Forum

Moin zusammen,

folgendes Projekt steht zum bebrüten in meiner Schule an:
Ein kleines 1-2-Mann Boot soll mit Hilfe eines Elektroantriebs im Eigenbau gebaut werden.
Es handelt sich um einen (Spass-)Wettbewerb bei dem die Leistung des Motors auf 500W begrenzt ist.
Im Vordergrund stehen der Spass und die Originalität. Da dürfen auch kurzlebige Phantastereien mit integriert werden.
Zuerst muss das Boot schwimmen, dann normal fahren und dann darf getuned werden. Zeitrahmen: 9 Monate

Versorgung des Motors geschieht aus einem Accu und Solarpanels dienen zum laden.
Üblicherweise sind Gleichstrommotoren am Start.
Ich trage mich aber auch mit dem Gedanken einen elektronisch kommutierten Motor zu verwenden.
Die Beschaffung der Komponenten vom Schrott, Sponsoren und aus der Bastelkiste.

Motortechnik ist Neuland für mich - welche Wirkungsgrade haben die verschiedenen Motortypen?
In welchen Grenzen lassen sich die verschiedenen Motoren elekrisch überlasten?
Die Überlastung wird eh nur ein paar Minuten dauern. Die Jungs wollen halt schnell vom Start wegkommen und am Ende Erste werden.
Macht es Sinn über eine Wasserkühlung des Motors nachzudenken?
Auch eine Kühlung mit zB Peltierelementen oder Heatpipe stand im Raum.

Neben dem Antrieb brauche ich auch noch Infos zur Strömungstechnik. Schließlich ist der Bootsbau (oder Umbau) auch Bestandteil des Wettbewerbs.
Kleine Boote stellen andere Anforderungen als große Tanker. Vielleicht hat jemand ein paar gute Tips.
Einer der Jungs meinte mit Hilfe eines Quadkopters das boot etwas erleichtern zu können - *ggg*

Gruß
Ralf

ps. das ist kein sommerlochfüllender Fakebeitrag!

Hallo Ralf,

gehts primär um Tempo und eine Gewinnchance oder eher darum möglichst orginell zu sein?

Ich denke beim ersten Punkt wirst du chancenlos sein, es gibt immer einen der besser, schneller und finanziell ordentlicher dasteht. Außerdem ist da noch die Winzigkeit des Sicherheitsaspekts. Das Boot kann kentern, wo landet die Batterie? Oder sind die Insassen geschützt, wenn irgendwas passiert im/um/auf dem Boot? Ein Motor mit 500 Watt Leistung und das aus Batterien (Solar kannste vergessen bei der Leistung) ist nicht ohne.

Wenns orginell sein soll:
Wie wärs mit elektrisch angetriebenen Rudern (Drehbewegung Motor kommt in lineare Ruderbewegung)?
Wie wärs mit einem Wasserstrahlantrieb, wobei es dann bei 500 Watt eng wird.
Wie wärs mit einem Propellerantrieb, muß ja nicht immer die Wasserschraube sein?
Kann das Boot auch ein Katamaran sein?
Kann Windkraft mit genutzt werden (Segel)?
Wie soll das Boot gesteuert werden?

und und und

LG Sel

Hallo Sel, hallo all

» Hallo Ralf,
»
» gehts primär um Tempo und eine Gewinnchance oder eher darum möglichst orginell zu sein?
Der Gewinn ist Ruhm und Ehre...
Aber auch für Originalität wird es Auszeichnungen geben.
Ach ja - das alles findet auf einem Binnengewässer statt.


» Ich denke beim ersten Punkt wirst du chancenlos sein, es gibt immer einen
» der besser, schneller und finanziell ordentlicher dasteht.
Aber unser Boot soll das coolste werden


» Außerdem ist da noch die Winzigkeit des Sicherheitsaspekts. Das Boot kann kentern,
»wo landet die Batterie?
Die Batterie kann man ja zur Not an einer Boje befestigen. SO schwer sind die Dinger nicht


» Oder sind die Insassen geschützt, wenn irgendwas passiert im/um/auf dem Boot?
DLRG wird da sein und Schwimmwesten sollten auch zur Verfügung gestellt werden. Da kann ich zu gegebener Zeit noch nachhaken.



» Ein Motor mit 500 Watt Leistung und das ausBatterien (Solar kannste vergessen bei der Leistung) ist nicht ohne.
Solar natürlich nicht zum direkten Einspeisen. Aber als Sonnendach Das nennt sich Solarbootregatta...


» Wenns orginell sein soll: Wie wärs mit elektrisch angetriebenen Rudern (Drehbewegung Motor kommt in
» lineare Ruderbewegung)?
hmmm - noch nicht drüber nachgedacht - eine moderne Schülersklaven-Galere ))

» Wie wärs mit einem Wasserstrahlantrieb, wobei es dann bei 500 Watt eng wird
DAS wäre mein Favorit - Impellerantrieb.


» Wie wärs mit einem Propellerantrieb, muß ja nicht immer die Wasserschraube sein?
Propeller - also so ne Art Sumpfboot wie man sie in Florida findet?


» Kann das Boot auch ein Katamaran sein?
Aber klar doch - Mein Kollege sprach von zwei Kajaks verbunden über ein Sonnendeck

» Kann Windkraft mit genutzt werden (Segel)?
Wieso muss ich jetzt ausgerechnet an "Waterworld" mit "Kevin Kostner" denken?
Wind ist ja im Grunde ein indirekter Solareffekt.

» Wie soll das Boot gesteuert werden?
Uhhps - noch nicht angebrüteter Aspekt. Impeller - da wäre das ja klar.


» und und und
ja, das nenne ich mal ein cooles brainsorming

Gruß
Ralf

» Moin zusammen,
»
Hallo,

» folgendes Projekt steht zum bebrüten in meiner Schule an:
» Ein kleines 1-2-Mann Boot soll mit Hilfe eines Elektroantriebs im Eigenbau
» gebaut werden.
» Es handelt sich um einen (Spass-)Wettbewerb bei dem die Leistung des Motors
» auf 500W begrenzt ist.

das wäre ja Mittleklasse im Modellbau. Da gibt es es zwar reiche Auswahl, aber ich sehe das Problem eher in der Anpassung an den Propeller und dessen Effektivität. Flugmodellmotore dürften da viel zu schnell drehen, dann kommt es irgendwann zu Kavitation. Die optimale Drehzahl dürfte recht niedrig liegen. Ein Getriebe ist aufwändig und bringt Verluste. Dazu sollte es aber Literatur geben, ansonsten halt Modellversuche machen mit verschiedenen Propellertypen, Propellergrößen und Drehzahlen. Vielleicht spendiert Dir ja jemand einen Motor mit passendem Frequenzumrichter.

» Im Vordergrund stehen der Spass und die Originalität. Da dürfen auch
» kurzlebige Phantastereien mit integriert werden.
» Zuerst muss das Boot schwimmen, dann normal fahren und dann darf getuned
» werden. Zeitrahmen: 9 Monate

Ein dicker Motor mit Schraube führt zum sogenannten "Radeffekt", ein Heckpropeller zieht das Boot hinten in Drehrichtung (eben wie ein Rad auf dem Grund) in die Drehrichtung, das Boot läuft dann mit dem Bug in die entgegengesetzte Richtung. Das musst du mit dem Ruder ausgleichen, was wieder bremst. Die Verluste kannst Du teilweise z. B. durch gegenläufige parallele Schrauben ausgleichen. Also 2x 250W. Ich würde mal so im Bereich der größeren Modellboote schauen, was dort für Propeller angeboten werden und den Antrieb von da quasi aus dem Wasser heraus entwickeln. Einen eigenen Propeller wirst Du nicht entwickeln wollen.

Aber man könnte ja auch ein interessantes Boot mir einem Antrieb wie ein Raddampfer bauen, das bekommt man bestimmt mit Laufrädern vom Fahrrad hin.
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» Versorgung des Motors geschieht aus einem Accu und Solarpanels dienen zum
» laden.
» Üblicherweise sind Gleichstrommotoren am Start.
» Ich trage mich aber auch mit dem Gedanken einen elektronisch kommutierten
» Motor zu verwenden.
» Die Beschaffung der Komponenten vom Schrott, Sponsoren und aus der
» Bastelkiste.
»
» Motortechnik ist Neuland für mich - welche Wirkungsgrade haben die
» verschiedenen Motortypen?

» In welchen Grenzen lassen sich die verschiedenen Motoren elekrisch
» überlasten?
» Die Überlastung wird eh nur ein paar Minuten dauern. Die Jungs wollen halt
» schnell vom Start wegkommen und am Ende Erste werden.
» Macht es Sinn über eine Wasserkühlung des Motors nachzudenken?
» Auch eine Kühlung mit zB Peltierelementen oder Heatpipe stand im Raum.
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» Neben dem Antrieb brauche ich auch noch Infos zur Strömungstechnik.
» Schließlich ist der Bootsbau (oder Umbau) auch Bestandteil des
» Wettbewerbs.
» Kleine Boote stellen andere Anforderungen als große Tanker.

Na ja, Schleppversuche zur Strömungserprobung von großen Schiffen werden da mit recht handlichen Modellen gemacht. Grundlagen - Thema wäre "Schwimmstabilität", dann die Entscheidung, ob das betreffende Boot ein "Verdänger" oder ein "Gleiter" sein soll. Gleiter müssen satt motorisiert sein, um das Boot zum Gleiten aus dem Wasser zu bringen, Ein Boot + 1-2 Personen mit etwa 0,5kW wäre nach meiner Schätzung klar ein Verdränger, und zu der Familie gehören auch die großen Tanker. Bei den Verdrängern gilt: "Länge läuft" (Schau die bei den Sportbooten (Ruder/Kanusport) den Unterschied zwischen Rennbooten und Wanderbooten an). Und ein Kiel sorgt für Richtungsstabiliät und reduziert die Bremswirkung durch Rudereinwirkung bei Kurskorrektur. Außerdem wird die (Seiten-) Windempfindlichkeit geringer, das kann ein enormer Vorteil bei Regatten mit Seitenwind sein.

» Vielleicht hat
» jemand ein paar gute Tips.
» Einer der Jungs meinte mit Hilfe eines Quadkopters das boot etwas
» erleichtern zu können - *ggg*

Das sollte ein Stichwort für den Physiklehrer sein! Schubarbeit vs. "Tragarbeit mit Reduzierung der Schubarbeit durch reduzierten Strömungswiderstand".

Aber er kann den Kopter ja auch senkrecht stellen, dann wird es ein Strahlantrieb!

Will man das Thema von der Technik/Physik angehen, erfordert das viel Grundlagenwissen, sonst ist der Frust wahrscheinlich vorprogrammiert. Um das EInfacher zu gestalten, würde ich für Teilbereiche feste Vorgaben machen bzw. die Komponenten dafür exakt vorgeben. Andernfalls würde ich es wirklich als Spaßprojekt laufen lassen, aber den technischen Aufwand klar in Grenzen halten, so daß wirklich Phantasie und technisches Grundverständnis gefragt sind. Nach den erlebten Erfolgen oder auch Mißerfolgen kann das dann im Physikunterricht thematisiert werden (was dann wieder den Lehrplan durcheinander wirft und deswegen auf Widerstand stößt).

»
» Gruß
» Ralf
»
» ps. das ist kein sommerlochfüllender Fakebeitrag!

nö,ist interessant aber bedarf einiger Vorgaben bei der Umsetzung...

Hallo,
» » Wenns orginell sein soll: Wie wärs mit elektrisch angetriebenen Rudern
» (Drehbewegung Motor kommt in
» » lineare Ruderbewegung)?
» hmmm - noch nicht drüber nachgedacht - eine moderne Schülersklaven-Galere
» ))
geht vielleicht, nur das Vorholen der Ruder braucht Zeit und Energie, die nicht zur Fahrt beiträgt!


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» » Wie wärs mit einem Wasserstrahlantrieb, wobei es dann bei 500 Watt eng
» wird
» DAS wäre mein Favorit - Impellerantrieb.
Edit/Nachtrag:
habe das hier übersehen. Die Dinger gibt es als Tauchscooter so um die 300W zu kaufen. Als Einzelantrieb ginge das, obwohl die klassische Schraube energetisch günstiger ist (unter normalen Bedingungen, also kein Seegang usw.) Bei Mehrwellenantrieben werden die Jets dann besser. Aber hier unterhalten wir uns über sehr optimierte Systeme ...
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» » Wie wärs mit einem Propellerantrieb, muß ja nicht immer die
» Wasserschraube sein?
» Propeller - also so ne Art Sumpfboot wie man sie in Florida findet?

Dann google mal nach "Flettner Rotor", ist zumindest interessant!
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» » Kann das Boot auch ein Katamaran sein?
» Aber klar doch - Mein Kollege sprach von zwei Kajaks verbunden über ein
» Sonnendeck

Wenn die Kajaks schlank genug sind, geht das gut. Die oft benutzten Schüsseln aus PE sind da weniger geeignet (Einfach mal mit den Schwimmern von Wasserflugzeugen (sowas wie die De Havilland "Beaver"vergleichen, Relation zum Flugzeug berücksichtigen! ).
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» » Kann Windkraft mit genutzt werden (Segel)?
» Wieso muss ich jetzt ausgerechnet an "Waterworld" mit "Kevin Kostner"
» denken?
» Wind ist ja im Grunde ein indirekter Solareffekt.
»
» » Wie soll das Boot gesteuert werden?
» Uhhps - noch nicht angebrüteter Aspekt. Impeller - da wäre das ja klar.
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» » und und und
» ja, das nenne ich mal ein cooles brainsorming
»
» Gruß
» Ralf

Sicherheit ist wichtig aber hier wohl unkritisch. Jeder Teilnehmer muß schwimmen können, als Akkus sollten nur Typen zum Einsatz kommen, die auch im Wassersport genutzt werden. Da kann selbst bei Kenterung nix passieren. Eine Leine mit der Länge > Wassertiefe und einem Kork oder Schwimmer dran (Boje, wie Du sagtest) ermöglicht komfortabel die Bergung im Falle eines Falles.

Und wie auch schon von Sel angemerkt, ich würde das nicht in ein Technologierennen ausufern lassen. Das ist ja genau das, was in vielen sogenannten Sportarten im Vordergrund steht. Da ersetzt das Geld schnell Einfallsreichtum und Kompetenz. Optimal wäre eine gute Mischung aus Spaß und Lernen.

Grüße

Hartwig

» Moin zusammen,
»
» folgendes Projekt steht zum bebrüten in meiner Schule an:
» Ein kleines 1-2-Mann Boot soll mit Hilfe eines Elektroantriebs im Eigenbau
» gebaut werden.
» Es handelt sich um einen (Spass-)Wettbewerb bei dem die Leistung des Motors
» auf 500W begrenzt ist.
» Im Vordergrund stehen der Spass und die Originalität. Da dürfen auch
» kurzlebige Phantastereien mit integriert werden.
» Zuerst muss das Boot schwimmen, dann normal fahren und dann darf getuned
» werden. Zeitrahmen: 9 Monate
»
» Versorgung des Motors geschieht aus einem Accu und Solarpanels dienen zum
» laden.
» Üblicherweise sind Gleichstrommotoren am Start.
» Ich trage mich aber auch mit dem Gedanken einen elektronisch kommutierten
» Motor zu verwenden.

Mit einem, mehreren BLDC wirst du etwas mehr rauskitzeln.

» Die Beschaffung der Komponenten vom Schrott, Sponsoren und aus der
» Bastelkiste.
»
» Motortechnik ist Neuland für mich - welche Wirkungsgrade haben die
» verschiedenen Motortypen?
» In welchen Grenzen lassen sich die verschiedenen Motoren elekrisch
» überlasten?
» Die Überlastung wird eh nur ein paar Minuten dauern. Die Jungs wollen halt
» schnell vom Start wegkommen und am Ende Erste werden.

» Macht es Sinn über eine Wasserkühlung des Motors nachzudenken?

Ist gegeben, wenn du das übliche übernimmst.

» Auch eine Kühlung mit zB Peltierelementen oder Heatpipe stand im Raum.

Überflüssig.

»
» Neben dem Antrieb brauche ich auch noch Infos zur Strömungstechnik.
» Schließlich ist der Bootsbau (oder Umbau) auch Bestandteil des
» Wettbewerbs.
» Kleine Boote stellen andere Anforderungen als große Tanker. Vielleicht hat
» jemand ein paar gute Tips.
» Einer der Jungs meinte mit Hilfe eines Quadkopters das boot etwas
» erleichtern zu können - *ggg*
»
» Gruß
» Ralf
»
» ps. das ist kein sommerlochfüllender Fakebeitrag!

Nen Katamaran würde ich in dem Fall nicht in Erwägung ziehen.
Reibung....

Gruß Steffen

Hallo,
»
» Nen Katamaran würde ich in dem Fall nicht in Erwägung ziehen.
» Reibung....

Das ist nicht zwangsweise so. Mit dem Cat erreicht man gegenüber dem Monohull ein deutlich günstigeres Streckungsverhältnis und damit einen sehr viel günstigeren Wellenwiderstand. Diverse Cats als Solarboote erreichen eine sehr gute Energieeffiezienz. Aber wie ich schon sagte, wenn man so "Schüsselkajaks" oder anderes Treibgut nimmt und daraus einen Cat baut, gewinnt man nichts, da würde man in der Tat den Strömungswiderstand vergrößern, ohne einen wirklichen Vorteil zu haben. Da der Einzelrumpf eines Cat keine eigene Schwimmstabilität aufweisen muss, kann man ihn beliebig schlank machen... So aus Styropor oder Hartschaumplatten und PU-Schaum ließe sich da bestimmt was basteln.


Grüße
Hartwig

Hi,
nur so ein paar Gedanken dazu:

elektrisch kommutierte Motoren und Sponsoren: Für Bildungseinrichtungen hat die Firma PABST (Lüfter und Motore) immer ein paar Muster übrig.

Umbau: Versucht doch mal von einem Außenborder den Benzinmotor abzunehmen und durch einen E-Motor zu ersetzen. Ein wenig Verluste durch das Gleitlager im Kardangelek sind zwar zu überwinden, aber der Antrieb hat fast keinen Radeffekt und kann direkt gesteuert werden.

Geschwindigkeit: Grundüberlegung ob es ein Verdränger oder Gleiter werden soll.
Gleiter sind schneller, aber erst, wenn sie fast komplett aus dem Wasser rauskommen. (Seitenflügel unter Wasser)
Verdränger sind über die Wasserlinie berechenbar, bei Catamaranen zählt die Botsaußenseite sogar 4x, da 2x Rumpflinien maßgeblich sind.
(Üblich bei einem 15m Boot sind bis 40kn.)

Kühlung: Umgebungswasser kann über Heatpipes genutzt werden - Anschluß z.B. über Alu-Bootskörper oder Ansaugen in Tauscher über Seekasten.

Batterie: Bleiakku kann gut genutzt werden, da sein Gewicht das Boot stabilisiert. (Verdränger)

Segel: Der Wind dürfte nur auf Am-Wind-Kursen wirklich hilfreich sein, sonst und bei wenig Wind stört er eher ;=) (bremst!!)

Bei 500W und nicht zu schnellem Start kann auch eine starre Welle mit wenig Radeffekt gefahren werden.

Strahlruder: 2 Injektor-Rohre Außen und ein zentraler Seekasten.
Zentrale Pumpe (Kreiselpumpe), die Wasser aus Fahrtrichtung über den Seekasten ansaugt und in die beiden Injektor-Rohe an Back und Steuer einleitet.
Regelung über Ventile vor den Injektoren und Schutz der Pumpe vor Überdruck am Pumpenausgang, wenn beide Ventile geschlossen sind.

cu
St

Nachtrag zum Motor:
es gibt mittlerweile Modell-Flugmotore, die über einen Servoregler in der Geschwindigkeit (Leistung) regelbar sind und die Leistungen von 500W oder bis 5kW abgeben.
Kühlung ist hier zwar ein Thema, aber im Wasser ist genügend Kühlmittel vorhanden.
Der Servo kann durch einen Servo-Simulator ersetzt werden (PWM-Steuerung), die Motore selber sind vielpool-Brushless-Motore mit elektronischer Drehstrom-Kommutierung.

Hatte so ein Teil mal als Steuermotor in einem Getriebe am laufen. - Schaltzeit unter 80ms von Gang zu Gang!!!.

cu
St

Hallo
»
» Segel: Der Wind dürfte nur auf Am-Wind-Kursen wirklich hilfreich sein,
» sonst und bei wenig Wind stört er eher ;=) (bremst!!)
»
sicher? versteh ich nicht ganz.

Hartwig

» Hi,
» nur so ein paar Gedanken dazu:
»
» elektrisch kommutierte Motoren und Sponsoren: Für Bildungseinrichtungen hat
» die Firma PABST (Lüfter und Motore) immer ein paar Muster übrig.
»
» Umbau: Versucht doch mal von einem Außenborder den Benzinmotor abzunehmen
» und durch einen E-Motor zu ersetzen. Ein wenig Verluste durch das
» Gleitlager im Kardangelek sind zwar zu überwinden, aber der Antrieb hat
» fast keinen Radeffekt und kann direkt gesteuert werden.

Da gibt es normal kein Kardangelenk.
Evtl. beim Z-Antrieb.
Und beim normalen Außenborder sind auch mehr als ein Lager zu überwinden.
Ebenso das Wendegetriebe.


»
» Geschwindigkeit: Grundüberlegung ob es ein Verdränger oder Gleiter werden
» soll.
» Gleiter sind schneller, aber erst, wenn sie fast komplett aus dem Wasser
» rauskommen. (Seitenflügel unter Wasser)
» Verdränger sind über die Wasserlinie berechenbar, bei Catamaranen zählt die
» Botsaußenseite sogar 4x, da 2x Rumpflinien maßgeblich sind.
» (Üblich bei einem 15m Boot sind bis 40kn.)
»
» Kühlung: Umgebungswasser kann über Heatpipes genutzt werden - Anschluß z.B.
» über Alu-Bootskörper oder Ansaugen in Tauscher über Seekasten.

Effiziente E-Außenborder laufen schon seit vielen Tagen unter Wasser.
Thema Kühlung...

»
» Batterie: Bleiakku kann gut genutzt werden, da sein Gewicht das Boot
» stabilisiert. (Verdränger)
»
» Segel: Der Wind dürfte nur auf Am-Wind-Kursen wirklich hilfreich sein,
» sonst und bei wenig Wind stört er eher ;=) (bremst!!)
»
» Bei 500W und nicht zu schnellem Start kann auch eine starre Welle mit wenig
» Radeffekt gefahren werden.
»
» Strahlruder: 2 Injektor-Rohre Außen und ein zentraler Seekasten.
» Zentrale Pumpe (Kreiselpumpe), die Wasser aus Fahrtrichtung über den
» Seekasten ansaugt und in die beiden Injektor-Rohe an Back und Steuer
» einleitet.
» Regelung über Ventile vor den Injektoren und Schutz der Pumpe vor Überdruck
» am Pumpenausgang, wenn beide Ventile geschlossen sind.

Strahlanrtieb hat seine Vorteile im Kraut, aber auf Kosten der Effizienz.

»
» cu
» St

» Hallo,
» »
» » Nen Katamaran würde ich in dem Fall nicht in Erwägung ziehen.
» » Reibung....
»
» Das ist nicht zwangsweise so. Mit dem Cat erreicht man gegenüber dem
» Monohull ein deutlich günstigeres Streckungsverhältnis und damit einen sehr
» viel günstigeren Wellenwiderstand. Diverse Cats als Solarboote erreichen
» eine sehr gute Energieeffiezienz. Aber wie ich schon sagte, wenn man so
» "Schüsselkajaks" oder anderes Treibgut nimmt und daraus einen Cat baut,
» gewinnt man nichts, da würde man in der Tat den Strömungswiderstand
» vergrößern, ohne einen wirklichen Vorteil zu haben. Da der Einzelrumpf
» eines Cat keine eigene Schwimmstabilität aufweisen muss, kann man ihn
» beliebig schlank machen... So aus Styropor oder Hartschaumplatten und
» PU-Schaum ließe sich da bestimmt was basteln.
»
»
» Grüße
» Hartwig

Ja. Da muß ich dir ausnahmsweise mal Recht geben, ich bin auch nur Bootsfahrer und kein Bauer....Bootsbauer.
Die Geschichte mit dem Wasserwiderstand bei verschiedenen Voraussetzungen ist ein Thema für sich.

Gruß Steffen