strong>è</strong> efficiente meno attrito fa all'aria, in oltre la loro<br />
posizione sposta notevolmente il centro di pressione sotto al centro di gravità rendendo il<br />
<strong>razzo</strong> molto stabile.<br />
La capsula<br />
Un <strong>razzo</strong> non <strong>è</strong> costruito al solo scopo di volare, ma frequentemente <strong>è</strong> finalizzato al trasporto<br />
di oggetti: strumenti scientifici di misura, telecamere, macchine fotografiche, ... . Questi<br />
strumenti sono alloggiati dentro <strong>un</strong>a camera ricavata sulla parte superiore del <strong>razzo</strong> detta<br />
capsula. Questa si ottiene prol<strong>un</strong>gando il corpo del <strong>razzo</strong> al disopra del serbatoio. Oltre alla<br />
capsula porta strumenti, vi <strong>è</strong> di solito <strong>un</strong>a seconda capsula alloggiata sopra la capsula porta<br />
strumenti che contiene il sistema di rientro.<br />
Sistemi di rientro: I sistemi di rientro sono molteplici e molto differenti tra loro ma tutti<br />
hanno <strong>un</strong> <strong>un</strong>ico scopo, far atterrare il <strong>razzo</strong> e gli strumenti integri in <strong>un</strong> tempo utile affinché<br />
il vento non trascini via il <strong>razzo</strong>.<br />
I sistemi di rientro<br />
I sistemi di rientro più utilizzati sono: il parac<strong>ad</strong>ute, la stringa, la p<strong>un</strong>ta elastica, la variazione<br />
di stabilità e il glider.<br />
Il parac<strong>ad</strong>ute<br />
Il parac<strong>ad</strong>ute viene alloggiato nella capsula porta parac<strong>ad</strong>ute posta sopra la capsula porta<br />
strumenti e bloccato superiormente dalla p<strong>un</strong>ta. La p<strong>un</strong>ta consiste in <strong>un</strong> "tappo" profilato<br />
all'aria che viene espulso in prossimità dell'apogeo, il concetto di f<strong>un</strong>zionamento si basa sulla<br />
differenza di attrito che esercita la p<strong>un</strong>ta e il corpo del <strong>razzo</strong>. Durante il take-off la p<strong>un</strong>ta<br />
rimane <strong>ad</strong>erente al corpo del <strong>razzo</strong> a causa dell'aria, ma durante il ribaltamento l'aria<br />
lambisce lateralmente il <strong>razzo</strong> e la p<strong>un</strong>ta che non essendo vincolata al <strong>razzo</strong> lateralmente,<br />
vola via. Legato alla p<strong>un</strong>ta c'<strong>è</strong> il parac<strong>ad</strong>ute, ovvero <strong>un</strong> velo a forma di calotta o più<br />
semplicemente <strong>un</strong> fazzoletto con dei tiranti. Durante l'espulsione, la p<strong>un</strong>ta trascina fuori il<br />
parac<strong>ad</strong>ute che a contatto con il vento generato dal rientro verso terra si spiega e si apre<br />
frenando bruscamente il <strong>razzo</strong>. <strong>è</strong> quindi importante che il sistema sia resistente e che la corda<br />
sia leggermente elastica al fine di ammortizzare la forte decelerazione. Per consentire al<br />
parac<strong>ad</strong>ute di uscire senza annodarsi su se stesso, <strong>è</strong> consigliabile <strong>un</strong>a piegatura ordinata,<br />
inoltre <strong>è</strong> importante che il pacchetto costituito dal parac<strong>ad</strong>ute e corde sia avvolto molto<br />
stretto affinché non faccia attrito sulle pareti della capsula che potrebbe ostacolare la
fuoriuscita del velo. Per migliorare ulteriormente la fuoriuscita del parac<strong>ad</strong>ute, si consiglia di<br />
cospargere il velo e la capsula di talco e di utilizzare tessuti auto-lubrificanti come la seta.<br />
La stringa<br />
La stringa f<strong>un</strong>ziona su <strong>un</strong>a struttura identica a quella usata dal parac<strong>ad</strong>ute, l'<strong>un</strong>ica differenza<br />
consiste nella forma del velo e dei tiranti. Essa <strong>è</strong> composta da <strong>un</strong> fettuccia molto l<strong>un</strong>ga e<br />
stretta di tessuto che viene tenuta arrotolata dentro la capsula. Quando il <strong>razzo</strong> raggi<strong>un</strong>ge<br />
l'apogeo la p<strong>un</strong>ta viene espulsa trascinando all'esterno la fettuccia che a causa del vento e del<br />
suo peso si srotola rimanendo attaccata alla p<strong>un</strong>ta con <strong>un</strong> filo. l'attrito a cui <strong>è</strong> soggetta la<br />
stringa <strong>è</strong> inferiore rispetto a quello del parac<strong>ad</strong>ute, ma si deve considerare il fatto che la<br />
stringa può essere molto più grande del parac<strong>ad</strong>ute e soprattutto molto più semplice da<br />
espellere e srotolare. Queste caratteristiche fanno della stringa <strong>un</strong> ottimo sistema di rientro<br />
competitivo con il parac<strong>ad</strong>ute, anche se alla fine il rientro con la stringa <strong>è</strong> sempre più veloce<br />
di quello con il parac<strong>ad</strong>ute. Un altro vantaggio della stringa consiste in <strong>un</strong>a maggior<br />
difficoltà nell'arrotolarsi sui rami degli alberi; alle volte il vento o la traiettoria porta il <strong>razzo</strong><br />
in mezzo ai rami degli alberi ed il parac<strong>ad</strong>ute rimane impigliato mentre la stringa scivola via<br />
più facilmente.<br />
La p<strong>un</strong>ta elastica<br />
Per ottenere ottime prestazioni di lancio <strong>è</strong> importante avere <strong>un</strong> <strong>razzo</strong> ben profilato e dotato di<br />
<strong>un</strong>a struttura stabile e poco soggetta al vento. Sia il parac<strong>ad</strong>ute che la stringa necessitano di<br />
<strong>un</strong>a p<strong>un</strong>ta sganciabile che alle volte può creare problemi durante il take off a causa della<br />
forte velocità e accelerazione raggi<strong>un</strong>ta. In oltre tale p<strong>un</strong>ta <strong>è</strong>, molto spesso, poco profilata al<br />
all'aria e tende a frenare il <strong>razzo</strong>. Per ovviare a tali problemi e mantenere <strong>un</strong> peso del <strong>razzo</strong><br />
molto contenuto si usa la p<strong>un</strong>ta elastica. Si tratta di <strong>un</strong>a p<strong>un</strong>ta fissata sulla parte superiore del<br />
<strong>razzo</strong> che gli permette di atterrare smorzando l'urto con il terreno. Solitamente sono costruite<br />
con materiale deformabile, elastico e leggero come gomma piuma oppure con palloni<br />
scarsamente riempiti di aria ed inseriti in <strong>un</strong>a struttura più rigida che scorre come <strong>un</strong><br />
ammortizzatore sul corpo del <strong>razzo</strong>.<br />
La variazione di stabilità<br />
Il sistema di rientro basato su variazione di stabilità <strong>è</strong> poco utilizzato, sia per la difficoltà<br />
costruttiva sia per la scarsa efficienza frenante. Il sistema si basa sulla possibilità di cambiare<br />
la posizione del centro di gravità rispetto a quella del centro di pressione rendendo il <strong>razzo</strong><br />
altamente instabile e poco aerodinamicamente penetrante permettendo al <strong>razzo</strong> di frenare la<br />
c<strong>ad</strong>uta e di atterrare lateralmente dove la sua resistenza all'urto <strong>è</strong> maggiore.<br />
Glider<br />
Il glider <strong>è</strong> sostanzialmente <strong>un</strong> <strong>razzo</strong> dotato di ali portanti. Raggi<strong>un</strong>to l'apogeo il <strong>razzo</strong> si<br />
trasforma in aliante e plana dolcemente fino a terra. Questo tipo di sistema <strong>è</strong> molto efficace<br />
ma la sua realizzazione <strong>è</strong> difficoltosa. Il <strong>razzo</strong> ha centri di gravità e di pressione differenti da<br />
quegli dell'aliante, quindi al raggi<strong>un</strong>gimento dell'apogeo il <strong>razzo</strong> cambia la posizione del<br />
proprio baricentro spostandolo indietro cosi da rendere stabile il volo. Molto di frequente<br />
questo cambiamento viene eseguito muovendo masse dalla p<strong>un</strong>ta del <strong>razzo</strong> alla parte<br />
posteriore.<br />
I sistemi multi-stage<br />
I sistemi multi-stage sono vari, ma solo <strong>un</strong>o viene normalmente utilizzato visto il suo ottimo<br />
f<strong>un</strong>zionamento e la facilità costruttiva. Il suo f<strong>un</strong>zionamento si basa sull'utilizzo di <strong>un</strong><br />
palloncino che si gonfia con l'aria compressa presente nel serbatoio. Gonfiandosi si dilata ed<br />
appoggia sulle pareti dell'ugello del secondo <strong>razzo</strong> tappando l'ugello e trattenendo il <strong>razzo</strong>.<br />
Quando il primo <strong>razzo</strong> si svuota di tutta l'<strong>acqua</strong> e l'aria, il palloncino si sgonfia contraendosi,<br />
rilasciando il secondo <strong>razzo</strong>.
Con questo sistema il gonfiaggio avviene in tempi separati e con sistemi differenti sui due<br />
razzi, solitamente si intrappolano i due razzi si inizia con gonfiare quello sottostante al fine<br />
di bloccare il secondo, in seguito si gonfia il secondo tramite <strong>un</strong>a valvola ausiliaria.<br />
Esiste anche <strong>un</strong>a versione più complicata che si basa sullo stesso concetto, ma permette<br />
tramite <strong>un</strong> gioco di valvole e e tubi di poter gonfiare entrambi i razzi contemporaneamente,<br />
semplificando l'operazione di pressurizzazione. In sintesi viene posta <strong>un</strong>a valvola di non<br />
ritorno che collega i due razzi, solitamente la valvola viene resa coassiale a palloncino al fine<br />
di evitare problemi durante lo sgancio.<br />
La rampa di lancio<br />
La rampa di lancio <strong>è</strong> la parte più importante del sistema. <strong>è</strong> grazie a questa che si possono<br />
svolgere le operazioni di gonfiaggio e sgancio del missile. La rampa di lancio si compone di<br />
4 parti fondamentali: il traliccio, il meccanismo si sgancio, il circuito di alta pressione e la<br />
rotaia.<br />
Il traliccio<br />
Il traliccio <strong>è</strong> la trave portante che deve reggere il peso di tutto il <strong>razzo</strong>, la spinta del decollo e<br />
il brusco strappo del meccanismo di sgancio. Il problema che si deve superare costruendo <strong>un</strong><br />
buon traliccio consiste nel costruirlo robusto e rigido, affinché durante il take off la rampa<br />
non perturbi il volo del missile. Durante il lancio il traliccio tende a piegarsi sotto l'effetto<br />
del peso, per ovviare al problema si possono usare tiranti laterali che aumentano la rigidità<br />
del sistema. Di tralicci ne esistono <strong>un</strong>a infinità i più com<strong>un</strong>i sono: quello tubolare e quello<br />
piatto. Quello tubolare permette di lanciare qual<strong>un</strong>que tipo di <strong>razzo</strong>, essenzialmente <strong>è</strong> <strong>un</strong><br />
tubo perpendicolare al terreno sul quale si appoggia il <strong>razzo</strong>. Vista la sua forma può ospitare<br />
anche razzi con pinne molto pron<strong>un</strong>ciate all'indietro tipo quelle cilindriche. Quello piatto<br />
invece <strong>è</strong> molto più stabile e direttivo, ma causa la sua grande larghezza non permette di<br />
lanciare razzi con pinne cilindriche.<br />
Il meccanismo di sgancio<br />
Il meccanismo di sgancio <strong>è</strong> molto importante, permette al <strong>razzo</strong> di rimanere agganciato alla<br />
rampa durante la fase di gonfiaggio, aiuta il sistema di alta pressione a rimanere a tenuta con<br />
l'ugello del <strong>razzo</strong> e permette di decidere il momento buono di sgancio (condizione con vento<br />
a raffiche o passaggio in quel istante di persone, macchine o altro). Di sistemi di sgancio ne<br />
esistono tantissimi tipi, quasi tutti basati su spolette o frizioni che tengono il <strong>razzo</strong> vincolato<br />
fino alla loro estrazione o apertura.<br />
Il circuito di alta pressione<br />
Il circuito di alta pressione permette alla pompa di trasferire la pressione dentro al serbatoio<br />
del <strong>razzo</strong>. Solitamente il sistema si basa su <strong>un</strong> tubo rigido che viene infilato nell'ugello del<br />
<strong>razzo</strong> ed <strong>è</strong> collegato tramite <strong>un</strong> tubo ed <strong>un</strong>a valvola di non ritorno alla pompa. In prossimità<br />
del p<strong>un</strong>to di contatto tra il tubo e l'ugello <strong>è</strong> buona regola inserire <strong>un</strong>a guarnizione che eviti<br />
fuoriuscite di <strong>acqua</strong> e aria durante il pompaggio.<br />
La rotaia<br />
La rotaia ha <strong>un</strong> compito molto importante: guida il <strong>razzo</strong> nella direzione voluta fino a<br />
quando non raggi<strong>un</strong>ge la velocità di stabilità. A basse velocità il <strong>razzo</strong> non <strong>è</strong> stabile, l'aria<br />
che colpisce le superfici e le pinne <strong>è</strong> troppo lenta per attuare la correzione di direzione,<br />
quindi il <strong>razzo</strong> si sbilancia e nel frattempo acquista velocità che lo manterrà stabile su questa<br />
nuova direzione, ma questa traiettoria non concorda quasi mai con quella desiderata. La<br />
rotaia <strong>è</strong> composta da <strong>un</strong>'asta, sul <strong>razzo</strong> <strong>è</strong> presente <strong>un</strong>a o due anelli che scorrono sulla rotaia e<br />
tengono il <strong>razzo</strong> in guida per 1m circa, ovvero fino a che non abbia raggi<strong>un</strong>to la velocità di<br />
stabilità.<br />
Le fasi di <strong>un</strong> lancio
Fase di SETUP<br />
Il lancio di <strong>un</strong> <strong>razzo</strong> <strong>ad</strong> <strong>acqua</strong> si compone di varie fasi, la prima <strong>è</strong> ovviamente il montaggio<br />
della rampa che deve essere rigida e solidale al terreno. Solitamente la rampa si monta<br />
verticale anche se a seconda dei lanci che si vogliono compiere si può montare a varie<br />
angolazioni. Fissata la rampa si passa alla taratura del meccanismo di sgancio, che deve<br />
essere sempre ben tarato al fine di poter trattenere il <strong>razzo</strong> nei giusti p<strong>un</strong>ti e permettere<br />
all'ugello di <strong>ad</strong>erire perfettamente al circuito di alta pressione al fine di non perdere <strong>acqua</strong> e<br />
aria durante il gonfiaggio. In fine bisogna arrotolare il parac<strong>ad</strong>ute stretto stretto e inserirlo<br />
nella capsula con relativa p<strong>un</strong>ta per la chiusura. Si procede all'inserimento dell'<strong>acqua</strong> nel<br />
<strong>razzo</strong> e lo si pone sulla rampa vincolandolo al meccanismo di sgancio e poi inizia il<br />
gonfiaggio tenendo sempre in vista il manometro della pressione al fine di non sforare la<br />
pressione massima. A questo p<strong>un</strong>to si svincola il <strong>razzo</strong> dalla rampa e ci si gode il lancio!!!<br />
Fase di BURN IN<br />
Durante la partenza il <strong>razzo</strong> inizia <strong>ad</strong> espellere <strong>acqua</strong> dall'ugello e scorrendo sulla rotaia<br />
prende velocità. Finita la rotaia il <strong>razzo</strong> continua a spingere e <strong>ad</strong> aumentare la sua velocità ...<br />
<strong>ad</strong> <strong>un</strong> certo momento l'<strong>acqua</strong> all'interno del serbatoio finisce ma il <strong>razzo</strong> continua <strong>ad</strong><br />
accelerare causa l'aria compressa rimasta nel serbatoio. Questa <strong>è</strong> la fase attiva del volo del<br />
<strong>razzo</strong>, in questa fase si trasforma l'energia dell'aria compressa in energia cinetica del <strong>razzo</strong>.<br />
Fase di FREE-FLY<br />
Finita la fase di burn in il <strong>razzo</strong> prosegue la corsa ma la sua velocità <strong>è</strong> in diminuzione a causa<br />
della forza di gravità che lo richiama verso la terra e della forza di attrito all'aria (drag) che<br />
cerca di frenarlo. Il <strong>razzo</strong> prosegue il suo cammino fino a quando la sua velocità <strong>è</strong> uguale a<br />
zero.<br />
Fase di APOGEO<br />
Quando la velocità verticale del <strong>razzo</strong> <strong>è</strong> nulla si dice che il <strong>razzo</strong> ha raggi<strong>un</strong>to l'APOGEO,<br />
ovvero il p<strong>un</strong>to più alto. In questo brevissimo istante inizia la ric<strong>ad</strong>uta del <strong>razzo</strong> perché<br />
attratto dalla forza di gravità. Durante le prime fasi della ric<strong>ad</strong>uta il <strong>razzo</strong> si ribalta p<strong>un</strong>tando<br />
verso terra, solitamente <strong>è</strong> in questa fase che il <strong>razzo</strong> attua le operazioni rientro attivando i<br />
propri sistemi di rientro (parac<strong>ad</strong>ute, stringa, ecc...)<br />
Fase di RIENTRO<br />
Quando il <strong>razzo</strong> inizia a c<strong>ad</strong>ere verso terra, inizia la fase di rientro. Durante questa fase il<br />
<strong>razzo</strong> prende velocità poi c<strong>ad</strong>e di moto rettilineo <strong>un</strong>iforme perché trova il bilanciamento<br />
giusto tra forza di drag e la forza di gravità. I sistemi di rientro cercano di aumentare la forza<br />
di drag al fine di diminuire la velocità di rientro ed evitare rotture della struttura.<br />
Fase di ATTERRAGGIO<br />
La fase di atterraggio <strong>è</strong> la parte conclusiva del volo, inizia al momento in cui il <strong>razzo</strong> tocca<br />
terra e finisce nel momento i cui il <strong>razzo</strong> entra nella fase di quiete. Se la velocità di rientro <strong>è</strong><br />
troppo elevata, la fase di atterraggio si trasforma in <strong>un</strong> urto violento, perché <strong>è</strong> in questo<br />
istante che si creano i danni alla struttura.<br />
Fase di RECUPERO<br />
La fase di recupero avviene alla fine del lancio. Finito tutto bisogna andare a recuperare il<br />
<strong>razzo</strong>, alle volte questa fase può risultare molto complicata, soprattutto quando il <strong>razzo</strong><br />
rimane impigliato sui rami di <strong>un</strong> albero.<br />
La dinamica del volo<br />
La dinamica del volo spiega come gli oggetti possano staccarsi dal suolo e librarsi in volo<br />
contrastando la forza di gravità. Esistono varie tipologie di volo: quello classico con l'ausilio<br />
di ali, quello balistico e quello di potenza. Alla prima categoria appartengono i velivoli in
generale, come aerei, elicotteri (ali rotanti), deltaplani, parapendii mentre proiettili, frecce,<br />
dardi e parac<strong>ad</strong>uti appartengono alla seconda. Nella terza categoria troviamo i razzi ed alc<strong>un</strong>i<br />
aerei sperimentali ovvero oggetti in gr<strong>ad</strong>o di volare grazie alla spinta verticale generata dal<br />
motore.<br />
Il <strong>razzo</strong> non <strong>è</strong> fatto per sfruttare la portanza alare, infatti privato della spinta del motore non<br />
riesce a planare ma entra in c<strong>ad</strong>uta libera, <strong>è</strong> grazie al motore che riesce a superare la forza<br />
del campo gravitazionale ed alzarsi in volo.<br />
Il <strong>razzo</strong> può volare sia verticalmente che orizzontalmente, ma nel volo orizzontale il corpo<br />
del <strong>razzo</strong> non <strong>è</strong> parallelo al suolo, ma inclinato di qualche gr<strong>ad</strong>o, questo angolo si chiama<br />
angolo di attacco. Più il motore <strong>è</strong> potente più piccolo <strong>è</strong> l'angolo di attacco. Un generico <strong>razzo</strong><br />
<strong>ad</strong> <strong>acqua</strong> viaggia con pochi gr<strong>ad</strong>i di angolo di attacco.<br />
Per poter sfruttare a pieno la spinta del motore ed alzarsi in volo, il <strong>razzo</strong> necessita di<br />
stabilità. Privato della stabilità il <strong>razzo</strong> diventa incontrollabile e molta dell'energia erogata<br />
dal motore viene dispersa ed ostacola il volo del <strong>razzo</strong>. La stabilità viene raggi<strong>un</strong>ta agendo<br />
su due grandezze principali, il centro di gravità ed il centro di pressione.<br />
Il centro di gravità <strong>è</strong> il p<strong>un</strong>to attorno al quale il <strong>razzo</strong> può ruotare ovvero coincide con il<br />
baricentro della struttura. Un volta alzatosi in volo, la struttura del <strong>razzo</strong> potrà ruotare solo<br />
attorno al proprio baricentro quindi questo p<strong>un</strong>to f<strong>un</strong>zionerà come <strong>un</strong> perno virtuale. Durante<br />
il volo, le superfici del <strong>razzo</strong> sono lambite dall'aria, le particelle d'aria scorrono in senso<br />
contrario al moto del <strong>razzo</strong> come <strong>un</strong> vento, infatti questo scorrimento si chiama vento<br />
relativo. L'aria che lambisce le superfici antecedenti il baricentro tende a rendere instabile il<br />
volo, mentre quelle che colpiscono il <strong>razzo</strong> sulla parte posteriore al baricentro tendono a<br />
stabilizzarlo. Ecco perché le pinne sono sempre poste sulla parte inferiore del <strong>razzo</strong>. La<br />
somma di tutte le spinte che agiscono sulle pareti del <strong>razzo</strong> sono semplificabili in <strong>un</strong> <strong>un</strong>ica<br />
spinta che agisce su <strong>un</strong> p<strong>un</strong>to chiamato centro di pressione. Se il centro di pressione <strong>è</strong> sopra<br />
al centro di gravità il <strong>razzo</strong> sarà instabile, se coincidono sarà neutro ma se il centro di<br />
pressione <strong>è</strong> sotto al centro di gravità il <strong>razzo</strong> sarà stabile. Il massimo della stabilità si ha<br />
quando il centro di gravità coincide con la p<strong>un</strong>ta del <strong>razzo</strong> e il centro di pressione con la<br />
coda. Per cercare di arrivare alla massima stabilità si ricorre a degli artifizi costruttivi, si<br />
cerca di mettere tutto il peso di strumenti, parac<strong>ad</strong>uti, ecc. in p<strong>un</strong>ta mentre si cerca di<br />
aumentare la superficie posteriore al baricentro utilizzando pinne con grossa superficie o<br />
molto retratte, come nel caso di quelle cilindriche.<br />
Per saperne di più<br />
http://www.razzimodellismo.org/ :da dove provengono le nostre informazioni<br />
http://ourworld.compuserve.com/homepages/pagrosse/h2oRocketIndex.htm<br />
http://www.c<strong>ad</strong>net.marche.it/olifis/scuest99.htm.