Design, Testning och Optimering av en Raket: Konstruktion och optimering av en vattenraket

Abstract

Detta kandidatarbete undersökte aerodynamiken och uppbyggnaden av en raket avsedd för tävling i tävlingsklassen WRA2 klass D. Fokus låg på att optimera individuella komponenter och dess samspel för optimal flygstabilitet och prestanda. Studien centrerades runt raketens sex huvudkomponenter: noskon, mellanparti, fallskärm, reaktionskammare, fenor samt den externa startrampen. Syftet var att med ingenjörsmässiga metoder identifiera och optimera de faktorer som maximerar en rakets flyghöjd samtidigt som raketen förhöll sig inom regelverket för tävlingsklassen WRA2 klass D.

Metodiken innefattade både simuleringar och omfattande praktiska tester. Lastcellstester utfördes för att jämföra hur olika bränsleceller påverkar kraft och drivkraftsfas medan vindtunneltester användes för att optimera olika delkomponenters aerodynamiska egenskaper. För att optimalt dimensionera raketens komponenter användes mjukvara för att simulera raketens bana.

Resultatet av studien visade att olika designval har olika fördelar, så det är nödvändigt att göra en avvägning. Till exempel var flaskan med bäst drivkraft inte den med lägst luftmotstånd. Fälttesten visade betydelsen av detaljer, där en liten förlängning av fenorna resulterade i uppskattningsvis över 30 meters höjdskillnad.

Slutsatsen av arbetet var att experimentella tester och teoretiska simuleringar möjliggjorde en systematisk eliminering av tekniska problem, såsom instabilitet under flygning. Arbetet resulterade i en teknisk design som teoretiskt uppfyller tävlingskraven, men studien belyste även att fysiska prototyper kräver ytterligare mekanisk precision gällande tryckhållfasthet och återhämtningssystem för att säkerställa fullständig driftsäkerhet i tävlingssammanhang.