推力を計算するには、水の噴射速度を求めればよい。ノズルからの水の流出速度は、ベルヌーイの等式で計算できる。ただ、一般のベルヌーイの等式は定常状態（速度一定）の場合だ。今回は大口径ノズルなので、水流の加速度も考慮しなければいけない。
ロケットが垂直上昇する場合では、考え方としては「充填された空気の圧力･ロケットの加速度･重力が加わった水圧と、水の流出抵抗･加速抵抗が釣り合う」というものだ。
ロケットの加速度を求めるには、水流の加速度が必要で、水流の加速度を求めるには、ロケットの加速度が必要という相互的な状況になる。この2つの運動方程式を連立させて解くことで、ロケットの速度･水流の速度が計算できる。
詳細な計算は以下
垂直上昇するロケットの基本の運動方程式は、推力・重力がロケット本体と推進剤を加速するので、
( mr + mp + mn ) * ( d vr / d t + g ) + mp * d vt / d t + mn * d ⊿v / d t = F ･･･(1)
推進剤にかかる力と圧力の釣り合いは、
- ( h + L ) * d ⊿v / d t = ( P1 - Pa ) / ρ - 1/2 * { 1 - ( Sn / St )^2 + Kc } * ⊿v^2 + ( h + L ) * ( d vr / d t + g ) ･･･(2)
右辺第1項はタンク内と大気の圧力差、第2項はノズル部での絞りの動圧･縮小損失、第3項は加速度場のポテンシャルを・す。
変数を少しまとめて、以下のように定義する。
M = mr + ρ * { Vp - Sn * ( h + L ) }
⊿P = P1 - Pa - ρ / 2 * { 1 - ( Sn / St )^2 + Kc } * ⊿v^2
dvt/dt=Sn/St*d⊿v/dtであり、(1)，(2)を連立方程式として解くと、
d vr / d t = ( Sn * ⊿P + F ) / M - g ･･･(3)
d ⊿v / d t = - { ( mr / ρ + Vp ) / ( h + L ) * ⊿P + F } / M ･･･(4)
これらをルンゲ･クッタ法で解くと、vrと⊿vを計算できる。
ここで、大気中を垂直上昇する場合を考えると、推力に空気抵抗を加味し、
F = ρ * Sn * ⊿v^2 - k * vr^2 …(5)
タンク内の空気は断熱膨張することから、
P1 = P0 * { ( Vt - V0 ) / ( Vt - V ) } ^γ ･･･(6)
推進剤の体積変化は、
d V / d t = Sn * ⊿v ･･･(7)
(7)式からVを求め、それを用いて(6)式からP1を求める。なお、h,St（共にVの関数）及びSnは、ペットボトルの寸法実測値から与える。Kcは、論文等の実験値を用いる。
t：時間，mr：ロケット本体乾燥質量，mp：タンク内推進剤質量，mn：ノズル内推進剤質量，vr：ロケット絶対速度，vt：タンク内推進剤相対速度，⊿v：推進剤噴射速度（対ロケット相対速度），Pa：大気圧，P1：タンク内圧，P0：タンク内圧初期値，⊿P：推進圧力，ρ：推進剤密度，h：推進剤液面高さ，L：ノズル部長さ，Kc：縮小損失係数，，Sn：ノズル・面積，St：推進剤液面・面積，k：空気抵抗係数，g：重力加速度，M：前進質量，Vt：タンク全容積，V：推進剤体積，V0：推進剤体積初期値，γ：空気の比熱比
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