Solar(hybrid)-Spaß-Cruiser?

[kielerjan]

Moin zusammen,

Da dies mein erster Beitrag hier ist, stell ich mich mal kurz vor: Ich heiß Jan, komm aus Kiel (wer hätts gedacht ) und studiere E-Technik. Hab aber auch mal ein bisschen Maschbau gemacht. Mir schwebt schon länger vor, ein Boot zu bauen. Ein elektrisches Motorboot, mit Solarzellen ausgestattet, um genau zu sein. Nach viel Recherche und Planung, kommen langsam mehr Fragen auf, als ich mir auf einmal merken kann, deshalb dachte ich, ich fang mal an, Rat einzuholen

Zuerst mal die Eckdaten, wie ich es gern hätte:
-Größe ca. 5m x 2m
-Platz im Cockpit für 4 Personen
-Kleine "Notkabine" für 2 Personen
-Knickspanter in S&G Bauweise, Faserverstärkt
-Durch und durch Leichtbau, ich denke da an cfk-okoume-cfk sandwich mit Aramidverstärkungen in Problemzonen, z.B. im Scheuerleistenbereich, am Kiel, spiegel und sämtlichen Kanten
-Ausgelegt als "Schönwetterfahrzeug", sprich zum Strand und zurück. Vll. auch mal bis in die Nächste Bucht/Förde, bei absoluter Windstille, aber das wars dann auch.
-Sollte mit wenig Energie als Verdränger "irgendwie" geradeaus fahren und schnell ins gleiten kommen (für kurzzeitige Gleitfahrten)

Zur Energieversorgung:
-Bleigel-Akkus, die aus kostengründen nach und nach gegen LiFePo-akkus ausgetauscht werden
-"Rohe" monokristalline solarzellen, die nach Fertigstellung des Rumpfs außen auflaminiert und mit transparentem Gelcoat versiegelt werden.
-Ein kleines Notaggregat, sprich ein Einzylinder mit 12V Auto-Lichtmaschine dran.

Beim Antrieb bin ich mir unsicher, welche Form der haben soll. Sicher ist natürlich, es wird elektrisch. Bei der Kraftübertragung auf den Propeller bin ich mir unsicher. Entweder einen Außenmotor mit Motorschaden zu kaufen, den Motorblock mit allem was dazu gehört rauszuschmeißen und einen E-Motor stattdessen zu verbauen. Oder ein komplettes Eigenbau-Konzept, dabei denk ich an 2 kleine 12kW BLDC Motoren aus dem Modellbau in selbst konstruiertem Unterwassergehäuse. Diese Version würde selbst mit vorgesetztem Planetengetriebe (was auch notwendig wäre) einen sehr großen Gewichtsvorteil gegenüber der Außenborderversion bringen. Dürfte sehr viel Denkschmalz erfordern und einige Prototypen brauchen, bis es gut wird - könnte mir aber vorstellen, dass es am Ende besser funktioniert als ein recycleter Außenborder. Insbesondere, was den Wirkungsgrad angeht.

Ach ja, manche mögen jetzt denken, das wird unbezahlbar, aber ich hab hier in meiner Wohnung eine CNC-Fräse stehen, die bis zum Projektbeginn 4-Achs fräsen können und mir alle benötigten Antriebsteile fräsen wird
Bis dahin wirds aber noch eine ganze Weile dauern.

Die Elektronik wird wohl zum Teil selbst entworfen, teilweise auch auf diverse open-source Projekte zurückgegriffen, die umdimensioniert werden.

Nun zu meinen Fragen:
-Wie sollte die Rumpfform am besten aussehen, um mit möglichst wenig Leistung ins Gleiten zu kommen?

Ich habe irgendwo gelesen, dass der Rumpf möglichst wenig wasser zur Seite verdrängen soll, was ja einen möglichst platten "Rumpfboden" (mir fehlt das Fachwort) bedeuten würde. Stimmt das?

-Wo und wie liegen die größten Belastungen an?

Ich denk dabei an optimale Faserrichtungen. Die Aramidfaser an Kanten und Spanten sollte sicherlich parallel zum jeweiligen verlaufen, wie sie es mit der Kohle aus? Im Traditionellen Bootsbau gibts ja auch längs verplankte (verklinkerte) Schiffe und Diagonal verplankte. Nur die spanten sind immer quer..

-Wie sieht es mit dem Länge:Breite Verhältnis aus, was frühes Gleiten angeht?

Würde mich freuen, wenn der eine oder andere Einen Tipp hätte, zu meinen Fragen, oder auch zum Rest.

Gruß aus Kiel,
Jan

[Flybridge]

Das Thema Solarboot wurde hier schon mehrfach in epischer Breite und mehreren Trööts diskutiert. Geh mal in die Suche.

[kielerjan]

Ist das so? Wenn ich nach solar im Selbstbauforum suche, bekomme ich 8 Ergebnisse, bei solarboot 23. Nichts davon ist irgendwie interessant, meine Fragen betreffend ;)
Ich will ja erstmal überhaupt wissen, welche Rumpfform für meine Anforderungen am sinnvollsten ist. Ganz generell. Gut ich könnte mich jetzt hinsetzen, ein paar Mono- und ein paar Multihulls zeichnen und durchsimulieren. Aber ich hatte gehofft, dass jemand mit Erfahrung die drei kleinen Grundsatzfragen beantworten kann.

Gruß Jan

[chromofish]

Hi Jan, herzlich willkommen!

Wenn ich das richtig lese, spielt das Antriebskonzept erst mal keine Rolle, sondern die Bootsform. Wenn du diese Threads mal durcharbeitest, könntest du auf interessante Informationen stoßen.

http://www.boote-forum.de/showthread.php?t=99090 (Konzept, Design, Berechnung u. Modell )

http://www.boote-forum.de/showthread.php?t=95866 (Bau eines Motorbootes mit Plattboden )

http://www.boote-forum.de/showthread.php?t=83701 (virtuelles Motorboot für Konstruktion, Kalkulation und Planung Part2 )

Grüße

Bert

[JETSTREAM]

Hm, 2 kleine 12 Volt 12 kw Motoren aus dem Modellbau????
Ich habe hier 2 Motoren liegen ca 5 kw 48 Volt....das sind schon ganz schön große Dinger. Du mußt ja an eine hohe Dauerbelastung der Motoren denken.

Bei so "schwacher" Motorisierung würde ich Katamaranbauweise mit in Betracht ziehen.
Alte Regel....Länge läuft....will heissen die 2 oder evtl 3 Katamaranrümpfe haben keinen großen Widerstand im Wasser.
Bei Bootsgröße von 5 x 2 Meter und der angepeilten Motorisierung wird das nichts mit Gleiten. Das bleibt ein Verdränger, der sich schwer tut im Wasser.
Den Aufbau kann man auch sehr schön gestalten bei einem Kat.....
Die Rümpfe kann man auch bauen, dass man noch was rein tun kann....also zum öffnen.....

[kielerjan]

Hi,

Zuerst ein großes Danke an Bert für die informativen Threads. Genau sowas hab ich gesucht
Schade, dass sowas hier nicht oben angepinnt wird. Zumindest der zweite, bei dem das Boot ja schon schwimmt. Ich werde die auf jeden Fall mal durcharbeiten.

Jetstream: Ja, sowas gibt es. Interessanterweise auch für den RC-Bootsbau in 1:5. Wie gesagt, die haben irre hohe Drehzalen, müsste ein Getriebe vor. Maße bei der 12kW Version waren ca. 50*110, Durchm*Länge. Aus dem Gedächtsnis. Umgerechnet wären das insgesamt rund 32PS. Ich hab da was von 6PS/100kg gelesen um ins gleiten zu kommen als Faustformel. Ok, 533kg wird knapp mit 2 Personen und Akkus an Bord. Ich such nochmal was stärkeres raus ;)
Was die Dauerbelastung angeht: Die ist mit 6kW pro Motor angegeben, allerdings gehen die auch von Luftkühlung aus. Wenn ich das Motorehäuse ausdrehen lass, dass der Motor "saugend reinflutscht", müsste das mit der guten Wasserkühlung eigentlich ausreichen, um ein paar Minuten Vollgas zu geben. Mehr soll ja gar nicht.

Was mir ehrlich gesagt noch ein Rätsel ist, sind Katamarane. Wenns ums Gleiten geht zumindest. Die Regel "Länge läuft" kenn ich, vom Segeln in Verdrängerfahrt. Aber wenns ums gleiten geht, ist doch eigentlich die Breite der Ausschlaggebende Faktor. Diese modernen gleitfähigen segel-offshore-racer sind ja auch alle tierisch breit, verglichen mit reinen Verdrängern. Und Mehrrümpfer haben ja an sich sehr schmale Rümpfe, selbst in Summe. Viel länger gehts auf jeden Fall nicht, da mein Bauraum das nicht zulässt, wenn man sich darin auch noch bewegen will ;)

Gruß Jan

PS: Für die Alternative zur "unterwassermotor-modellbau-version" im Außenborder würde ich dann einen Brushlessmotor für E-Fahrzeuge nehmen. Aber wie gesagt, das wiegt dann auch wieder 10 mal so viel alles zusammen. Ich denke ich werde mich erstmal mit der Rumpfkonstruktion beschäftigen, meinen ersten Entwurf verbessern und beide Möglichkeiten offen halten. Also Befestigungspunkte für die Unterwasserversion vorsehen und den Spiegel so kontruieren, dass man nen Außenborder dran hängen kann. Die Möglichkeit da auch mal nen Verbrenner dranhängen zu können ist wohl sowieso nicht verkehrt..

PPS: Am liebsten wäre mir ja eigentlich ein Strahlantrieb, nur die haben ja nun wirklich mit Abstand den schlechtesten Wirkungsgrad. Zumindest bei der kleinen Bootsgröße.

[Hesti]

Ab einem Länge - Breite Verhältnis von ungefähr 10 : 1 tritt der starke Anstieg des Widerstandes bei Rumpfgeschwindigkeit einfach nicht mehr auf. Daher brauchen Katamarane mit ihren schlanken Rümpfen nicht zu gleiten, um bei geringem Energieverbrauch schnell zu sein. Die schaffen das als Verdränger. Da bist Du dann nicht ganz so getrieben in Bezug auf Leichtbau.

Als E-Tech Student wirst Du schon wissen, was Du in Bezug auf den Antrieb zu tun hast, wobei ich in Bezug auf die Lebensdauer von Modellbaumotoren ein paar Fragen hätte, aber warum nicht. Wenn man zwei nimmt, werden die hoffentlich nicht beide gleichzeitig kaputt gehen.

Die größere Herausforderung ist der Leichtbau, den Du anstrebst. Normaler Leichtbau im Bootbau ist Balsakern oder Schaumkern und darauf innen und aussen Laminat. Als Laminat kannst Du nehmen, was die Geldbörse hergiebt - wenn Du das richtig dimensionieren kannst. Die Herausforderung im Leichtbau sind weniger die Zugkräfte, die die teuren Fasern ja gut und leicht aufnehmen - das läßt sich auch gut berechnen, sondern Druckkräfte, bei denen dünne Schalen gerne anfangen zu beulen und bei denen die hohen Zugfestigkeiten der teuren Fasern wenig helfen.

Wenn Du die Kajüte von vorneherein als "Zelt" vorsiehst und das Kajütdach nicht trittfest sein muß, wirst Du auf jeden Fall einiges an Gewicht sparen. Seetüchtig ist das dann nicht, das ist nur etwas für gutes Wetter. Aber das geht bei Dir ja nicht, weil Du ja Zellen montieren mußt und für die brauchst Du die Dachfläche mit. Und wenn da Fläche ist, tritt da irgendwann jemand drauf und wenn das dann nicht hält, ist das Murks ... . Personen solltest Du wirklich nicht gefährden.

Alternative wäre ein gebrauchter leichter Jollenrumpf, Regatta-Gleitjolle, z.B. 470, 505 oder Zugvogel als Basis, dann die Kajüte als Zelt zum "bei Bedarf" aufbauen. Das spart Dir viele Stunden. Um da etwas Besseres leichter zu bauen - würdest Du Dir schon was einfallen lassen müssen.

Noch extremerer Leichtbau als das Ganze mit den Balsa- oder Schaumkernen wäre Skin on Frames. Als Gleiter könnte das aber schwierig werden, aber einer muß ja der erste sein.

[JETSTREAM]

'Beim Katamaran könnte man die Endspitzen der Rümpfe abnehmbar machen. Z. B . jeweils 80 cm Länge.
Ich habe z B GFK mit einer Zugfestigkeit von 15 t pro Bahn. Liegt endlos.
Wie hoch ist dein Budget für das Projekt.

[frimeur]

Hier mal ein paar Impressionen, die zeigen, auf welch hohem Niveau du planen musst:

http://www.youtube.com/watch?v=qwY08M8xYpc

http://www.yachtingmagazine.com/yach...ime-in-the-sun

Am besten startest du wie ein alter Rhönsegler vom Ufer mit einem stramm gespannten Gummiseil, um die Kiste in Gleitfahrt zu bringen…..

[kielerjan]

Moin,

Erstmal schön die hilfreiche Beteiligung

Ich hab mich jetzt oberflächlich schlau gelesen, was Katamarane angeht. Für Verdrängerfahrt wäre das aber sicher die Lösung mit dem höchsten Wirkungsgrad. Insbesondere mit abnehmbaren Rumpfenden ließe sich auch sicher ein Länge-Breite Verhältnis von 12:1 anpeilen. Auch sonst hätte die Konstruktion Vorteile für den Bau, weil man die einzelteile schön Stück für Stück bauen könnte und später erst zusammensetzen. Also deutlich mehr Platz in der Werkstatt. Mein "Problem" mit dieser Rumpfform ist, dass es wirklich schwer wird, eine Kajüte unterzubringen, bei der kleinen Größe.
Egal, ich werde nochmal weiter schauen und weiter vergleichen und abwägen.

Was die E-technik Geschichten angeht, denke ich das wird das geringste Problem. Hatte vor dem Studium auch schon ne Ausbildung in der Industrie, bin da also nicht so ganz praxisfern. Die Lebensdauer der Motoren wird ab Werk wahrscheinlich nicht ausreichen. Aber wenn man vernünftige Lager verbaut und regelmäßig wechselt, kann ja eigentlich nicht mehr viel kaputtgehen. Ok die Wicklung könnte durchbrennen, aber das wars denn auch. Mehr ist an sonem Motor ja nicht dran. In den Torqueedos ist ja auch nix anderes verbaut im Prinzip.

Was den Leichtbau angeht, bleibt wohl eigentlich nichts anderes als Schaum. Also eine Negativform bauen und da hineinlaminieren. Solidworks hat mir gerade eine Gesamtfläche von 58m² für meinen Monorumpf-Schnellentwurf von gestern Abend ausgegeben. Inkl. Kajüte, Deck, doppeltem Boden. Nicht gerade wenig, wenn ich so an die "Schaumpreise" denke. Aber egal, ist dann halt so.

Das Kajütdach sollte schon trittfest sein für den Notfall, aber eben auch nicht so gedacht, dass sich da 3 Leute drauf sonnen. Das mit den Jollen ist an sich eine gute Idee, die wiegen ja wirklich nichts. Aber egal, mir gehts ums selber machen und "besser" muss es am Ende auch nicht unbedingt sein. Werde mir die aber trotzdem mal genauer angucken und evtl. was abgucken. Wenn am Ende das beste gegeben wurde und ein schwimmendes Boot, das geradeaus fährt, dabei rauskommt, ist das Ok. Auch wenn die Gleitfahrt mit E-Motor sich am Ende wirklich als zu schwierig oder Kostenintensiv herausstellen sollte. Aber versuchen möchte ich natürlich schon, das Optimum herauszuholen

Ach ja, was das Budget angeht, steht das eigentlich nicht wirklich fest. Es kostet, was es kostet, so günstig wie möglich und so teuer wie nötig. Ich sollte vielleicht dazu sagen, dass das Projekt eine Langzeitsache ist. So richtig mit dem Bau anfangen könnte ich vll. nächstes Jahr. Das eine oder andere Jahr wird sicher vergehen, bis es "fertig" ist.
Ich werde mich da jetzt auch nicht zwingen, jeden zweiten Tag in der Werkstatt zu stehen oder mir gleich Material für mehrere tausend Euro zu kaufen. Ich werde z.B. auch sicher keine Akkus kaufen, bevor das Ding nicht für schwimmtauglich befunden wurde.

Was das letzte Video angeht, sind das aber auch reine solarboote, soweit ich das Rennen verstehe. Also mit direkter Umsetzung der Sonnenenergie. Bei mir soll die Sonne ja nur die Akkus voll machen, währen das Boot nicht genutzt wird, vor Anker liegt etc. Natürlich wird auch die beim fahren erzeugte Sonnenenergie genutzt, aber eben nur leicht unterstützend. Für alles andere Reicht die Fläche einfach nicht.

Gruß Jan

[frimeur]

ich wollte dir nur mal zeigen, welches Konzept mit relative geringer Kraft maximale Geschwindigkeit erzielt. Egal ob russisches Tragflächenboot oder als Segeljolle ein Moth, Foils lassen mit geringem Kraftaufwand das Boot 'fliegen':

http://www.youtube.com/watch?v=xW_UfYGO3Kg

Der junge Mann hier hat wohl keine Möglichkeit, schwere Bleiakkus in der Hose zu transportieren……

http://www.seabreeze.com.au/forums/S...SUP/Hydrofoil/

und hier die geballte Ladung……..:

ziemlich unten sind die Wasserfahrzeuge:

http://www.google.de/imgres?imgurl=h...ed=0CCAQrQMwAA

[Brummer]

Hallo Jan,

habe den Tread gerade erst gelesen, schade,

letzten Samstag war am Werbelinsee ein Solarbootrennen wäre bestimmt was für dich gewesen.

Schau mel hier rein

http://www.boote-forum.de/showthread...Elektroantrieb

da werden viele Deiner Fragen beantwortet.

Torsten

[chcomes]

Hallo,

ich habe 2 Solarboote gebaut, aber kann nur bedingt helfen, denn die waren von Anfang an als Verdränger konzipiert.

Wenn Du darüber hinaus kommen willst, da hilft, denke ich, nur:
a) sehr leicht bauen und 2x 4kW (z.B. Torqeedo) nehmen, mit Li-Ion
b) leicht bauen und das Blue von Torqeedo nehmen.

Du musst aber im klaren sein, dass Solar nicht so viel Energie Dir geben kann, damit du langfristig damit fährst- nur als Verdränger.

Ich gehe davon aus, dass Foiling und Ultralight nicht infrage kommen.

Ob Du glücklich wirst, wenn Du selber die Motoren von irgendwo adaptieren willst... Weiss ich nicht. Ich will sowas irgendwann probieren (bin Elektrotechniker), aber ich würde das nicht als mein Hauptmotor haben wollen, wenigstens nicht am Anfang oder ohne andere Optionen.