Streichholzrakete (SSR-3)
Physik
© 2025
Basiswissen
Die Streichholzrakete SSR-3 ist die dritte Rakete in einer Entwicklungsreihe der Mathe-AC Lernwerkstatt in Aachen. Sie erreicht Flugweiten von über 12 Metern. Die wesentliche Verbesserung gegenüber dem Vorgänger SSR-2 war die Anbringung von Ballastmasse am Kopf der Rakete.
Versionsdaten
- SSR-3
- 29 September 2025
- Etwa 0,73 g Startmasse ↗
- Davon etwa 0,34 g Ballast
- 1 bis 3 Zündköpfe von Streichhölzern[1]
- Holzspieß als Startrampe, in Holzblock
- Zündung mit BIC Feuerzeug von außen
- Zünddauer: 32 bis 44 s[2]
- Startgeschwindigkeit: über 34 m/s[3]
- Flugweite mit zwei Zündköpfen: zuverlässig 10 Meter oder mehr[4]
- Flugweite mit einem Zündkopf: zuverlässig etwa 6 Meter, bis 12 Meter[9]
- Flughöhe: mindestens 4 Meter[7]
- Geschossenergie: 0,43 Joule[5]
Videos
Der Typ SSR-3 bei einem der ersten Testflüge: auf Anhieb wurde eine Flugweite von über 10 m erreicht. Die Abschussgeschwindigkeit lag in der Gegen von etwa 28 m/s. Achte auch auf den länger anhaltenden Feuerschweif am Düsenaustritt. Möglicherweise entwickelte der Raketenmotor auch während des Fluges noch Schub.
Erfahrungen
In den Bau und den Einsatz der SSR-3 gingen die Erfahrungen der zwei Vorgängertypen SSR-1 und SSR-2 ein:
Fehlzündungen
- Der Anteil der Fehlzündungen geht deutlich zurück, wenn man die Zündmasse der Streichhölzer abquetscht und ohne das Holz der Streichhölzer verwendet.
- Der Anteil der Fehlzündungen geht deutlich zurück, wenn man den Bereich der Brennkammer mit vielen Lagen Alufolie eng umwickelt.
- Der Anteil der Fehlzündungen geht deutlich zurück, wenn die Brennkammer keinen größeren Durchmesser als der Holzspieß der Startrampe hat.
Flugweite
- Die Flugweite wird deutlich erhöht, wenn der Kopf der Rakete mit Ballast beschwert ist.
- Die Flugweite wird deutlich erhöht, wenn die Startrampe möglichst rückstossfrei fest in einem festen Untergrund gelagert ist (und nicht etwa in Blumenerde steckt).
Flugstabilität
- Die Stabilität der Rakete im Flug nahm deutlich zu durch den Ballast am Kopf der Rakete.[8]
Fußnoten
- [1] Die verwendeten Streichhölzer werden unter dem Namen "Stevenson Zundhölzer" mit der Artikelnummer 061611 in Filialen der Drogeriekette Roßmann verkauft. Einzelne Hölzer hatten einen quadratischen Querschnitt mit einer Kantenlänge (des Querschnitts) von 2 mm, einen roten Zündkopf, eine Länge von 5,6 cm und eine Masse von rund 0,15 Gramm. Siehe auch Streichholz ↗
- [2] Die langen Anzünddauer von jetzt über 40 Sekunden ist weiterhin ein Problem. Hier gab es seit dem ersten Typen SSR-1 keine Verbesserungen. Im Gegenteil: bei drei Probestarts am 29. und am 30. September 2025 wurden bei einer Zündung mit einem BIC-Feuerzeug Dauern von zum Beispiel 32, 42 und 44 Sekunden gemessen.
- [3] Die Startgeschwindigkeit wurde über eine Auswertung eines Videos gemacht: eine DJ Osmo Action 4 erstellte eine Film in 200 fps. Dieser wurde in dem Programm Shotcut (Linux) ausgewertet. Wenn jedes Frame einer Dauer von 1/200 s entspricht und nach 5 Frames eine Flugstrecke von etwa 0,85 Metern erreicht wurde, dann ergibt sich nach v=s/t eine durchschnittliche Geschwindigkeit für die ersten 0,85 m von 0,85/(5/200) m/s oder 34 m/s. Das sind knapp über 122 km/h. Siehe auch Geschwindigkeit ↗
- [4] Die Flugweite wurde über das Schrittmaß abgeschätzt. Die Abschusshöhe der ersten drei Versuche lag bei jeweils etwa 90 cm über dem Boden. Es wurden bei einem ersten Probeflug mit drei Zündköpfen als Brennstoff und einem Abschusswinkel von 45° am 29. September 2025 sicher mindestens 10 m Flugweite erreicht. Am 30. Spetember 2025 wurden mit nur zwei Zündköpfen als Antrieb unter einem Abschusswinkel von 40° einmal 10 m und einmal 11 m erreicht. Bei dem Flug mit 10 m Flugweite hatte die Rakete einen Baum getroffen und ist dann in einer horizontalen Entfernung von 10 m zu Boden getaumelt.
- [5] Waffen gelten in Deutschland bis 0,5 Joule Geschossenergie als Spielzeugwaffen. Mit 0,43 Joule kommt die SSR-3 an die Grenze dieser Kategorie. Siehe auch Geschossenergie ↗
- [6] Die Dicke von Alufolie für den Hausgebrauch liegt meist zwischen 8 bis 15 µm oder Mikrometern. Die für den Typ SSR-3 verwendete Alufolie hatte eine Dicke von 10 µm, gekauft unter dem Artikelnamen Rufus bei der Drogeriemarke Roßmann. Die Dicke von 10 µm wurde über eine Wägung und die Kenntnis der Dichte von Aluminium rückwirkend berechnet: 5 Streifen von 8 mal 29 cm und einer Dicke von 10 µm brachten zusammen 3,44 Gramm auf die Waage. Nimmt man die Dichte von Aluminium mit 2,7 g/cm³ an, so liegt rechnerisch die Masse der 5 Streifen bei 5 mal 8 mal 29 mal 10 mal 10 hoch -4 mal 2,7 Gramm, also bei rund 3,13 Gramm. Das passt recht gut zu den gemessenen 3,44 Gramm. Die Abweichung des gemessenen Wertes beträgt nur rund 3,5 %. Wir können daher eine Dicke des Aluminiums von rund 10 µm annehmen.
- [7] Bei je zwei Flügen am 29. und 30. September prallte die Rakete in die Krone eines Baumes und taumelte dann mehr oder minder senkrecht zu Boden. Die Stelle der Kollision konnte man einigermaßen gut mit bloßem Auge oder im Film erkennen. Dieser Punkt wurde aus 7 Metern horizontaler Entfernung stehend auf dem Boden mit einem Pendelquadranten angepeilt. Der Winkel lag bei 25°. Die Augenhöhe war etwa 1,80 Meter. Der Tangens von 25° ist etwa 0,466. Damit kommt man auf eine Höhe des Abprallpunktes am Baum von rund 3,3 Metern über der Augenöhe oder rund 5,1 Metern über Grund. Zieht man davon wiederum die Abschusshöhe über Grund von 0,9 Metern ab, kommt man auf eine Flughöhe von 4,2 Metern über Grund. Ob dieser Punkt auch der höchste Punkt des Fluges, also der Scheitelpunkt war, konnte aus der Perspektive nicht sicher gesagt werden. Sicher ist aber, dass mindestens 4,2 Meter Flughöhe über dem Abschusspunkt erreicht wurden.
- [8] Über die Stabilität von Raketen dachte schon früh der Pionier Hermann Oberth nach. Oberth verglich die Rakete mit einem Pfeil und schlug unter anderem die Verlagerung der Schwerpunktes nach vorne oder die Verlagerung des "Zentrums des Luftwiderstands" mit Hilfe von Flosen nach hinten vor. Siehe dazu das Kapitel "13 Steuerungsfragen" ab Seite 185. In: Hermann Oberth: Wege zur Raumschiffahrt. VDI Verlag. Düsseldorf, 1986. Nachdruck der Ausgabe von 1929. ISBN: 3-18-400755-3.
- [9] Am 1. Oktober wurde mit einem Abschusswinkel von etwa 40° bis 45° und nur einem Zündkopf eine Flugweite bei insgesamt drei Flügen eine Flugweite von annähern immer recht genau 6 Metern erreicht. Am 2. Oktober flog eine SSR-3 mit dem Brennstoff von einem Streichholz gut 12 Meter weit.