Elektro Katamaran

[Walker_]

Hallo nach langer Zeit.
Nach dem das Projekt jetzt lange nach hinten geschoben wurde,
und finanziell nicht zu stämmen war, bin ich jetzt zufällig sehr günstig an neue Lithium ionen Akkus gekommen
und somit will ich mein Projekt jetzt doch verwirklichen.

Mitlerweile habe ich jedoch vor, den Kat etwas stärker zu Motorisieren.
Sprich 5 oder 6 kW Brushless pro Rumpf.
Die Akkus hierführ wiegen 40kg pro Seite und sollten für gut 1,2 - 1,5h vollgas reichen.

Ein bisschen Sorgen mache ich mir momentan um die Rumpfgeschwindigkeit,
Tragfähigkeit des Kats und die Auslegung der Drehzahl mit Schraube.
Ich habe mich zwar schon ganz gut informiert,
aber es gibt da immer noch genug unklarheiten.
Welche Geschwindigkeit ist mit ca 20 elekto Ps zu erreichen?

Insgesamt (grob überschlagen mit Personen) kommen gut 350-400 kg zusammen.


Auch bräuchte ich noch 2 geeignete Rümpfe (ca 6m). Nähe Chiemsee wäre optimal.

So weit fürs Erste.

Hans

[frimeur]

hier mal ein Link zu einem Belgischen Ehepaar, das seinen Wharram Kat mit E-Antrieb ausgestattet hat:

http://tiki46-homepage.skynetblogs.b...august-20.html

Einfach mal durchlesen, vielleicht ergeben sich dann weitere Informationen….

[Heimfried]

Hallo Hans,

mit Elektroantrieb beschäftige ich mich auch schon länger.
(Ich nehme an, mit "Brushless" meinst du elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren?) Welche willst du nehmen, wer bietet in der genannten Leistungsklasse so etwas an? Welche Nennspannung haben die Motoren, welche die Batterien? Welche Kapazität (in Ah) haben deine Akkus?

[~Ingo~]

Hallo Hans,

für die zu erwartende Geschwindigkeit sind beim Katamaran auch die Rumpfform (Unterwasserform und Länge) und vor allem auch der Abstand der Rümpfe zueinander von Bedeutung.
Auch ist die Position der Motoren entscheidend: sind es Außenborder? Mittig? Hinter den Rümpfen? Oder Innenborder z.B. unter den Rümpfen?

Eine Aussage wie "mit 20PS sind xx km/h möglich" ist daher kaum im Voraus zu treffen.

Ich werde demnächst einen ehemaligen Segelkatamaran (leer ca. 700kg), der derzeit mit einem 25PS Benzin Außenborder etwa 28 hm/h macht, mit zwei Elektromotoren (24V, 80lbs) ausssatten, um für langsame Fahrt (See, Kanal) einen anderen Antrieb zu haben. Bin mal gespannt, wie schnell er dann wird.

[~Ingo~]

Hier noch ein Link zu einem früheren Thread.

Ein User hat einen Kat mit 2x 1,2KW Protruar Motoren ausgerüstet:
http://www.boote-forum.de/showthread...24#post3273824

[Walker_]

schon einmal großen Dank für die Links. Werde ich mir heute Abend durchlesen.

Erst mal noch ein paar geforderte Infos.

Geplant ist, in jeden Rumpf hinten eine Starre Welle einzubauen. Sprich:

Motor --- Lagerung --- Stevenrohr (i.e Form von Dichtung) --- Schraube

jeder Motor einzeln steuerbar, jedoch mit sauber scharfem Ruder hinten in der Mitte.
Normal Fahren -> Ruder
Anlegen -> Ruder + Motorsteuerung

Als Akku ist geplant pro Seite 21 Stück 7S Lithium Ionen Akkus,
wobei jeweils 3 in Reihe verschaltet sind und davon 7 Stück Parallel.
Ergibt eine Nennspannung von 77V bei 7,3 kwh bei 42kg (evtl auch 4 in reihe und dann 96V Motoren)

Die Motoren ( ja BLDC ) wollte ich mir in China wickeln lassen,
da ich da die Möglichkeit habe die Spannung und die Drehzahl zu variieren.

Die Breite des Bootes steht noch nicht fest,
da ich noch nicht ganz sicher bin wie ich es transportieren will.
Es wird jedenfalls so konstruiert, dass es mit wenigen Handgriffen zerlegt werden kann.

[Heimfried]

Zitat von Walker_

Als Akku ist geplant pro Seite 21 Stück 7S Lithium Ionen Akkus,
wobei jeweils 3 in Reihe verschaltet sind und davon 7 Stück Parallel.
Ergibt eine Nennspannung von 77V bei 7,3 kwh bei 42kg (evtl auch 4 in reihe und dann 96V Motoren)

Drei Zellen in Reihe ergeben etwa 3 * 3,6 V = 11 V, soweit kann ich folgen. Aber die Parallelschaltung dieser Gruppen erhöht doch die Spannung nicht, sondern die Kapazität. Deshalb verstehe ich nicht, woher du die 77 V nimmst.

[Walker_]

weil ich nicht 3 Zellen in Reihe schalte, sonder 3 x 7S Akkus.
Sprich
3*7*3,6V = 75,6 V
ich habe vorher mit einer etwas anderen Spannung gerechnet und bin so auf 77V gekommen.
Insgesamt werden 1764 Einzelzellen verbaut.

[Heimfried]

Ok, danke.
"7S-Akkus" sagte mir nichts, Internetsuche brachte in Bezug auf "7S" auch keine greifbaren Informationen.

[emanon]

Erfahrung mit Elektromotoren und Mehrrumpfbooten hat
Sven Richter - er hat auch ein lesenswertes Büchlein über
eine Fahrt um die Ostsee mit einem Tri und Elektromotor geschrieben -
seine homepage wäre http://www.lespoir-tri.wg.am/

---
Gruß Tobias

[~Ingo~]

Sind es sicher "Litium Ionen" und nicht "Litium Polymer" Akkus?

Denn die Bezeichnung "xS" (x=Ziffer, hier "7") kenne ich nur von LiPos:
http://www.swaytronic.ch/LiPo-Akku--...0bmi26rj6r0t17

[Walker_]

Da hast du Recht, dass das meist nur bei Lipos so ist. Habe das aus Gewohnheit geschrieben, da ich sonst des öfteren mit Multikoptern zu tun habe bei denen eben Lipos zum Einsatz kommen. Steht in diesem Fall aber auch auf den Akkus.

Bei den Akkus die ich hier habe handelt es sich definitiv um Lithium Ionen.
(tut aber wenig zur Sache)

http://i.ebayimg.com/t/Neue-geprueft...VQjfw/$_57.JPG

[Baja by Fountain]

Zitat von Walker_

Die Motoren ( ja BLDC ) wollte ich mir in China wickeln lassen,
da ich da die Möglichkeit habe die Spannung und die Drehzahl zu variieren.
.

....hm...... Bitte achte darauf das die Motoren Wasserkühlung haben.
Warum verwendest Du keine von Goldenmotor.com?

[~Ingo~]

OT

Zitat von Walker_

(tut aber wenig zur Sache)

doch schon - LiPos sind ziemlich empfindlich und neigen bei unsachgemäßer Lagerung / Ladung / Entladung zu recht "feurigem" Verhalten. Und das hätte (in der Menge!) auf eine Boot nix zu suchen.

/OT

Ich weiß nicht, was Du Dir vom Wickeln erhoffst, aber schau' Dir mal die Wellenmotoren von E-Tech an: http://starboats.eu/de/e-tech-3-wg-510

[Brummer]

Hallo Hans,

mit 77V Gleichspannung und Wasser wird das langsam "kribelig"...
Ich bleibe lieber im 50V Bereich.

Als Motoren Langsamdreher nehmen,
dann sparst du dir das laute Getriebe.

Torsten

[Brummer]

Wenn noch jemand was "abschauen " möchte..
nächstes Wochenende am Werbelinsee
Solarbootregatta

http://www.solarboot-regatta.de/

[Luftschiffer]

Hallo Hans,

Es verwundert mich ein wenig, dass Du den Bedarf für zwei passende Rümpfe "so nebenbei" am Schluss erwähnst. Du hattest doch offensichtlich bereits Zeit, dir über ein geeignetes Boot Gedanken zu machen. Es geht ja nicht nur um Rümpfe, sondern auch um einen leichten und nicht zu windanfälligen Aufbau dazwischen/darüber.

Wie kommst Du auf "20 Elektro-PS"? Vergiss irgendwelche obskuren Leistungsvergleiche zu Verbrennungsmotoren, die höchstens unter ganz bestimmten Bedingungen vielleicht zutreffen. Rechne lieber mit der tatsächlich vorhandenen Leistungsaufnahme und mit der Leistungskennlinie der Motoren! Pferdestärken haben in der elektrischen Antriebstechnik nix zu suchen, hier gibt's nur Watt. Es ist schlimm genug, dass die Spritschlucker-Fraktion anscheinend nicht davon lassen kann, nur weil die PS-Zahl größer ist als in kW-Zahl!

Bevor Aussagen über Geschwindigkeit möglich sind, müsste erst mal die gewünschte Nutzlast bzw. Anzahl der zu befördernden Personen feststehen. Das bestimmt den nötigen Auftrieb, das wiederum die Breite der Rümpfe, und dann könnte man vielleicht in etwa das Maximaltempo abschätzen. Da bin ich aber kein ausgewiesener Experte.

Dass das Maximaltempo bei 12kW über der Rumpfgeschwindigkeit liegen dürfte, ist recht wahrscheinlich, falls der Antrieb effizient arbeitet.
Bei geschätztem Fahrtempo zwischen 3 und 6 m/s sollte der Propeller nöglichst nicht mit mehreren 1000 U/min rotieren, also darf er für guten Vortrieb nicht zu klein sein. Wenn ich zum Torqueedo Cruise 4.0 schiele, sollte er so 32-38 cm Durchmesser haben, und die Steigung minimal 50% des Durchmessers betragen wegen Wirkungsgrad. Der Schlupf liegt ideal unter 10%, aber unter 25% ist schon ok. Du willst ja keine Wasserstrahlen produzieren, sondern dein Boot möglichst effizient vorwärts ziehen. Die Drehzahl ist dann entsprechend dem Fahrtempo anzupassen. Wird der Schlupf bei Maximalleistung zu hoch, größeren Propeller mit weniger Steigung nehmen.

Geeignete Rümpfe sind eventuell alte Segelkatamaran-Rümpfe. Nur, wo willst Du den Propeller platzieren, wenn die Motoren da eingebaut sind? Und falls das gelingt, ist der Tiefgang dann für das Chiemsee-Ufer noch ok?

Kannst Du dir die Motoren für Nenndrehzahl max. 2000 U/min wickeln lassen, und liefern sie dann immer noch 6kW bei gutem Wirkungsgrad? Der sollte bei diesem Betriebspunkt deutlich über 90% liegen. Eine Wasserkühlung im Statorpaket ist dann immer noch sinnvoll. Sonst fährst Du einen Durchlauferhitzer spazieren, mit dem man auch Boot fahren kann.

Hast Du schon geeignete Drehzahlsteller?
Sie müssen auf jeden Fall eine Strombegrenzung haben (Propeller blockiert z.B. durch Verkrautung, eine Motorphase hat eine Unterbrechung, etc.) und sollten passend zu den Motoren programmiert werden können. Sie sollten auch einen programmierbaren Unterspannungsschutz für den Antriebsakku bieten (Allmähliche Reduktion der Leistung, um das Unterschreiten einer einstellbaren Mindestspannung zu verhindern).
Eine automatische Notabschaltung bei "Skipper über Bord" sollte auch vorhanden sein. Und ein Eingang für die Akku-Überwachungselektronik.

Die elektronischen Steller sind wesentlich komplexer als die Motoren.
Das dürfte sich auch beim Preis auswirken. Falls Du partout Chinaware kaufen willst, sollte die zumindest laut Auskunft des Herstellers nach einschlägigen Industriestandards für Fahrzeuge zur Personenbeförderung gefertigt worden sein.

Hast Du geeignete Überwachungsschaltungen für deine Akkus, die dir garantieren, dass keines der 21 in Reihe geschalteten Zellenpakete den erlaubten Spannungsbereich verlässt, weder beim Laden noch beim Entladen? Einfach viele LiPo Akkus parallel und in Reihe zu schalten, genügt auf gar keinen Fall.

Gruß,
Martin

[Frank MV]

Hi Walker, - starker Tobak vom Luftschiffer (schöner Beitrag)!

Hoffentlich bringt die geballte Ladung deine Seifenblase nicht zum platzen, so dass du dich dem nächsten Luftschloss widmen kannst.

"Ich habe günstig Modellbauakkus bekommen, jetzt lass ich mir in China Motoren wickeln und bau' einen schnellen Katamaran." -Klingt jedenfalls erstmal typisch nach Luftschloss.

Aber zur Sache: Rumpfform und -abstand, Motor, Propeller und Akkus müssen aufeinander abgestimmt sein (Kette nur so stark wie schwächstes Glied).

Andererseits sinkt bei auf Geschwindigkeit optimierten Rümpfen die Paxistauglichkeit des Bootes.

Sogenannte Trainerkatamarane fahren mit einem Torqeedo Cruise 4 KW und entsprechendem Propeller jenseits der 25 Kilometer pro Stunde.

Ob die "Matrix" aus Modellbauakkus (auch wenn preiswert erworben) befriedigend zum Ziel führt, bezweifle ich.
Die Kilowattstunde LiFePO4 mit jeweils etwas mehr Ah kostet derzeit etwa 300 EUR.

Siehe hier: http://3xe-electric-cars.com/

Sonnige Floßfahrergrüße, Frank MV

[Brummer]

Ich nochmal,

im 5kw Leistungsbereich mit halbwegs niedrigen Drehzahlen geht es auch mit Scheibenläufern ganz gut.
Zwar hast du hier geringe Bürstenverluste aber keine Eisenverluste und relativ einfache Regler.
Brushless ist hier nur gering besser und auch nur wenn echt Sinusregler verbaut sind !
Schau mal nach dem
Perm PG 132


http://www.heinzmann.com/de/elektrom...eichstrommotor


Torsten

[Joh-Thaler-Boot]

Hallo "Brummer"

Wir sind deinem Link zur Solarbootregatta an diesem WE gefolgt.
Und, ich muss schon sagen, eine schöne Veranstaltung mit viel Fachkompetenz. Ich konnte mit einigen Teilnehmern, und den Teamkammeraden (die am Remote Rechner die Fahrt überwachten) quatschen und Fragen stellen.

Aus meiner Sicht rundum eine gelungene Veranstaltung. Auch wenn am Nachmittag nicht mehr ganz die Sonne mitgespielt hatte.

Daher sind mein Sohn und ich zur Überzeugung gekommen, dass da doch was zu machen sein muss und wir uns nächstes Jahr auch an der Regatta beteiligen werden.

Gruß

[Brummer]

Hallo Joh,

schön das ihr auch was machen wollt.
Anfang September gibt es wohl noch eine Veranstalltung in ( dem anderen ) Wildau
südlich von Berlin.
Um hier im Forum die meißten "E"- Beiträge zu finden ,
als Suchbegriff "Elektroantrieb" eingeben ...
oder mich fragen.

Torsten

[Heimfried]

Hallo miteinander,

hat jemand vor, die Solarbootregatta am Werbellinsee (11.06.2016) zu besuchen?

[Brummer]

Ja,
wenn mein neuer Kahn fertig wird......


Torsten