Bouwverslag Alsberg jet boot -schaal 1:5-

Voor de liefhebbers

Ik heb helaas geen berekeningen voor een dual-stage jet kunnen vinden en heb daarom maar gerekend met een aantal alternatieve formules. Al met al gaven de gevonden formules me niet echt het gevoel dat ze voor mijn model van toepassing zijn. Maar de formules hebben toch wel een aardige indicatie gegeven.

Uiteindelijk heb ik de excel sheet van Lex Verkuijl dankbaar gebruikt en als richtlijn aangehouden omtrend het benodigd vermogen voor mijn model.

Hierbij de formules waarmee ik aan het puzzelen ben geweest en de excel sheet van Lex.


Bepaling van de spoed voor de impeller

Formule voor het berekenen van de benodigde spoed van een impeller.

.............................W. verpl
D²S = 95,54......-----------------
.............................√ W.lijn x N


Hierin is:

D: Diameter van de schroef in meters
S: Spoed van de schroef in meters
W.verpl: Waterverplaatsing in tonnen
W.lijn: Lengte waterlijn in meters


Specs van mijn model:

Lengte: 1.10 meter
Waterlijn: 0.80 meter
Breedte: 0.35 meter
Gewicht: 10 kg (max) -) 0.01 ton
Afm Impeller: 0.053 meter
Vermogen motor: 7 KW (10 pk max)
Toerental 21.000 rpm (onder belast)


.................................0.010
D²S =....95,54.....-----------------------
.............................√ 0.80 x 21.000

D²S = 0.00005

Ik heb een impeller van 0.053 meter.

Hiermee krijg je een waarde van 0.01785 meter. Dit is 0.70 inch.

We hebben dus een impeller nodig met een kleine spoed van 0.70 inch


Conclusie voor ontwerp vd impeller:

Ik denk dat een impeller met een kleine spoed een goede keus is. De motor hoeft dan minder werk/kracht te verzetten en dus minder ampère. Ik verhoog liever de stroom, meer toeren, met daarbij een relatief laag ampère, dan een lage stroom met veel ampère.


De propeller wet

Met de propellerwet kun je uitrekenen wat het benodigde vermogen is. (naar wat ik begrepen heb)


P= C x N³

Hierin is:

P Het vermogen in pk
C Een constante snelheid, afhankelijk van het schip en schroef, in knopen (denk ik)
N Het toerental van de schroef /100

Deze formule helpt je dus aanvankelijk niet bij een nieuw schip (wat in dit geval zo is), omdat je de waarde voor C niet kent. Maar als ik hier de snelheid invul die ik voor ogen heb, dan kan ik berekenen wat het motorvermogen hierbij zal zijn.

Mijn ambitie betreft een snelheid boven de 30 km/uur, waarbij ik hoop een topsnelheid van rond de 45-50 km/uur te behalen. Ik ga daarom de 50 km/uur invoeren, om inzicht in de hiervoor benodigde motorvermogen te krijgen. 50 km/uur is ongeveer 27 knopen.

Het toerental schat ik op 21.000.

We krijgen dan het volgende.

P= 27 x 210³ P= wordt nu toch wel erg veel -> 5 tot de 10de pk ….




De rompsnelheid

De rompsnelheid kun je berekenen met de volgende formule. Alleen is deze formule voor schepen die niet in plane komen.
Gelukkig (of dat hoop ik in ieder geval) zal mijn model in plane komen en dan gaat deze formule niet meer op.

De uitkomst is dan ook niet hoopvol. Maar zoals gezegd, gaat deze formule voor mijn model niet op.

Vromp= 4,49 x √ W.lijn

Hierin is:

Vromp de rompsnelheid van het schip in km/uur
W.lijn lengte van het schip op de waterlijn in meters

Vromp= 4,49 x √ 0.80

Vromp= 4 km/uur



Excel sheet van Lex Verkuijl

Ik heb dankbaar gebruik gemaakt van de excel sheet van Lex Verkuijl.

Hieruit kwam een benodigd motorvermogen van 6KW voor een beoogde snelheid van 50 km/uur



En tot slot.

De theoretische snelheid van een boot :


snelheid = (diameter x pitch x motortoerental x 60)/1.000.000

Een schroef van bv. 45 mm met een pitch van 1,4 en een motor die onder last draait op 20.000 rpm is theoretisch in staat de boot voort te stuwen met een snelheid van 75,60 km/u.

Voor de jet krijgen we dan:

Snelheid = (53 x 0.7 x 21.000 x 60) / 1.000.000

Snelheid = 46 KM/u

Echter is dit theorie en gaat de formule waarschijnlijk niet op voor mijn jet. Al met al wel een aardig beeld gekregen, maar dan alleen gevoelsmatig.

Ik ben daarom van mening dat uit het testen en proberen te variëren met impellers de (beste) resultaten verkregen moeten worden.

 

De romp –inbouw boegschroef-

Afgelopen week de romp goed onderhanden genomen en begonnen met de voorbereidingen voor het plaatsen van de boegschroef. Ik heb ervoor gekozen om een pvc pijp te gebruiken waar de boogschroefbuis precies in past. Aan weerszijden van de romp heb ik eerst de gaten voor de tunnel uitgemeten, vervolgens nog een keer gemeten en toen de gaten voor de tunnel in de romp geboord.



foto van plaatsbepaling en inboren van de tunnel voor de boegschroef

https://www.dropbox.com/s/d3s5goxjrlrc267/0250 inbouw boegschroef.JPG?dl=0

De buis/tunnel heb ik dusdanig aangepast dat de buigschroef er in verlijmt kan worden. De tunnel wordt in/aan de romp gelijmd en vormt dan 1 geheel met de romp. Lekkage aan de rand van de tunnel is dan nagenoeg niet meer mogelijk omdat in van binnenuit de romp nog ga verstevigen/opbouwen uit meerdere lagen carbon en aramide.





foto's van de pvc buis en de boegschroef

https://www.dropbox.com/s/jyhn4fpk07heomq/0251%20inbouw%20boegschroef.JPG?dl=0


https://www.dropbox.com/s/fxb2urt8hq2q907/0253 inbouw boegschroef.JPG?dl=0

De pvc pijp wordt nu eerst in de romp bevestigd. Als de pvc pijp in de romp vast zit, lijm ik de boegschroef pas vast. Ik kan dan in de romp kijken hoe de elektromotor het makkelijkste te bereiken is.

 

De romp –carbon en aramide-

Afgelopen weekend kwam een fel begeerd pakje uit Duitsland.





https://www.dropbox.com/s/g5jj7nrh7mmmkvl/0261 opbouw carbon.JPG?dl=0

Dit is de eerste keer voor mij dat ik met epoxy, carbon en aramide (soort van kevlar) een romp maak. Ik ben dus enigszins benieuwd naar het uiteindelijke resultaat. Aanvankelijk dus ook best ff spannend, maar met de nodige veiligheidsmaatregelen (latexhandschoenen, mondkapje en zo’n wit maanpak met rits en muts) te strijde gegaan.

Het heeft me bijna 9 uur gekost om de matten uit te meten en te plaatsen, maar het is gelukt.

Ik heb voor de romp de volgende opbouw gehanteerd.
- eerst over de gehele binnenkant van de romp, 2 lagen met carbon 160 gr/m2. Aan de voorkant voor 1/3 nog een extra laag.
- vervolgens 2 lagen met aramide 170 gr/m2
- als laatste weer 2 lagen met carbon 160 gr/m2

Tussen de verschillende lagen heb ik elke keer een uurtje gewacht, totdat de lamineer epoxy wel sticky/plakkerig was, maar nog niet uitgehard.

Vervolgens afgewacht tot het geheel uitgehard was.

En met spanning hebben we zitten te wachten… Het heeft 3-4 dagen geduurd voordat de het spul geheel uitgehard was. Ik weet niet of dit dus wel goed is geweest. De romp lag in mijn (klus) kelder, met een constante temperatuur rond 18 en 19 graden. De afgelopen dagen was het wat druk op werk, zodat ik niet elke avond erbij ben geweest. Maar na twee dagen was het nog steeds plakkerig en nu vanaf vrijdag is het ding pas echt droog.

Ik moet wel zeggen dat de romp nu ongeloof stijf/sterk aanvoelt. Je voelt dat het nu 1 geheel is en ben dan erg blij met het resultaat. Ervanuit gaande dat de wat lange droogtijd geen slecht voorteken is geweest.

Onderstaande de foto’s zoals de romp nu is.



https://www.dropbox.com/s/z767qaur026csm4/0262 opbouw carbon.JPG?dl=0



https://www.dropbox.com/s/3xb45ia6x9buwgc/0263 opbouw carbon.JPG?dl=0



https://www.dropbox.com/s/0kcnx29sc7cyenp/0264 opbouw carbon.JPG?dl=0







https://www.dropbox.com/s/e855bsi9w4w7c6h/0266 opbouw carbon.JPG?dl=0

Al met al, best blij met het resultaat.

En tot zover de bouw van de romp.

 

Mooi hoor Klaas!
Dat wordt een superboot.
Wat is dat eigenlijk voor intake?
Komt die van een bestaand model van Graupner o.i.d of heb je die ook zelf gegoten?

Blijf je volgen!

HJ

 

Dag HJ,

De intake is van een 53mm jet van MHZ.

Deze heb ik van iemand kunnen overnemen. Zowel de intake als de straalbuis zijn van MHZ.

Die jet van Graupner heb ik ook, die wilde ik aanvankelijk voor dit project gaan gebruiken. Maar daar zit ten opzichte van de MHZ jet toch wel verschil in, niet alleen in de diameter, maar de intake van MHZ is bijna een cm lager dan die van Graupner. En van Graupner zijn de stator en impeller van kunststof. Van MHZ is alles van aluminium. Helaas zat de impeller van MHZ niet bij de jet, maar dat was dan ook de reden dat ik de jet kon overnemen.

 

De aandrijving –sturen mbv nozzle-

Dit keer een kort verslag, maar wel eentje met een mijlpijl.

De nozzle is gereed en ik denk dat ik die werkend ga krijgen. Volgende week zal blijken of dat ook zo zal zijn..
De nozzle komt op/achter de straal buis. De straalbuis is een onderdeel wat al gereed was. Hier heb ik dus niks aan hoeven te doen.

De straalbuis verloopt van 53 mm naar 32 mm. In de straalbuis zit een metalen impeller van 5 bladen.

De nozzle heeft een diameter van 41 mm en verloopt naar 31 mm. De nozzle zit over het uiteinde van de straalbuis (vandaar 41 mm) en kan de waterstraal ombuigen zodat er gestuurd kan worden. Tevens kan de nozzle iets omhoog en omlaag, waardoor er getrimd kan worden. Ik ga de nozzle met 2 servo’s aansturen. Dan kan ik vanaf mijn zender de jet trimmen (en sturen).


https://www.dropbox.com/s/2uvlut58lxd5hfs/5020 nozzle.JPG?dl=0

De onderdelen zitten geschroefd, maar voor alle zekerheid met loctite de boel gefixeerd.


https://www.dropbox.com/s/1seubi4pdk6kajp/5021 nozzle.JPG?dl=0

Dit onderdeel moet om te kunnen sturen zowel naar links als naar rechts kunnen draaien. Met daarbij de mogelijkheid om traploos omhoog en omlaag verstelbaar te zijn. Dit om de jet te kunnen trimmen.

Ik wil dit bereiken door er omheen een ring te maken. In de ring kan ik hem dan weer op 2 punten fixeren en vervolgens alle kanten op laten draaien. Wellicht nu een wat wollig verhaal, maar als ik wat verder ben, zal het zich (hopelijk) verklaren.

Het idee voor nu is dat ik op dat tandwiel een servohevel kan plaatsen. Met 2 stuurstangen kan ik de nozzle dan naar links en rechts trekken (en daarmee sturen). De trimfunctie volgt nog. daar ga ik deze week mee aan de slag.

Tot zover de bouw van de nozzle.

 

Klaas, als ik je goed begrijp is het draaipunt van de uitlaat (nozzle) het gat met schroefdraad in het brede (41mm) deel?
Dan vraag ik me af of jouw stuurmethodiek gaat werken... Of ik zie iets verkeerd, wat uiteraard ook kan.

Bij mijn jets zit er op het draaipunt van de nozzle een servohevel. Daar grijpen twee bowdenkabels op aan die verbonden zijn met de stuurservo in de romp.
Voordeel: minder kracht nodig, directere sturing.

 

Volgens mij lijkt wat je wilt maken hier een beetje op:

 

Op de Swash-drive en de kleine kopie de Mickie Beez drive (welke ik nog heb liggen) it ook precies dit besturingsysteem met twee servo's. Inderdaad precies zoals jij het beschrijft.
Naast dat het vrij stevig moet zijn kwa constructie (de jouwe is van metaal, dus dat zit wel goed) lees ik overal dat de verticale trim weinig invloed heeft. Bij de werkelijke schaal werkt dit wel heel goed.

Het komt ook op mijn laatste ontwerp voor een 35mm jet drive. Ook al doet de trim weinig, zo'n dikke "roostertale" is dat het überhaupt wel waard!

 

goeie avond mannen,

het filmpje van Haje laat precies wat ik wil gaan maken.

ik heb het idee van een spotlampje gekregen. ik zag dat lampje in een ring zitten en zodoende kon je hem alle kanten opdraaien.

@Roel van Essen, dat moet inderdaad het draaipunt gaan worden. dank voor je advies, maar wil het toch gaan proberen om de nozzle zo draaiend te krijgen als in het filmpje van Haje.
Mbt de benodigde kracht, ik hoop dat het gaat lukken. ik snap je punt en opzich ook een goed punt. dat ik ga er over nadenken.

@Unusual RC, ik denk inderdaad ook niet dat het heel veel extra snelheid zal opgeven, maar voor het "roostertale" vind ik het idd al waard om te bouwen. En wie weet, met rustig weer en optimale omstandigheden.

ik vind het belangrijk om er een keerklep op te krijgen, dit belemmerd echter wel een aantal mogelijkheden mbt beschikbare aangrijpingspunten om te sturen. Alle aangrijpingspunten moeten nu boven of onder de nozzle komen, als ik de aangrijpingspunten aan de zijkant maak, krijg ik volgens mij problemen met de keerklep. die past er dan niet meer overheen.

maar ik ben benieuwd, ik heb het nog niet werkend. maar heb met een pvc ring wat gestest en dat was al hoopvol. dus ben vrij positief dat het gaat lukken.

 

De jet in het filmpje van HaJe heeft ook een keerklep!
Maar volgens mij gaat de nozzle dan vertikaal gezien in een vaste stand.
Ook ik wil dit gaan verwezenlijken, maar dan een flink stuk kleiner.

 

Lukken gaat het je vast, daar ben ik ven overtuigd!
Alleen de manier waarop vind ik vreemd. Het aangrijpingspunt op het draaipunt van de nozzle kun je uitstekend onder je keerklep kwijt. Je keerklep heeft dan aan de bovenzijde iets meer ruimte nodig om over dit aangrijpingspunt heen te draien. Met de keerklep zoals in Hajo filmpje kan dat prima. Bij mijn Multi Jet Boat zit een zelfde soort keerklep erop: twee halve maantjes per jet om ook tijdens achteruit varen de handel te kunnen sturen.
In het midden van beide jets, op de nozzle, zit een aangegoten servohevel. Lekker laag.
Die heb ik met elkaar verbonden en vervolgens gaat 1 bowdenkabel naar binnen richting stuurservo.
De keerkleppen draaien keurig over servohevel en stuurstangen heen, zonder te confliteren.
Zie de plaatjes.

En ja, bij mij is het allemaal kunststof, maar d'r zit waarschijnlijk iets minder wattage in mijn scheepje als straks bij jou zit...

 

Hoi Roel,
Dank voor het meedenken. Je hebt me nu wel aan het twijfelen gekregen (en dan in positieve zin).

Ik heb ff snel een 3D model gemaakt, om te laten zien wat ik bedoel. Wellicht heb je het zo ook begrepen, maar dan zijn er in ieder geval geen misverstanden.

werking van de nozzle



Hoe ik het bedacht heb, is als volgt.
Alleen bij de blauwe pijl wordt de rode ring en de nozzle aan de straalbuis vastgemaakt. Op dit punt heeft de nozzle een ovaal ophangingspunt zodat deze naar links en rechts kan bewegen, terwijl de rode ring stil staat. Bij de oranje pijl koppel ik de nozzle alleen aan de rode ring vast. Dit punt wordt dan zowel een draaipunt om te sturen, als ook om te roteren (trimmen). De rode ring en de nozzle kunnen op het punt van de oranje pijl alleen op en neer bewegen (naar voren en naar achteren). Ik ga op dit punt een trekkabel bevestigen om te kunnen trimmen.

Voor het stuurwerk kom ik bij de oranje pijl, tenminste dat vermoed ik, ruimte te kort en heb ik het aangrijpingspunt naar voren op het uiteinde van de nozzle geplaatst. Tevens is het nu makkelijker te maken, want op dit punt moet de rode ring en de nozzle wel naar voren en naar achteren kunnen bewegen.
Of anders gezegd, vanwege de trim optie, is het volgens mij vrij lastig om op dat punt het stuurpunt te maken. Want @Roel van Essen, heb ik het goed gezien dat de jet's bij jouw opstelling niet kunnen trimmen en dus alleen naar links en rechts hoeven te draaien?

Als ik via dit punt ook de nozzle wil aansturen. Dan moet ik dit punt aan de nozzle fixeren, zodat de nozzle naar links en rechts kan bewegen. Maar ook zo, dat de nozzle los van de rode ring blijft.

Nadeel van dit geheel, en dat is denk ik wat Roel ook aangeeft, is dat het aangrijpingspunt om te sturen niet op dezelfde plaats als het draaipunt zit. En dat is inderdaad niet efficiënt.

Ik ga er nog mee aan de slag. Wellicht wijst de oplossing zichzelf als ik de rode ring af heb en het geheel in handen heb.

wordt vervolgt

en alle ideeën zijn natuurlijk welkom

 

@haje74 top filmpje, thanks! dat is inderdaad het idee zoals ik het wil gaan maken.

 

Er zijn 2 versies van dat systeem.
1 waar de nozzle om de uitstroom opening van de drukkamer sluit (Swashdrive I, MHZ 52, mijn China jets, etc) en 1 waar de uitstroom opening om de nozzle heen sluit (Swashdrive II, Mickeybeez, etc). De geometrie van de Swash II lijkt efficiënter dan die van de MHZ omdat daar minder lekkage optreed rondom de nozzle bij het ver uitzwenken van de nozzle. Beide systemen maken gebruik van de door jou gebruikte rode ring, de zgn. “Vector-ring”

 

Correct; mijn jets zijn niet in hoogte te trimmen.
Als ik het filmpje van Haje goed bekijk, zit de aansturing van zowel hoogte als breedte onder de keerklep, tegen de romp. Dat kan daar, omdat de keerklep behoorlijk wat ruimte laat; m.a.w. hij staat een stuk verder van de romp af dan mijn kleine (plastic) Graupner klepjes.
Jij werkt in metaal; da's natuurlijk een stuk sterker. Als je eens probeert om je keerklep ook wat verder van de spiegel van je boot te positioneren? Dan heb je wat meer ruimte...

 

Hier een filmpje van “MozzieCraft” waarin goed te zien is (vanaf 1.05) dat er veel lekkage is langs de nozzle naar voren (type Swashdrive I/China jet/MHZ52).
Dit komt door de ruime passing van de onderdelen onderling:

 

De meest ideale oplossing is dat je de buitenkant van de jet-uitlaat beschouwd als hol bal-gewricht:

Hierboven een indicatie wat ik bedoel. Helaas geen doorsnede gevonden, maar wellicht is dit al duidelijk.
Nu hoeft het niet aan te lopen, maar kan ook met een minimale tussenruimte gaan werken.
Het lastige hieraan is nu de aansturing over twee assen: links-rechts horizontaal sturen + boven-onder verticale trim.
Maar het moet mogelijk zijn, echter ik ben nog niet zover met mijn 3D tekenwerk.
Op mijn 35mm jet-drive komt het ook.

Mooi filmpje van HJ waar je duidelijk ziet dat de jet efficiency verliest door verlies van water.

Gelukkig hoeft een jet-nozzle niet heel veel graden te roteren om ruim voldoende stuurvermogen te hebben. Vooral bij een planerende romp is een kleine uitwijking al voldoende om de boot vol de hoek om te laten gaan.

 

Bij mijn scheepje is vijf graden stuur- of bakboord al voldoende voor een nette bocht op volle snelheid.
Radius ongeveer 5 meter.
Wil ik de bocht krapper hebben, mix ik er een beetje binnenbocht-remklep bij. Radius binnen 2 meter.
Haaks de bocht om?
Max roer, max binnenbocht-remklep.
Daarna gebroken botten van de bemanning zetten, bloedneuzen stelpen, inventaris van de boot bij elkaar zoeken...

 

Zie hier zit de nozzle OM de straalbuis heen gemonteerd:

hydrojet 4 door haje74 geplaatst op 13 jun 2013 om 22:04

hydrojet 3 door haje74 geplaatst op 13 jun 2013 om 22:04

En hier zit de nozzle IN de straalbuis gemonteerd (iets minder goed zichtbaar doordat de Vectorring er overheen getekend ligt):

Perliminary dual stage02 25 1 2015 e door haje74 geplaatst op 26 jan 2015 om 12:53