Saiba como construir um foguete a água para praticar o espaço-modelismo

FOGUETES A ÁGUA

Uma atividade politicamente correta...

Autor: Ricardo Menezes (AAFAA)
 

Estas são minhas anotações pessoais a respeito desse passatempo divertido, barato e educacional. Chegue mais e conheça as técnicas, as idéias e as regras de segurança que fazem com que os FAA (foguetes a água) sejam tão interessantes para crianças de todas as idades!

Um foguete a água é simplesmente o que o próprio nome já diz: um foguete que utiliza água e ar comprimido para impulsioná-lo. Note que de início pode até parecer brinquedinho de criança mas não é. Se você adotar esse hobby vai ter muitas horas de desafio intelectual e de satisfação por construir veículos com alta tecnologia. Sem exagero.

 

Segurança

Não é por acaso que começo com esse ítem. Se não há segurança, agimos irresponsavelmente com nós mesmos e com as demais pessoas. Não caia nessa! Garanta a segurança primeiro - depois curta o seu foguete à vontade!

Siga o nosso código de segurança:

    Imagine uma bola de futebol chutada pelo Roberto Carlos (ou pelo Rivelino, para os saudosos) vindo na sua direção. Agora triplique (é isso mesmo) a velocidade e dê uma forma cilíndrica a ela. Você não vai querer ficar na frente, não é mesmo?

1) Cuidado!

Só utilize garrafas de PET apropriadas para líquidos gaseificados (refrigerantes). Outros tipos de garrafas não suportam a pressurização usada nos foguetes. Prefira as de formato cilíndrico e de paredes lisas.

Murphy era um otimista. Prepare-se para o pior, sempre. Garrafas podem explodir, a base de lançamento pode virar, o gatilho pode travar prendendo o foguete... Instale uma torneira de emergência em sua plataforma e ensaie abortar o lançamento.

Mantenha eventuais espectadores bem longe da área de lançamento. Não esqueça que carros e casas podem ser muito danificados se cair um foguete em cima deles. Não tente aparar um foguete cujo pára-quedas não abriu. É desastre na certa. Seja esperto: use capacete (de construção civil, de skate ou de bicicleta).

Tenha sempre um adulto por perto. Eles não são necessariamente melhores fogueteiros - apenas têem seus sentidos mais apurados para detectar perigo. Não existe "perigômetro" mais eficaz e barato. Se você ainda não é adulto, não se envergonhe e chame aquele tio ou tia bacana pra lhe acompanhar (aproveite e convença-os a fazer foguetes também).

2) Nunca...

Use qualquer outro tipo de garrafa que não seja de plástico de PET. De vidro, nem pensar!

Carregue um foguete com mais pressão do que aquela em que ele foi testado.

Aponte-o para uma direção onde não possa acompanhar toda a trajetória até o impacto com o solo (por cima de árvores, casas, mar, etc.)

Lance seu foguete perto de casas, carros ou linhas elétricas e telefônicas.

Use uma garrafa que mostre sinais de amassado, vincos ou enfraquecimento do material.

Use qualquer outro tipo de gás que não seja o ar do ambiente.

Use qualquer outro tipo de massa de reação que não seja a água comum (adicionar um pouco de anilina para dar um colorido é perfeitamente aceitável e causa um grande efeito!).

Faça lançamento com vento forte. Vento zero é o melhor.

3) Sempre...

Tenha muito cuidado com a pressurização. Até uma bomba de pneu de bicicleta pode chegar a 6 Bars.

Verifique se a água dentro da garrafa está parada antes de disparar. Se ainda estiver balançando o foguete sairá desgovernadamente!

Tenha uma biruta montada e preste atenção a ela. O vento sempre muda de repente.

4) Mandamentos:

Construção: Meu foguete será construído de materiais leves, principalmente plásticos, sem nenhuma parte metálica.

Propulsão: Usarei apenas água e ar comprimido dentro dos limites de segurança para cada garrafa empregada.

Resgate: Meu foguete será equipado com dispositivo de resgate que garantirá sua reutilização e retorno com segurança ao solo.

Peso: Meu foguete não pesará mais do que 1,5kg ao ser lançado.

Estabilidade: Verificarei a estabilidade de meu foguete, determinando seu centro de gravidade (CG) e de pressão (CP) antes do primeiro vôo.

Sistema de lançamento: O dispositivo que eu usar para lançar meus foguetes permitirá que eu faça o disparo a, no mínimo, 3m de distância, e terá uma forma de despressurizar a garrafa com segurança em caso de emergência.

Segurança no lançamento: Não deixarei que ninguém toque a garrafa nem  que se aproxime da base de lançamento uma vez iniciado o procedimento de pressurização.

Condições de vôo: Não lançarei meus foguetes com vento forte, perto de edificações, de fios elétricos ou telefônicos, de árvores altas, de onde passem aeronaves em baixa altura, ou sob qualquer outra condição que possa ser perigosa para pessoas ou propriedades.

Fios elétricos: Jamais tentarei resgatar um foguete que tenha ficado preso em fios elétricos ou em outros lugares perigosos.

Direção de lançamento: Não farei nenhum lançamento cuja trajetória leve a algum alvo no solo ou no ar, nem permitirei qualquer tipo de carga explosiva, inflamável ou de substâncias perigosas. Todos os lançamento serão feitos dentro de 30º da vertical.

Testes de pré-lançamento: Quando estiver realizando atividades de pesquisa ou desenvolvendo novo projeto, farei o possível para determinar sua confiabilidade por meio de testes e ensaios estáticos ou em solo. Farei o lançamento de foguetes em teste em completo isolamento de pessoas que não estejam efetivamente participando do ensaio. 

Tecnologia

Um foguete a água é como um foguete espacial, com a diferença de que é em menor escala. Prepare-se para saber o que é Centro de Gravidade, Ângulo de Ataque, Arrasto e Pressão Aerodinâmica, dentre outras coisas!

Antes de mais nada... Se você está lendo isso aqui é porque já sabe um pouco sobre foguetes ou aeromodelos - pelo menos o suficiente para lhe dar confiança para tentar fazer seu próprio projeto.

Muita gente acha que projetar foguetes a água é coisa simples... "É só por umas asinhas na garrafa de guaraná e está pronto!". Na verdade, não é bem assim - especialmente se você quiser fazer bonito e ter um veículo que realmente voe alto e aprumado. A melhor maneira de se conseguir isso é fazer de conta que você é realmente um engenheiro ou engenheira aeroespacial. Isso quer dizer que você deve:

    PESQUISAR
    Leia tudo que puder sobre foguetismo. Visite cada site que encontrar. Absorva o que puder antes de começar a pensar em montar seu primeiro foguete.
 

    CONCEITUAR
    Decida logo de saída o quê você quer atingir (no bom sentido) com o seu projeto: Grande altitude? Carga pesada?  Trajetória de precisão? Um estágio só ou mais? O projeto é viável ou é apenas bonito de se ver? Pode ser feito com sucata ou precisa de peças e materiais caros?
 
    CAPACITAR
    Uma palavra muito importante... Você tem as ferramentas necessárias à mão? Vai ter que fazer um desenho em tamanho natural para ver se tudo se encaixa direitinho? Vai precisar fazer um modelo no computador? Você realmente tem habilidade e conhecimento suficiente pra dar conta de construir, especificamente, esse projeto?

Que bom, então! A seguir você tem uma relação de tópicos sobre os quais achei que era bom escrever para ajudar a quem quiser ser fogueteiro também. O mais importante deles, sem dúvida, é o que trata da Estabilidade que veremos a seguir.

Estabilidade

Uma garrafa nua pode ser lançada como foguete, mas ela certamente vai girar e rolar, o que causará, dentre outras coisas, um arrasto (força que tende a empurrar o foguete para trás) muito maior do que outra garrafa que consegue manter-se com o nariz sempre apontado para frente. Note que eu não disse "para cima". Se você conseguir entender a diferença, seus foguetes serão sempre um sucesso. Vamos lá.

Ângulo de ataque

Os foguetes são veículos projetados para se deslocar numa direção vertical (ou o mais próximo possível dela), vencendo a força da gravidade, diferentemente de aviões, que têem asas e superfícies móveis de controle que produzem sustentação e que permitem que eles voem na horizontal.

Nossos foguetes, portanto, terão melhor desempenho sempre que se deslocarem da maneira mais alinhada com o fluxo de ar quanto possível. Chamamos de ângulo de ataque àquele formado pela posição da fuselagem do foguete em relação ao fluxo de ar produzido pelo seu deslocamento. Quanto menor for esse ângulo, mais alinhado o foguete estará.

Imagine um foguete se deslocando pelo ar (sem vento). O ar passa alinhadamente ao longo do corpo. Se essa situação não for perturbada, o foguete permanecerá voando na mesma direção. Essa é a sua atitude neutra.


Atitude neutra

Atitude perturbada

Atitude estável

Se o foguete for perturbado, por exemplo, por uma rajada de vento ou uma aleta desalinhada, ele assumirá uma posição de ângulo de ataque maior que zero. Um foguete de atitude estável (com estabilidade) faz correções contínuas durante seu vôo, oscilando e tentando manter o ângulo de ataque sempre em zero. É muito parecido com as correções que você tem que fazer quando anda de bicicleta.

Entretanto, se ele começa a voar em ângulos cada vez maiores e eventualmente dá cambalhotas no ar ele tem uma atitude instável (sem estabilidade). Por outro lado, um foguete que esteja neutramente estável (sem oscilar), continuará voando na mesma direção, mesmo que tenha um ângulo de ataque maior que zero.


Atitude instável

Atitude instável
 
Atitude neutramente estável

Há dois fatores principais que influenciam a estabilidade de vôo de nossos foguetes: o centro de gravidade (CG) e o centro de pressão (CP). Para que um foguete tenha uma atitude estável (capaz de fazer as devidas correções durante o vôo), o CG deve estar à frente do CP. Nunca esqueça dessa regra!

Centro de gravidade

Símbolo do CG


Equilibrando o foguete

O centro de gravidade de um foguete é muito fácil de ser encontrado. Basta simplesmente que você equilibre-o (todo carregado exceto pela água) em cima de uma régua ou algo parecido colocada na perpendicular da fuselagem. O ponto no qual o foguete ficar na horizontal indica o centro de gravidade (na verdade ele estará no interior do foguete mas não faz mal que a gente use a circunferência externa como referência).

Centro de pressão

Símbolo do CP


Equilibrando a silhueta
 

O centro de pressão é mais difícil de se achar. O CP funciona do mesmo jeito que o CG, exceto que as forças envolvidas são aerodinâmicas, em vez de gravitacionais. Elas decorrem da pressão que o ar faz ao passar pelas várias partes do foguete durante o vôo e o CP é o ponto onde a pressão parece estar mais concentrada. O cálculo dessas forças é uma tarefa complicadíssima. Na minha lista de endereços há uma seção dedicada a sites que apresentam as fórmulas e os modelos matemáticos necessários para quem quiser se aprofundar mais no assunto.

Felizmente temos uma forma alternativa que, embora não tenha precisão suficiente para lançar grandes foguetes, funciona muito bem com nossos veículos menores. Desenhe a silhueta exata do seu foguete num papelão. Não é preciso ser em tamanho real, basta que esteja em escala. Recorte-a e equilibre-a do mesmo jeito que você fez para achar o CG. Marque o local de equilíbrio e transfira-o para o foguete.

Para que ele tenha uma estabilidade razoável, o CP deve estar atrás do CG a uma distância de, no mínimo, igual ao diâmetro da maior seção do foguete (1 calibre).

Túnel de vento

As grandes empresas aeroespaciais possuem túneis de vento (equipamentos que simulam a passagem do veículo pelo ar) que são ao mesmo tempo caríssimos e muito precisos. Para nossos foguetes não precisamos de tamanha precisão, nem dispomos de grandes quantias. Assim, temos que fabricar nosso próprio equipamento. Felizmente, com um pouco de engenhosidade, podemos ter a mesma funcionalidade no aparato que está descrito a seguir.

Prepare seu foguete para lançamento, mas não ponha a água. Amarre um pedaço de cerca de 2,5m de barbante na fuselagem, na altura do centro de gravidade e fixe a volta do barbante com uma fita adesiva, para não deslizar.


Prenda um barbante com fita adesiva no ponto do centro de gravidade.

Segure o foguete pelo barbante a 1m de distância, aponte o nariz do foguete para a direção para onde você vai girar e comece um movimento giratório por cima de sua cabeça.


Gire o foguete em torno de você

À medida em que o foguete for aumentando a velocidade, vá liberando mais barbante até que ele fique a uma distância de cerca de 2m de você. Se o nariz do foguete continuar apontando para a direção do giro, sem virar ao contrário nem ficar de lado, você pode ter certeza que seu foguete está estável e seguro para vôo.

Não se preocupe se no início ele estiver instável. A velocidade inicial do giro ainda é muito menor do que a velocidade real de lançamento e as forças aerodinâmicas ainda não estão atuando fortemente. Quanto mais rápido você conseguir girar, mais próximo da situação real será o teste.

Na verdade, o nosso túnel de vento pode até ser sensível demais, em decorrência da baixa velocidade alcançada. Um foguete que consiga passar marginalmente no teste de estabilidade muito provavelmente fará sempre vôos estáveis.

Caso o foguete apresente um comportamento super estável durante o teste, você poderá ter exagerado e deixado seu foguete estável demais. A principal conseqüência disso é que ele terá uma forte tendência de virar em direção ao vento, ou "orçar", na linguagem náutica.


Um foguete estável demais sempre vira em direção ao vento

Ajustes

Uma forma de corrigir instabilidade é fazer com que o CP seja levado mais para trás. Consegue-se isso deslocando-se as aletas mais para trás ou fazendo-as mais alongadas nessa mesma direção.


Altere a posição e a forma das aletas para levar o CP para trás

Também pode-se fazer com que o CG seja levado mais para frente. Basta adicionar pesos ao nariz. Esse peso pode ser em forma de chumbadas de pescaria ou simplesmente de água adicionada a um eventual compartimento superior do foguete.


Adicionar peso ao nariz leva o CG para a frente

Propulsão

Que os foguetes a água são movidos "a água", isso está muito claro. Mas como é mesmo que isso funciona? Será que quanto mais água ele tiver mais alto ele subirá? Na verdade, não. Veja só:

Inércia

A Lei da Inércia diz que "Qualquer corpo em movimento continuará se movendo e qualquer corpo parado permanecerá parado até que alguma força externa aja sobre ele". Em outras palavras, inércia é a tendência que os objetos têem de resistir a mudanças no movimento. Ela tem a ver com a massa do objeto (a qual os não-foguetistas chamam de "peso").

Uma garrafa mais cheia tem mais inércia, pois possui mais massa. Mais inércia quer dizer mais resistência a mudanças de direção. O vento precisa trabalhar mais para alterar o curso da garrafa.   Uma garrafa menos cheia tem menos inércia, pois possui menos massa. Menos inércia quer dizer menos resistência a mudanças de direção. Com pouca força o vento empurra a garrafa para outro curso.


Segunda Lei de Newton

A Segunda Lei de Newtonn diz que a Força aplicada é igual à massa vezes a aceleração, ou: F=m·a. Se dois foguetes aplicam forças iguais.

Uma garrafa de maior massa (mais cheia) terá uma menor aceleração.   Uma garrafa de menor massa (menos cheia) terá uma maior aceleração.


Terceira Lei de Newton

A Terceira Lei de Newton diz que "para cada ação, há uma reação de igual intensidade e de sentido oposto". Isso quer dizer que quanto mais água for expelida e quanto mais depressa isso acontecer, maior será a reação da garrafa.

Massa da garrafa e da água x Velocidade da garrafa

É IGUAL A

Massa da água expelida x Velocidade da água expelida

Empuxo

O empuxo é como chamamos a força que faz subir o foguete. Nos foguetes a água, o ar pressurizado empurra a água para fora, causando uma reação da garrafa em sentido oposto.

Portanto o empuxo depende tanto da velocidade com que a água é expelida quanto do "tamanho" do bocal de saída. Assim, o empuxo pode ser calculado como sendo aproximadamente igual ao dobro do produto da pressão pela área da seção do bocal. Ou seja, e = 2·P·A. As unidades são newtons (N) para o empuxo, pascais (Pa) para a pressão e metros (m) para o diâmetro. A área de um círculo é encontrada pela fórmula A = pi·r². Simplificando: e = 1,57·P·D², onde D é o diâmetro do bocal.

Exemplo:

Uma garrafa PET com 500kPa de pressão.
Bocal comum com 22mm de diâmetro.

Empuxo = 1,57 x 500.000 x 0,022 x 0,022 = 380N
 

Oficina

Montar uma oficina para construção de foguetes a água não é difícil nem caro. Dominar algumas técnicas é só uma questão de praticar um pouco. No Brasil ainda somos poucos (embora em número crescente) mas no resto do mundo...

Uma dos aspectos mais interessantes dos foguetes a água é que tudo tem que ser feito a partir do zero. Não se acham peças prontas - nem em forma de kits. Só isso já bastava pela pura diversão e pelo prazer de construir coisas. Outra característica marcante é que a matéria-prima vem totalmente de objetos reciclados! Se você quer descobrir o alquimista dentro de si, chegue mais!

Materiais

Garrafas

As garrafas utilizadas para conter refrigerantes gaseificados são as únicas que devem ser usadas. Elas são feitas de PET (Politereftalato de etileno), um poliéster que tem propriedades muito interessantes. É muito resistente, leve, fácil de cortar com faca ou tesoura e torna-se maleável a baixa temperatura (por volta de 60ºC). Elas vêm em vários tamanhos (volumes). Normalmente são capazes de suportar até 100 libras de pressão - embora você deva sempre evitar passar de 80. Algumas garrafas encontradas aqui em Brasília e suas características:

 


510 ml
Chanfrada Oval

600 ml
Lisa Cônica

1000 ml
Lisa Oval

2000 ml
Lisa Hemisférico

2000 ml
Chanfrada Cônica

2000 ml
Chanfrada Oval

2500 ml
Chanfrada Oval
 

Isopor

Gosto de usar isopor de alta densidade para fazer as aletas. Como sempre, você pode obter esse material de graça: basta olhar para aquelas bandejas de isopor nas quais os supermercados vendem carnes, frutas, etc embrulhadas em filme plástico. Num shopping perto daqui há um restaurante de comida japonesa que serve sushi em bandejas de isopor da cor preta. Eu pedi que eles guardassem algumas usadas para mim em vez de jogarem no lixo. O gerente ficou tão intrigado que me deu uma sacola cheia - de bandejas lavadas!

Adesivos

Colas

O grande segredo de montar foguetes é a escolha da cola certa para cada tipo de necessidade. A principal é aquela que tem a ver com a colagem das garrafas, especialmente das garrafas que serão pressurizadas. A pressão no interior da garrafa é capaz de deformar, temporariamente, o material. Qualquer tipo de cola rígida, portanto, está descartada. Isso inclui as do tipo Epóxi (elas servem para outros fins). Também não podemos usar as colas do tipo solvente, que agem derretendo os materiais colados. Isso enfraquece demais as paredes da garrafa, quando não as perfuram logo de vez. A solução então é usar colas de borracha vulcanizadas a frio. Elas têm flexibilidade e não atacam o PET. São os adesivos de poliuretano com isocianato (só conheço um: o SIKABOND T1 da Sika). O problema com essas colas é que demoram para curar. Tipicamente, uma noite para secar e uma semana para terminar de curar! Cuidado: se o adesivo entrar em contato com a pele, não use água para limpar (a água apressa a cura). Use álcool e toalha de papel seca.

A cola quente, que vem em bastonetes e que é aplicada com uma pistola elétrica, também é muito útil. Tem flexibilidade mas, a não ser que você encontre uma do tipo "baixa temperatura", não pode ser usada nos compartimentos que serão pressurizados. A secagem e a cura acontecem em minutos.

Os adesivos de Epóxi são os melhores, em termos de poder de adesão. A característica marcante é que você tem que misturar duas substâncias: a resina e o catalisador. Você só tem que encontrar o tipo certo, de secagem rápida (10 minutos para secar e 2 horas para a cura total). Um problema com eles é que depois de curados ficam rígidos. Uma garrafa sob pressão, por exemplo, se expande e rompe a cola. Use esse tipo para garantir adesão total em outras partes do foguete.

Mais dois adesivos não devem faltar em sua oficina: a cola de PVC e a super cola de cianoacrilato. A primeira é para soldar sua base de lançamento e a segunda, bem, é para colar o que as demais não conseguem colar...

Fitas adesivas

As fitas adesivas são muito usadas na construção de foguetes a água. Tenha sempre um bom estoque à mão. Elas são usadas, principalmente, na fuselagem, para fixar emendas e reforçar a garrafa que será pressurizada; nas aletas, tanto para revestir quanto para fixá-las no foguete. Cada uma dessas operações exige a fita certa.

A fita cristal é como a fita durex, só que bem mais larga. É transparente e lisa. Boa para revestir as aletas e cobrir as junções das seções das garrafas que compõem a fuselagem.

A fita tartan possui fibras de nylon ao longo de seu comprimento. Extremamente resistente, é a melhor que existe para reforçar garrafas pressurizadas. Basta dar duas ou três voltas e não tem jeito de rasgar - é como se estivesse laminado. Ela não é muito fácil de achar, mas vale a pena procurar.

Já a silver tape é bem conhecida. Ela serve praticamente para qualquer serviço. É otima para fixar aletas na fuselagem e para unir as cordas ao velame dos pára-quedas. É um pouco cara, mas você pode achá-la à venda em rolos pequenos. Use um pouco de cada vez - não vai precisar de muito para resolver qualquer problema.

Ferramentas

A caixa de ferramentas ideal é aquela que tem tudo o que você precisa. E isso depende, é claro, das coisas que você faz e de como elas são feitas. Com o tempo, você vai juntando as ferramentas mais apropriadas às suas técnicas. Independentemente disso, para começar, eu sugiro um conjunto mínimo:

O ferro de solda deve ser do tipo mais simples possível, pois será usado para cortar e furar as garrafas (se você tentar furar o PET, verá que serão criadas muitas rebarbas). A tesoura e a faca dispensam comentários e a serra é para cortar canos de PVC (para fazer bases de lançamento) e garrafas bem junto ao gargalo.

Projetos

Você quer começar a construir logo seus foguetes mas está sem saber por onde começar? Nessa seção estão os projetos passo a passo de como construir alguns foguetes. Daí para frente é com você!

Todos nós temos uns projetos que funcionam bem, outros que parecem uma maravilha - mas que acabam se tornando grandes fracassos. O que eu gostaria de deixar aqui são instruções passo a passo de como eu fiz alguns de meus foguetes favoritos. Junto com o projeto seguem também alguns comentários de como o foguete se comportou - às vezes bem, às vezes nem tanto. O que eu espero é que você pegue a idéia e faça o seu, aproveitando a idéia inicial. Então, vamos trabalhar?

Na primeira parte você tem os foguetes. Em seguida, bases de lançamento. Eu decidi fazê-las moduladas: plataforma, alimentação e disparo. Assim posso intercambiar as várias partes e experimentar mais.

ASPECTO GERAL

É importante que você entenda como a coisa toda funciona, em linhas gerais, para depois trabalhar em cada detalhe. Veja:

De baixo para cima, temos primeiro a base ou plataforma. Ela serve para dar estabilidade ao conjunto.

Em seguida temos o módulo de alimentação. Ele contém a válvula de pneu, por onde o ar comprimido entra no circuito.

O módulo de disparo contém a trava que segura a garrafa e um mecanismo de gatilho que a deixa livre, causando o lançamento. O ar comprimido passa através desse módulo em direção à garrafa.

O último componente do conjunto é a bomba de ar, de encher pneu, de qualquer tipo de acionamento (de mão, de pé, elétrica, etc).

Pelas características dos módulos, uma boa opção de material é o tubo de PVC rígido. Ele é fácil de cortar, colar, furar e é barato. Esse é o material que uso nos projetos. Note que o módulo de alimentação é, basicamente, feito de uma conexão "Tê".

NEMO I (FOGUETE)

Desculpem a foto estar tão escura, mas esse foguete se comportou tão bem que quando percebemos já estava ficando de noite. Aí só deu tempo para instalá-lo na base e tirar a foto. É possível ver o nariz feito de "espaguete", que serve para amortecer a queda, já que ele não usa pára-quedas.

Esse foguete surpreendeu a todo mundo. Quando saiu da plataforma, não parou mais de subir! depois do apogeu, ele desce um bom tempo na horizontal. Depois aponta o nariz para o solo e... ainda bem que tem amortecedor!

Material

2 garrafas de 2000 ml. Uma deve ter o diâmetro ligeiramente maior que a outra, o suficiente para que haja um encaixe sem folga. Eu usei uma garrafa de Pepsi e outra de Tropicaliente.

1 garrafa de 600 ml para servir de nariz. Eu usei uma da Antártica (elas são todas iguais).

25 cm de "Espaguete". Isso é aquele brinquedo que tem a forma de um longo cilindro de espuma de plástico e que as crianças usam para boiar na piscina.

1 bandejinha de isopor de alta densidade. Daquelas em que são vendidos alguns produtos do supermercado (carnes, frutas etc.).

1 tampinha tipo "PopTop". Daquelas que vêm em amaciantes. As que vêm no Gatorade são largas demais. Aliás, isso é opcional. Ponha a tampinha que quiser.

 

Procedimento

  1) Comece cortando a bandejinha de isopor para fazer 3 aletas. Você vai ter muita folga, pois as medidas são 85x60x30 mm. Identifique o bordo de ataque e o bordo de fuga. Lixe o bordo de ataque de tal forma que ele fique com uma seção levemente circular. Lixe o bordo de fuga em um ângulo mais fechado, para que ele vá afinando aos poucos. Nesse ponto você pode laminar as aletas. Basta cobrí-las com fita de empacotar transparente.
   
2) Agora pegue a garrafa de maior diâmetro e corte-a logo acima da base, deixando-a com uns 27 cm de comprimento. Encaixe a de menor diâmetro dentro dela, com uma sobreposição de uns 5 cm e passe fita adesiva na junção. Espere. Não passe a fita ainda. As garrafas estão alinhadas? Ok. Pode colar.
   
3) Corte a garrafa de 600 ml logo abaixo do cone superior. Encaixe o pedaço de "Espaguete" na parte mais larga e passe fita "silver tape" para fixar. Esta parte vai sofrer grandes impactos e essa fita cede mas não descola. Na parte oposta, use um estilete para carvar um cone na espuma. Essa é a parte que vai encaixar na garrafa de cima do propulsor. Deixe espaço também para o gargalo.
   
4) Você pode, depois de se certificar de que o conjunto do nariz se encaixa perfeitamente na garrafa de cima do propulsor, usar cola epóxi para colar uma tampa comum no interior do "Espaguete". Assim fica fácil trocar de narizes (ou de fuselagens).
   
5) Aproveite que o nariz pode ser facilmente intercambiado e instale as aletas. Para isso, divida a circunferência da garrafa por três e alinhe as aletas no lugar. Parabéns! Seu foguete está pronto para voar!

 

NAMOR (FOGUETE)

A série Namor é para quem quer começar a entender o acionamento do pára-quedas por SNA (Separação do Nariz no Apogeu). Não voa alto mas é educativo.

GUAIÁ (PLATAFORMA)

Depois de tentar vários tipos de plataforma, cheguei nesse modelo. Ele é compacto e forte. O macete é o Tê de redução, que diminui o número de encaixes.

Você deve estar pensando: "Que nome será esse?". Pois bem. Guaiá é uma variedade de caranguejo, em Tupi-Guarani. Essa plataforma é uma das minhas favoritas. Espero que você tenha bom proveito.

Material

1 pedaço de tubo de PVC de 32 mm soldável de 18 cm de comprimento.

2 pedaços de tubo de PVC de 32 mm soldável de 20 cm de comprimento.

7 pedaços de tubo de PVC de 32 mm soldável de 4 cm de comprimento.

3 joelhos de PVC de 45º soldável de 32 mm.

3 luvas de redução de PVC solda/rosca 32x1.

3 adaptadores de PVC soldável para rosca de 32 mm.

3 ponteiras de borracha de 1".

1 Tê de PVC de redução de 32x25 mm.

1 Tê de PVC de 32 mm.

1 luva de redução de PVC solda/rosca 25x½.

1 pedaço de tubo de PVC de 25 mm soldável de 3 cm de comprimento.

Procedimento

1) Comece montando as pernas: Cole um adaptador na extremidade de um dos tubos de PVC e encaixe uma ponteira na outra. Repita essa operação para os outros dois tubos.
   
2) Agora monte os ombros: Use um dos tubos de 4 cm para unir um joelho a uma luva, tendo o cuidado de inserir o tubo totalmente nas juntas (veja detalhe na foto). Não deixe espaço entre elas. Repita essa operação para os outros dois conjuntos de ombros.
   
3) Monte o corpo do bicho tendo o mesmo cuidado para encaixar os tubos de 4 cm de tal forma que não deixem espaço entre as juntas. Note a posição dos dois Tês: o de redução fica num plano perpendicular ao outro (basta lembrar que a ponta de 25 mm é onde encaixaremos o foguete).
   
4) Cole um dos ombros na ponta do Tê de redução, tendo o cuidado de manter o alinhamento no sentido do comprimento do corpo do bicho. Em seguida, cole os outros dois ombros, dessa vez torcendo-os 45º para fora (no sentido do comprimento). Na verdade, o ângulo não precisa ser exatamente de 45º. A inclinação deve ser o suficiente para deixar o corpo nivelado - lembre-se de que uma das pernas é mais curta e que deve ficar em oposição às outras duas. Para facilitar o ajuste, rosqueie as pernas nos ombros antes de começar a colar.
   
5) Finalmente, cole a luva de 25x½ com o auxílio do pedaço de tubo de 3 cm. Lembre-se de não deixar espaço entre as juntas.

 

YUCOË (ALIMENTAÇÃO)

Esse módulo é o responsável pela entrada de ar e conseqüente pressurização da garrafa. A coisa laranja no primeiro plano é o dispositivo de emergência, para abortar o lançamento. Nunca faça uma base de lançamento sem ele.

Yucoë (na verdade, o acento no "e" era para ser um til, mas não consegui que ele aparecesse) em Tupi-Guarani quer dizer "canal de alimentação". Achei que era um nome apropriado para o módulo de... alimentação! Essa é uma peça muito importante da base de lançamento, principalmente porque é onde fica o sistema de segurança (a torneira). Em caso de emergência, a única forma de abortar o lançamento de uma garrafa já pressurizada é abrir o registro lentamente e deixar o ar escapar. Não esqueça disso e não deixe de instalar esse mecanismo.

Material

5 pedaços de tubo de PVC de 20 mm soldável de 3 cm de comprimento cada um.

2 Tês de PVC soldável de 20 mm.

1 luva de redução de PVC solda/rosca de 1/2" x 20.

1 moeda de um centavo.

2 adaptadores de PVC solda/rosca de 20 x 1/2".

1 registro de PVC de ½" (rosca).

1 válvula de pneu sem câmara.

1 cap de PVC soldável de 20 mm.

 

Procedimento

1) Comece fazendo um furo no cap para encaixar a válvula do pneu. Use uma broca de 10 mm primeiro e depois alargue com um estilete ou lima para facilitar o encaixe. De qualquer forma, mantenha as bordas lisas senão haverá vazamento.
   
ATENÇÃO: esse é um procedimento perigoso e não deve ser tentado por quem não tem prática com furadeira elétrica. Peça auxílio de algum adulto competente se você precisar.
   
2) Uma vez furado o cap, monte o coletor de ar: Passe a válvula por dentro dele e puxe o bico para fora. Vai ser difícil porque é apertado, mas tem que ser assim para garantir que não haverá vazamentos. Em seguida, cole um dos pedaços de tubo, encaixando-o completamente no cap. Ponha de lado.
   

 

3) Agora faça a armação. Comece empurrando a moeda de um centavo para dentro de uma das pontas do tê. Essa será a extremidade inferior (na foto ao lado ela está à direita). Isso vai cortar a passagem de ar nessa direção. Ainda nessa extremidade, cole e encaixe totalmente um dos tubos, prendendo a moeda. Cole e encaixe o adaptador de 20 x 1/2". Cole e encaixe totalmente mais dois tubos nas outras saídas do tê e, na extremidade oposta àquela da moeda, cole e encaixe a luva de 1/2" x 20.
Quando acabar, o conjunto deve ficar como o da foto ao lado.

   
4) Com a armação deitada, posicione e cole o outro tê perpendicularmente à ela, como na foto. Em seguida, cole e encaixe o coletor de ar (montado no passo 2) no conjunto.
   
5) Finalmente, cole e encaixe o último tubo na abertura livre do tê e o adaptador de 20 x 1/2". Como a ponta livre agora tem uma rosca, você poderá intercambiar o registro a vontade. Esse é o componente individual mais caro de todas as montagens, mas a segurança não tem preço. Usando o artifício de por uma rosca no tê, pelo menos, garantirá que ele poderá ser aproveitado em outros projetos também.

ROIRÁ (DISPARO)

Nesse módulo está o mecanismo de retenção do foguete (quando está sendo abastecido e pressurizado) e de disparo. Ele tem que ser, obviamente, resistente e preciso.

Roirá em Tupi-Guarani quer dizer "escapar-se, livrar-se". Esse nome serve para o nosso dispositivo de disparo - afinal ele é o responsável pela liberação do foguete, certo? O projeto é baseado numa idéia de Ian Clark, que foi o primeiro a propor a utilização de abraçadeiras de nylon para travar a garrafa na base. Na comunidade internacional, esse tipo de trava ficou conhecido como "Clark Cable" - mistura do nome do inventor com "cable tie", que significa abraçadeira para fios, parodiando o antigo galã de cinema Clark Gable.

Material

13 abraçadeiras de nylon de 20 cm de comprimento.

1 luva simples de 40 mm.

1 pedaço de tubo de PVC de 40 mm de 4 cm de comprimento.

1 pedaço de tubo de PVC de 32 mm de 4 cm de comprimento

1 pedaço de tubo de PVC de 20 mm de 8 cm de comprimento

1 cap de PVC soldável de 40 mm.

1 luva simples de 20 mm.

1 adaptador de PVC solda/rosca de 20 x 1/2".

1 pedaço de tubo de PVC de 25 mm de 2 cm de comprimento

1 abraçadeira de metal de 1" (usada para apoio somente durante a montagem).

1 gargalo de garrafa PET (usado para medição durante a montagem).

1 pedaço de tubo de PVC de 20 mm de 2,5 cm de comprimento

1 união de mangueira de 1/2"

1 elástico de borracha (usado para apoio somente durante a montagem).

1 anel de borracha ("o-ring") de seção cilíndrica.

Procedimento

1) Serre e remova o anel de reforço de uma das extremidades da luva de 20 mm, tendo o cuidado de deixar as bordas lisas e limpas.
   
2) Cole a luva aparada no tubo de 8 cm, deixando o anel de reforço restante para o lado de fora da junção.
   
3) Insira a união de magueira parcialmente no tubo de 2,5 cm. Deite uma camada homogênea de cola quente nela e termine de inserí-la completamente. Em seguida cole esse conjunto na luva preparada no passo anterior. O tubo de 2,5 cm deve ser inserido até deixar uma ponta de 1 cm de fora. Limpe bem qualquer cola que tiver escorrido para a união. Ela deve ficar sempre totalmente lisa.
   
4) Com o auxílio do elástico, vá arrumando as abraçadeiras de nylon em volta do conjunto feito no passo anterior. Tenha o cuidado de deixar as partes largas para dentro (elas formarão as travas).
   
5) Insira o gargalo na extremidade com a união e use-o para acertar as pontas das abraçadeiras. Elas devem ficar juntas em volta do gargalo, na altura do batente formado logo após a rosca da tampa. Passe o tubo de 32 mm por sobre as abraçadeiras de nylon, levando-o até a luva, mas sem apertar. Encaixe e aperte a abraçadeira de metal para fixar o conjunto. Uma vez alinhado, o conjunto não deve se mover nem afrouxar. O tubo de 32 mm deve deslizar entre a quina da luva e a abraçadeira de metal.
   
6) Empurre o tubo de 32 mm até encostar na luva. Isso serve como um tipo de colar que vai fazer com que as abraçadeiras de nylon se abram. Você vai ter que fazer uma forcinha aqui. Uma vez lá, é hora de retirar a abraçadeira de metal e inserir o tubo de 25 mm no colar, passando-o entre o tubo maior de 20 mm e as abraçadeiras de nylon. Encaixe-o perfeitamente no colar. Isso vai prender as abraçadeiras de nylon junto à luva. Essa junção é apertada, portanto, mais força e cuidado. Apare as extremidades das abraçadeiras.
   
7) Você saberá que acertou o procedimento se a sua montagem parecer com a da foto ao lado. Note que as abraçadeiras foram aparadas junto à borda dos tubos. Elas estão bem abertas porque o tubo que forma o colar está bem rente à borda da luva. As abraçadeiras estão firmemente presas entre o colar e a luva, de um lado, e do outro, entre o colar e o tubo de 25 mm. Reserve.
   
ATENÇÃO: o procedimento a seguir é perigoso e não deve ser tentado por quem não tem prática com furadeira elétrica. Peça auxílio de algum adulto competente se você precisar.
   
8) Faça um furo de 3/4" no centro do cap de 40 mm. Tenha muito cuidado se você for usar uma furadeira elétrica. Você também pode abrir o buraco com uma lima e um pouco de paciência. Essa maneira é também mais segura. De qualquer forma, o buraco deve ser largo o suficiente para deixar passar o tubo de 20 mm.
   
9) Use o pedaço de tubo de 40 mm para encaixar o cap e a luva correspondente. Não cole as peças. Deixe que fiquem presas só por pressão.
   
10) Encaixe o conjunto feito no passo anterior no conjunto feito no passo 7, tendo o cuidado de garantir que ele deslize facilmente no tubo de 20 mm e que consiga travar as abraçadeiras de nylon de encontro ao gargalo de uma garrafa.
   
11) Encaixe e cole o adaptador de 20 x 1/2" na extremidade do tubo de 20 mm.
   
12) Corte um pedaço de cerca de 45 mm do anel de borracha. Essa medida não é exata. Você vai ter que experimentar um pouco. Com cuidado, passe um pouquinho de cola Super Bonder numa das pontas e pressione-a de encontro a outra, formando um anel menor.
   
13) Passe o anel de vedação pela união até encostar no tubo de 20 mm (na foto ao lado eu enrolei algumas voltas de fita veda-rosca para aumentar o diâmetro). O que você vai querer que aconteça é o gargalo entrar até a luva, e o anel (que estará 1 cm acima) ficar espremido entre a união e o interior do gargalo, vedando completamente essa junção. Se quando você começar a pressurizar a garrafa notar algum vazamento d'água, interrompa o lançamento e melhore essa vedação. Não se preocupe: isso vai acontecer com você várias vezes, até acertar a medida certa. Lembre-se de que o Challenger explodiu por causa de um anel de vedação defeituoso!

Perguntas e Respostas:

  • Como o foguete voa?
Pela reação à saida da água (o propelente) causada pela pressão do ar no interior da garrafa.
  • Como encher o foguete com água?
Vire a garrafa com o gargalo para cima e derrame a água dentro (é incrível como as pessoas pensam que tem alguma "mágica" nesse procedimento).
  • Quanta água deve ser usada?
A-há! Aí é que está: você tem que experimentar, até obter a melhor relação entre quantidade e peso. Comece com 1/4 do volume da garrafa e vá aumentando.
  • Como o foguete é pressurizado?
Com uma bomba de encher pneu. Tanto faz se a bomba é para pneu de bicicleta ou de carro. Pode ser também de mão ou de pedal, e até aqueles compressorezinhos que se ligam no acendedor de cigarros do carro servem (embora demorem um pouco).
  • A abertura por onde o propelente (água) é expelido é mesmo o gargalo da garrafa?
Sim. Você pode experimentar reduzir o diâmetro com alguma coisa, para ver a diferença.
  • Quantas "quedas" o foguete agüenta?
Você tá brincando... Como é que eu vou saber? Uma coisa eu digo: quanto mais alto ele vai, maior o impacto no solo na volta. Dependendo do tipo de chão (concreto, areia, água)... o dano será maior ou menor!
  • Como posso medir a pressão do ar no foguete?
A sua bomba deve ter um medidor!
  • O que são Guaiá, Yucoë e Roirá?
São as partes da base de lançamento: o pé, a seção de alimentação e o mecanismo de retenção e liberação da garrafa (o foguete), respectivamente. Note que esse é apenas um design. Podem haver outros.
  • Cadê o gatilho de disparo?
Você é quem sabe. Faça como achar melhor. O mais comum é simplesmente amarrar um barbante no cilindro que prende as abraçaceiras e puxar com cuidado para não tombar a plataforma.
  • Que tal usar os engates rápidos de mangueiras de jardim?
Eles vazam um pouco mas são utilizáveis, sim. Os japoneses adoram esse método.
  • Qual a cola que deve ser usada nos tubos de PVC?
O solvente apropriado para PVC e nenhum outro substituto!

Observações:

Esta página é somente uma reprodução feita pelo CACEP de um antigo site do Ricardo Menezes.
Publicamos aqui para preservar as informações disponibilizadas por ele e para trazer a todos a oportunidade de aprender e fazer seus próprios foguetes a água.

Informações sobre o autor do artigo:

  • Autor: Ricardo Menezes
  • A página original do autor não existe mais pois era no geocities, mas ainda existe um link que preserva o antigo endereço do site: http://www.oocities.org/br/aafaa_br/
  • Para contato, tentar encontrar ele na internet. Não temos o contato dele já que não é um membro do CACEP.

Links sobre foguetes a água: