Streichholzrakete (SSR-2)
Physik
© 2025
Basiswissen|
Video eines Starts|
Versionsdaten|
Bewertung|
Stärken|
Mängel|
Anleitung|
Material|
Vorbereitung|
Montage|
Einflussfaktoren|
Brennstoffmenge|
Flugstabilität|
Ausblick|
Fußnoten
Basiswissen
Die Streichholzrakete SSR-2 (Standard-Streichholzrakete 2) ist der zweite Typ in einer Entwicklungsreihe von simplen Streichholzraketen. Das Ziel der Entwicklung ist ein Typ der möglichst gleichbleibende Flugeigenschaften als Grundlage für physikalische Experimente hat. Die wesentliche Verbesserung gegenüber dem Typ SSR-1 betraf die Umwicklung der Brennkammer, was den Anteil erfolgreicher Starts mit Flugweiten von zuverlässig über 2 m deutlich erhöhte.
Video eines Starts
Der Typ SSR-2 bei einem typischen Start. Der Lift-off und die ersten 0,05 bis zu einer Flugweite von 1,2 m sind in Zeitlupe zu sehen. Es scheint so zu sein, als ob der Schub auch noch nach dem Abheben (lift-off) erzeugt wird. Auch während des Fluges sieht man noch Lichterscheinungen am Raketenkörper.
TO-DO:
In der Zeitlupe hört man den Schall der Rakete erstmals genau dann, wenn sie etwa 0,05 Sekunden nach der Zündung etwa 1,2 m Meter zurückgelegt hat. Die Kamera stand etwa 1,4 Meter vom Startplatz entfernt. In 0,05 Sekunden müsste der Schall aber gut 17 Meter und nicht nur 1,4 Meter zurückgelegt haben. Wie ist das zu erklären? Wird der Hauptschall erst einige Zeit nach dem eigentlichen Zünden erzeugt? Sind es Effekte, die mit der Kamera zusammen hängen?
In der Zeitlupe hört man den Schall der Rakete erstmals genau dann, wenn sie etwa 0,05 Sekunden nach der Zündung etwa 1,2 m Meter zurückgelegt hat. Die Kamera stand etwa 1,4 Meter vom Startplatz entfernt. In 0,05 Sekunden müsste der Schall aber gut 17 Meter und nicht nur 1,4 Meter zurückgelegt haben. Wie ist das zu erklären? Wird der Hauptschall erst einige Zeit nach dem eigentlichen Zünden erzeugt? Sind es Effekte, die mit der Kamera zusammen hängen?
Versionsdaten
- SSR-2
- Ende September 2025
- Etwa 0,3 g Startmasse ↗
- Alufolie von 7 cm mal 14 cm
- 3 Zündköpfe von Streichhölzern[1]
- Holzspieß als Startrampe, in Holzblock
- Zündung mit BIC Feuerzeug von außen
- Zünddauer: 10 bis 13 s[11]
- Startgeschwindigkeit: über 24 m/s[12]
- Flugweite: sicher bis 5 Meter[13]
- Flughöhe: sicher bis 2 Meter[14]
Bewertung
Stärken
- Gute Flugstabilität
- Etwa ein Parabelflug ↗
- Zuverlässig 2 bis mehr m Flughöhe ↗
Mängel
- Gelegentliche, aber selten Fehlstarts
- Zu lange Anzünddauer, bis über 20 s[9]
- Keine zuverlässig gute Flugstabilität
Anleitung
Material
Raketenkörper
Start
Werkzeug
Sicherheit
Vorbereitung
- Schneide aus Alufolie rechteckige Stücke von 13 bis 15 cm Länge und 7 cm Breite aus.
- Lege das Rechteck so auf den Tisch, dass links und rechts die kürzeren Ränder und oben und unten die längeren Ränder sind.
- Die längere Seite oben sei A, die kürzere Seite rechts B, die längere Seite unten C und die kürzere Seite rechts D.
- Mache einer geraden Knick K parallel zur rechten kürzeren Seite D, etwa 2 bis 3 cm von der Seite entfernt.
- Markiere mit dem Stift auf dem Knick einen Punkt P, etwa 2 cm unterhalb der längeren oberen Randlinie A.
- Knicke nun die Alufolie in Form eines Dreiecks von der Ecke der Seiten A und D so nach links unten ein, dass am oberen rechten Ende des Rechtecks, an der zukünftigen Raketenspitze, eine andere Tasche für den Brennstoff entsteht. Diese Tasche soll verhindern, dass der Brennstoff später beim Wickeln zu weit in Richtung Spitze wandert oder zwischen die Lagen mehrerer Wicklungen gerät. Dieser Schritt ist die wesentliche Verbesserung gegenüber dem Typ SSR-1.[10]
- Nimm die Kombinzange und ein Streichholz.
- Halte das Streichholz über das Rechteck aus Alufolie.
- Schabe oder quetsche mit der Zange das (meist farbige) Zündmittel ab.
- Das bröselige Zündmittel soll am Ende ganz auf dem Alu-Rechteck liegen.
- Mache das mit insgesamt drei Streichhölzern.
Montage
- Nimm den Holzspieß und lege ihn mit seinem stumpfen Ende auf die Markierung auf dem Knick.
- Versammle das zerbröselte Zündmaterial nahe am markierten Punkt P auf dem Knick.
- Die richtige Ausführung dieses Schrittes scheint von großer Wichtigkeit zu sein.
- Das Zündmaterial muss eng beieinander liegen, darf aber nicht zu kugelig werden.
- Die spätere Raketenspitze sollte keinen dicken Kopf ausbilden, eher länglich sein.
- Gleichzeitig muss man darauf achten, dass das Zündmaterial einen Abstand von gut 2 cm zum oberen lange Rand A einhält. Das ist für die Dichtigkeit des Raketenkopfes wichtig.
- Bringe nun die Alufolie in eine Position, dass der Knick K ganz nach unten zeigt.
- Positioniere das Zündmaterial nahe am Punkt P, genauso wie auch das stumpfe Ende des Holzspießes.
- Dieser Schritt erfordert Geschick und vielleicht längere Übung.
- Knicke dann die Alufolie so um Spieß und Zündmaterial, dass beide am Knick K fixiert sind.
- Halte die spätere Spitze (Seite A der Alufolie) leicht nach oben. Damit rutscht das Zündmittel von alleine hin zur Soll-Position am Punkt P.
- Dann rolle die Alufolie langsam um den Knick K.
- Dadurch entsteht die eigentliche Raketenform.
- Achte beim Rollen darauf, wie eng die Folie auf den Spieß drückt.
- Ist die Wicklung zu eng am Spieß, der als Startrampe nicht mitfliegen soll, kann die Rakete nicht abheben.
- Ist die Wicklung nicht eng genug, strömen die Verbrennungsgase später ohne Antriebswirkung nutzlos aus.
- Gut ist es, wenn man am Ende die Rakete mühelos und ohne großen Kraftaufwand auf dem Spieß hin und her bewegen kann, aber die Rakete dabei eng am Spieß geführt bleibt, also kaum Spiel seitwärts hat.
- Wenn die Rakete zusammengerollt ist, dann zwirbele die Alufolie an der Spitze eng zusammen.
- Auch dieser Arbeitsschritt ist für den Erfolg sehr kritisch: zwirbelt oder quetscht man zu nahe an dem eingewickelten Zündmaterial, reißt die Folie innen ein und wird undicht.
- Zwirbelt man nicht eng genug, strömen die Verbrennungsgase später an der Raketenspitze aus.
- Am Ende kann man die verzwirbelte Raketenspitze noch mit der Kombizange zusammen quetschen und einmal in sich falten. Das erhöht die Dichtigkeit.
- Damit ist der eigentliche Raketenkörper fertig.
Einflussfaktoren
Brennstoffmenge
Als Brennstoff kamen immer nur die abgebröselte rote Zündmasse von "Stevenson Zündhölzern" [] zum Einsatz. In einer Testreihe am 26. September 2025 wurde der Raketentyp SSR-2 zehn mal mit der Masse von einem Zündholz und zehn mal mit der Masse von genau drei Zündhölzern, waagrecht (Abschusswinkl 0°) aus einer Höhe von einem Meter über dem Boden abgeschossen. Die Zündung erfolgt manchmal mit einem Feuerzeug der Marke BIC, manchmal mit einem Teelicht. Die Raketenkörper hatten Längen über alles von 6,5 bis maximal 10 cm (Ausreißer), je nach Ausführung der Wicklung. Es ging so gut wie kein Wind. Die Raketenkörper waren nicht exakt gleich gebaut. Die Länge variierte stark mit der Ausführung der Wicklung, was aber eher ungewollt war. Hier sind die Rohdaten der Tests:
Ein Zündholz
- Nr. 1: Flugweite: 2,5 m
- Nr. 2: Flugweite: 0,0 m
- Nr. 3: Flugweite: 0,0 m
- Nr. 4: Flugweite: 2,3 m
- Nr. 5: Flugweite: 3,0 m
- Nr. 6: Flugweite: 0,0 m
- Nr. 7: Flugweite: 4,0 m
- Nr. 8: Flugweite: 2,6 m
- Nr. 9: Flugweite: 0,0 m
- Nr. 10: Flugweite: 3,1 m
Drei Zündhölzer
- Nr. 1: Flugweite: 0,0 m, Kopf gerissen
- Nr. 2: Flugweite: 5,1 m
- Nr. 3: Flugweite: 4,2 m
- Nr. 4: Flugweite: 2,6 m
- Nr. 5: Flugweite: 0,0 m, Kopf gerissen
- Nr. 6: Flugweite: 3,2 m
- Nr. 7: Flugweite: 4,2 m
- Nr. 8: Flugweite: 4,6 m
- Nr. 9: Flugweite: 3,9 m
- Nr. 10: Flugweite: 4,9 m
Betrachtet man nur die erfolgreich verlaufenen Flüge ohne die Fehlstarts (0 m Flugweite), dann erreichten die Flüge mit dem Brennstoff von einem Zündholz eine durchschnittliche Flugweit von 2,9 Meter. Mit dem Brennstoff von drei Zündhölzern wurde eine durchschnittliche Flugweite von 4,1 m erreicht.
Flugstabilität
Eine stabile Fluglage herzustallen ist eines der größeren Probleme des Raketenbaus.[15] So stürzte die erste deutsche Rakete mit dem Ziel einen stabilen Erdorbit zu erreichen, die Spectrum, im Jahr 2025 nur etwa 18 Sekunden nach dem Start mit deutlich sichtbaren Instabilitäten ab.[16] Auch die Streichholzrakete SSR-2 hat keine zuverlässig stabile Fluglage. Schon wenige Zehntel Sekunden nach dem Stark kann sie beginnen zu torkeln.
webm Eine Rakete vom Typ SSR-2 startet zunächst erfolgreich. Aber schon nach etwa einem Meter Flugstrecke sackt das Heck nach unten ab. Anschließend macht die Rakete einen Salto rückwärts. Am Ende fällt sie in einer steilen Flugbahn nach unten auf den Boden. Die gesamte Flugstrecke lag bei etwa 2,5 Metern. Eine stabilere Fluglage würde wahrscheinlich deutlich zur Erhöhung der Reichweiten beitragen.
Eine aktive Steuerung im Flug über die Umlenkung von Verbrennungsgasen oder die Verwendung von Seitendüsen gibt es zum Beispiel bei großen Raketen. Eine schnelle Rotation des Flugkörpers um seine eigene Längsachse ist typisch für viele Geschosse. Für die kleinen Streichholzraketen sind solche Lösungen aber nur schwer bis gar nicht realisierbar. Machbar hingegen sind a) die Verlegung des Schwerpunktes der Rakete möglichst weit nach vorne und b) die Verwendung von Heckflossen zur Stabilisierung.
Ausblick
Die Rakete vom Typ SSR-2 fliegt mit drei Zündköpfen mit einer Zuverlässigkeit von über 80 % Flüge mindestens 2,6 Meter weit (gemessen von einer Starthöhe von etwa 100 cm und einem Abschusswinkel von 0°). Nun können einzelne Faktoren auf ihren Einfluss auf die Flugleistung untersucht werden:
- Durchmesser der Startrampe
- Menge der Zündmasse
- Dicke der Aluwicklung
- Länge des Raketenkörpers
- Überstand der Raketennase über der Brennkammer
- Brennstoff zerbröselt/brockig?
- Enge der Wicklung um die Startrampe
Fußnoten
- [1] Die Dicke von Alufolie für den Hausgebrauch liegt meist zwischen 8 bis 15 µm oder Mikrometern. Die für den Typ SSR-1 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. Siehe auch Alufolie ↗
- [2] Die verwendeten Streichhölzer werden unter dem Namen "Stevenson Zundhölzer" mit der Artikelnummer 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 ↗
- [3] Holzspieße werden im Handel mit verschiedenen Durchmessern angeboten. Die hier verwendeten Holzspieße hatten einen Durchmesser von 1,6 Millimetern, gemessen mit einem Messschieber. Siehe auch Holzspieß ↗
- [4] Als Raketenmotor wird hier der Bereich bezeichnet in dem nahe am oberen Ende der Rakete die Zündmasse der Streichhölzer eingewickelt war. Ein Durchbrand äußerte sich dadurch, dass die Aluminiumfolie dort komplette von innen nach außen durchgebrannt war und die Verbrennungsgase seitlich austraten.
- [5] Nach vielleicht 5 bis 15 Sekunden von außen an den Raketenkörper gehaltener Feuerzeugflamme traten oft langsam Schwaden von Verbrennungsgasen langsam am Raketenkopf nach außen. Das deutete auf einen undichten Raketenkopf hin. Verschiedene Baumethoden wie engeres Verdrillen oder Zuquetschen der Raketenspite mit einer Kombizange brachten keine zuverlässige Abhilfe.
- [6] Das Einwickeln der Zündmasse der drei Streichhölzer am Raketenkopf war eines der Bauprobleme. Die Zündmasse blieb bei der Montage nicht an einer Stelle, rutschte oder hüpfte auf der Alufolie umher. Damit lag am Ende die Zündmasse wahrscheinlich nicht kompakt in einem Brennraum sondern verteilte sich auf mehre Zwickel oder Zwischenräume von Wicklungen. Auch kam es vor, dass man beim engen Verzwirbeln der Alufolie am Raketenkopf die Folie an größeren Stückchen Zündmasse einriss, sodass der Brennraum undicht war.
- [7] Oft traten die Verbrennungsgase nach der Zündung langsam am unteren Ende der Rakete, an der Düsenseite, aus. Die Rakete hob nicht ab. Ursache ist eine vielleicht zu lockere Wicklung der Alufolie um den Holzspieß (also die Startrampe).
- [8] Der Holzspieß als Startrampe wurde bei allen Versuchen locker in die Erde eines Blumentopfes gesteckt. Ausfaserungen am unteren, erdseitigen Ende des Holzspießes nach mehreren Starts deuten an, dass der Holzspieß selbst einen Rückstoß erfuhr, der vielleicht einen größeren Teil der Energie aufnahm, die somit nicht auf die Rakete übertragen wurde. Abhilfe sollte hier eine Fixierung des Holzspießes auf einem festen Untergrund (z. B. Stein) bringen. Der theoretische Hintergrund ist die Erhaltung von Energie und Impuls sowie die Verteilung dieser zwei Größen nach der Zündung auf a) die Startrampe und b) den Raketenkörper. Rechnerisch kann man die Größe des Effekts vielleicht abschätzern über die Stoßgesetze. Siehe dazu zum Beispiel elastischer Stoß ↗
- [9] Gezündet wurde die Rakete von einer Feuerzeugflamme (BIC-Feuerzeug), die von außen an den Körper gehalten wurde oder auch mit einem Teelicht. Auch bei idealen Bedingungen mit Windstille dauerte der Zündvorgang oft bis zu 15 oder (mit einem Teelicht) 26 Sekunden. Zu befürchten ist dabei eine Beschädigung des Aluminiums. Das müsste näher untersucht werden.
- [10] Der Typ SSR-1 war der erste Entwicklungsstand der Rakete, vom Anfang September 2025. Bis zu 80 % Fehlstarts waren typisch. Als hauptsächliche Fehlerquelle wurde die Wicklung der Alufolie im Bereich der Brennkammer ausgemacht. Vermutlich war der Brennstoff nicht ordentlich auf einem engen Bereich konzentriert oder er hat duch kantige Brocken beim Vorgang der Wicklung auch zu Rissen in der Alufolie geführt. Siehe auch Streichholzrakete (SSR-1) ↗
- [11] Bei drei aufeinander folgenden Starts mit dem Typ SR-2 wurden bei nahezu Windstille Zünddauern von 10, 12 und 13 Sekunden gemessen. Zum Anzünden wurde ein Feuerzeug der Marke BIC verwendet. Bei Zündung mit einem Teelicht daurte die Zündung in Einzelfällen bis zu 26 Sekunden.
- [12] Die Startgeschwindigkeit wurde für zwei Starts mit Videoaufnahmen von 200 fps (Bildwiederholrate) 240 fps durchgeführt. Die so bestimmten Geschwindigkeiten lag einmal bei 24 m/s und ein anderes Mal bei gut 70 m/s.
- [13] Der Start erfolgte aus etwa 90 cm Höhe über dem Boden. Die Flugweite wurde auf dem Boden gemessen. Gut 4 bis 5 Meter wurden mit waagrechten Starts (Abschusswinkel 0°) erreicht. Bei einem Abschusswinkel von 45° lagen die Flugweiten bei nur etwa 2 bis 3 Metern.
- [14] Die Flughöhe gilt im Bezug auf den Abschussort, ist also eine echte Steighöhe. 2 Meter wurden bei Abschusswinkeln von 45° erreicht. Das Potential liegt aber deutlich darüber. Eine Rakete der Vorgängerversion SSR-1 erreichte einmal gesichert mindestens 3 Meter Steighöhe.
- [15] Eine sehr ausführliche, vor allem auch rechnerische, Betrachtung zum Flugverhalten von Raketen findet man in dem Klassiker aus der Pionierzeit des Raketenflugs: Hermann Oberth: Die Rakete zu den Planetenräumen. 1923. (Nachdruck: Michaels-Verlag, 1984, ISBN 3-89539-700-8). Siehe auch Hermann Oberth ↗
- [16] Videos des Fehlstarts der Spectrum Rakete vom 30. März 2025 sind öffentlich zugänglich. Nachdem die Rakete etwa 18 Sekunden nach dem Lift-off, starke Torkelbewegungen gezeigt hat, würde sie anschließend kontrolliert zum Absturz gebracht. Siehe mehr dazu den Artikel zur Spectrum (Rakete) ↗
webm Eine Rakete vom Typ SSR-2 startet zunächst erfolgreich. Aber schon nach etwa einem Meter Flugstrecke sackt das Heck nach unten ab. Anschließend macht die Rakete einen Salto rückwärts. Am Ende fällt sie in einer steilen Flugbahn nach unten auf den Boden. Die gesamte Flugstrecke lag bei etwa 2,5 Metern. Eine stabilere Fluglage würde wahrscheinlich deutlich zur Erhöhung der Reichweiten beitragen.