Schaalmodel Pontonboot - Hulp gevraagd

Discussie in 'Bouwverslagen - Schepen' gestart door Maurice2, 11 jan 2015.

  1. Maurice2

    Maurice2

    Lid geworden:
    10 aug 2011
    Berichten:
    447
    Locatie:
    Arnhem
    Beste Forumleden,

    Ik zal mij even voorstellen, ik ben Maurice, net 18 en woon in Arnhem en ben sinds mijn 14e bezig met modelbouw. Als eerste begonnen met een Traxxas mini e-revo vxl, daar is later 4x4 Stampede bij gekomen. Halverwege mijn 16e begonnen aan rc vliegtuigen, begin 17e begonnen met DLG vliegen. Ik zit momenteel in 5 vwo en volg een Natuur techniek en natuur gezondheid profiel.

    Vooronderzoek
    Voor dit project heb ik eerst mij verdiept in het natuurkundige deel van boten, vooral de weerstand die deze boot ondervind. Daarvoor een begin cursus hydrodynamica geleerd.

    Het project
    Ik wil een project opstarten om een schaalmodel van een pontonboot te maken, dit zou een testmodel moeten worden voor ideeën op de full scale boot. Daarom is het doel de boot zo goed mogelijk na te maken en de resultaten zo realistisch mogelijk te maken.

    Het doel: Schaalmodel van de boot in plané te laten varen.

    De hoofdvraag is als volgt:
    Welke elektronica is geschikt om dit project uit te voeren?

    De boot waarvan ik graag een schaalmodel wil gaan maken is de volgende (de 1:1):

    Foto:

    [​IMG]

    [​IMG]

    Details van de echte pontonboot:

    De pontonboot heeft 2 drijvers die bestaan uit kunststof (HDPE) buizen waarop een houten frame/dek is bevestigd.

    Lengte: 8 meter
    Breedte: 3 meter
    Hoogte: circa 60cm (hoogte drijver + houten dek)
    Gewicht: Circa 1000 kg

    De drijvers:
    Diameter: 500mm
    Inhoud per drijver: 1,57 m3 (0,2502*π*8m=1,57079 m3)
    Totaal drijfvermogen: 3,14 m3 ofwel 3141kg (1,57079*2=3,141) (3,141m3*999,97kg(ρ water) = 3141,49)

    Aandrijving: 50pk ofwel 36,7kW (50*0,73549=36,7745kW) (Buitenboordmotor, deze roteert verticaal voor besturing)



    Het schaalmodel :

    De afmetingen van de boot zijn schaal 1 op 4.

    Lengte: 2 meter
    Breedte: 0,75 meter
    Hoogte: circa 15cm (hoogte drijver + houten dek)
    Gewicht: Onbekend (1000kg/64=15,625kg)

    De drijvers:
    Diameter: 125mm
    Inhoud per drijver: 0.02454 m3 (0,06252*π*2m=0,02454369 m3)
    Totaal drijfvermogen: 0,04909 m3 ofwel 49,1kg (0.02454*2=0,04909) (0,04909m3*999,97kg(ρ water) = 49,085)

    Vermogen: Hulp gevraagd:
    Over het motorvermogen heb ik wel de vraag, komt dit dan neer op 1 op 16 (0.25*0.25), is dit 1 op 64 (0.25*0.25*0.25) of toch nog weer een andere factor? Ik zou 1 op 16 logischer vinden aangezien de hoogte alleen extra luchtweerstand op zou leveren. Verder heb ik nog wel proberen er artikelen over te vinden maar ben hier tot nu toe niet in geslaagd.

    De boot
    Het schaalmodel zelf bestaat al, de drijvers zijn van hetzelfde materiaal gemaakt. Het houten dek zit er ook al op.
    De voortstuwing moet elektronisch worden waarbij de vaartijd (met vervangen van accu’s) moet ongeveer 2 uur worden.

    De exacte elektronica is dus nog niet vastgelegd en staan nog ter discussie. Er zijn een aantal delen al beschikbaar, de vraag is echter of deze geschikt zijn. Daarnaast zijn er over een aantal onderdelen waarbij er vragen zijn:


    Motor:
    Brushless inrunner met waterkoeling, vermogen is onbekend.


    Regelaar:
    Minimaal 20% meer vermogen als piekvermogen elektromotor. Daarnaast zou ik graag willen weten wat voor een vermogen er naar de motor gaat. Daarom zou het handig zijn als of de esc uitgelezen kan worden of er een meter tussen de motor en regelaar of een meter tussen de accu en regelaar geplaatst kan worden.


    Schroefas:
    Onbekend, lengte zal afhangen van de plaats van de motor en de diameter van het vermogen.


    Ontvanger/zender:
    Ik heb een 2 kanaals Traxxas 2,4GHZ zender en ontvanger en een Spektrum dx5e liggen. Ik heb het idee dat de traxxas makkelijker zou zijn in gebruik en geef hier dan ook de voorkeur aan, iemand die hier anders over denkt of er nog iets over op of aan te merken heeft?

    Het lijkt mij verstandig om er een kill switch op te maken, gewoon uit veiligheidsoverwegingen. Mocht er ergens iets fout gaan in de elektronica is hiermee het doel in een keer alles uit te schakelen.


    Accu/oplader:
    Lipo of gewoon auto accu? Lipo lijkt mij het meest haalbare, auto accu hebben we hier nog staan maar lijkt mij ietwat zwaar en misschien niet genoeg vermogen. Ik neem aan dat ESC’s gewoon werken op 12V, wel low-voltage cutoff uitzetten.
    De totale vaartijd moet rond de 2 uur komen (minimaal), testen zou plaats vinden op een plek waar geen lichtnet aanwezig is, dus opladen is geen optie. Vervangen van de accu’s is geen probleem en kan best elk half uur gebeuren. Verbruik heeft natuurlijk een hoop factoren, dus de totale capaciteit moet achteraf bepaald worden.
    Oplader is al aangeschaft, deze laad bijna alle accu’s dus dat is geen probleem. Ik zat zelf te denken aan 6S, mocht dit niet mogelijk zijn omdat het motorvermogen niet zo groot hoeft te zijn dan eventueel 4S.


    Roer:
    Omdat ik niet het idee heb dat een buitenboordmotor met dit vermogen makkelijk te maken is lijkt het mij nodig een roer aan te brengen. Over de precieze grootte hiervan heb ik nog geen idee, als iemand hier ideeën over heeft hoor ik dit graag, anders dan zal ik gewoon testen wat het beste werkt.


    Waterkoeling:
    Ik zou graag waterkoeling in willen bouwen om ook in de zomer zonder oververhitting problemen te kunnen varen. Dit lijkt mij vrij simpel, het liefst gewoon de motor en regelaar al met waterkoeling er op kopen. Slangen aansluiten, kleine inlaat aan de achtersteven, uitlaat op de meest handige plek.


    Snelheid schaalmodel:
    De snelheid waarop alle boten volledig in plané komen is het moment waarop het Froude getal Fn = 1 bereikt. De formule voor dit getal is:

    Fn = V/√(g*L)
    Fn = Het Froude getal
    V = De snelheid van het schip in m/s
    g = zwaartekracht versnelling (9.81m/s)
    L = Lengte schip

    Als deze wordt ingevuld voor het schaalmodel komt daar het volgende uit:
    1 = V/ √(9,81*2)
    V = 1*√(9,81*2) = 6,26m/s
    6,26m/s = 22,55 km/u

    Deze snelheid is dus de minimale snelheid die de rc pontonboot moet kunnen halen.

    Kort samengevat de vragen:

    1. Hoe moet het vermogen van de motor zijn als de 1:1 50pk heeft?
    2. ESC direct uitmeten of aparte meter?
    3. Welke schroefas zou ik hier het beste bij kunnen kiezen?
    4. Is de zender en ontvanger die ik momenteel heb geschikt voor deze boot? Welke van de twee zouden jullie het aanbevelen?
    5. Welke killswitch is geschikt om het systeem uit te schakelen? Ik heb gelezen dat ik daarvoor het beste een optische kill switch kan nemen (optical kill switch) kan nemen. Klopt dit? En in hoeverre zijn deze betrouwbaar?

    Bij voorbaat al heel erg bedankt voor de hulp. Mochten er nog vragen zijn dan hoor ik dat graag.


    Met vriendelijke groeten,
    Maurice
     
  2. bram1324

    bram1324

    Lid geworden:
    18 jul 2012
    Berichten:
    504
    Locatie:
    Hilversum
    hoi Maurice,

    Laten we beginnen bij de boot. De rompvorm is niet geschikt om hydrodynamische druk op te bouwen, waardoor de romp niet zal planneren.
     
  3. Maurice2

    Maurice2

    Lid geworden:
    10 aug 2011
    Berichten:
    447
    Locatie:
    Arnhem
    Hallo,

    Ik snap wat u bedoelt, het schaalmodel is bedoelt om aanpassingen zoals spray rails te testen die voldoende lift kunnen creëren. Dit gebeurt onder andere bij de pontonboten in Amerika.

    Kijk rond 2 minuut 50, ik zou zeggen dat met enige aanpassingen de boot waar ik mee werk ook in plané moet kunnen komen.

    Maurice
     
    Laatst bewerkt door een moderator: 13 nov 2015
  4. Baggeraar

    Baggeraar

    Lid geworden:
    31 jan 2010
    Berichten:
    15.448
    Locatie:
    H&NF
    Als je er genoeg PK's in stopt (in de video hebben ze het over 150)
    kan je alles laten planeren.
     
  5. Ad Bakker

    Ad Bakker In Memoriam

    Lid geworden:
    20 feb 2009
    Berichten:
    9.124
    Locatie:
    Barendrecht (NL)
    Het bovenwaterschip mag er wel lomp uitzien, maar het onderwatergedeelte is een trimaran met best wel een goede stroomlijn. Jouw drijvers beginnen al met een stompe neus, wat bijzonder remmend zal werken.

    Groet, Ad
     
  6. MikeMohawk

    MikeMohawk

    Lid geworden:
    26 nov 2014
    Berichten:
    547
    Locatie:
    Groningen
    Beste Maurice, om te planeren moet je er voor zorgen dat je sneller gaat varen dan de (water)weerstand van je romp waardoor je in wezen vaart op je eigen boeggolf. Je hebt ook een vlak nodig op het achterschip waarop je in planee vaart. Het gewicht moet je ook zo laag mogelijk zien te houden. Kijk eens naar speedboten en surfplanken; zo klein mogelijk, speciale romp, zo licht mogelijk. Da's niet voor niks.
    Niet lullig bedoeld maar deze romp is nou niet bepaald planee-vriendelijk ;)
    Zoals Baggeraar het al zei: prop er een motor in met genoeg PK's en je kan een hunebed laten planeren maar dat lijkt me niet de opzet van je projekt.
     
  7. Maurice2

    Maurice2

    Lid geworden:
    10 aug 2011
    Berichten:
    447
    Locatie:
    Arnhem
    Hallo allemaal,

    Heel erg bedankt voor de reacties :), ik zal er even stuk voor stuk op reageren:

    Baggeraar: Klopt inderdaad, ik wil proberen het aantal pk's beperkt te houden en toch het doel te bereiken.

    Ad Bakker: De neus is inderdaad niet erg gestroomlijnd, daarvoor is ook dit project, om uit te testen met welke aanpassingen de boot zo snel mogelijk in plané komt. Om het testen simpel te houden is dit project opgestart. Waarbij misschien inderdaad wel een goed idee om naar de stroomlijning van de neus te kijken.

    MikeMohawk: Over plané, deze snelheid ligt per boot vast en kan berekend worden met het Froude getal zoals ik in mijn eerste bericht ook heb gedaan. De snelheid waarop het schaalmodel in plané komt zou 22,55 km/u moeten zijn.
    Het vlakke achterschip zou dan bereikt kunnen worden door de spray rails aan te brengen. Hiermee wordt de lift vergroot en het achterwaterschip vlakker. De opzet van dit project is om te testen hoe, met een zo klein mogelijke motor, de boot in plané te krijgen.

    Ik ben mij er ook zeker van bewust dat dit niet de beste boot is om in plané te krijgen, toch wil ik de uitdaging aan gaan en het gewoon proberen voor elkaar te krijgen.

    Maurice
     
  8. bram1324

    bram1324

    Lid geworden:
    18 jul 2012
    Berichten:
    504
    Locatie:
    Hilversum
    Er is een aantal mitsen en maren te plaatsen bij de uitleg over planeren. Feitelijk is een boot in plané, als de opwaartse kracht van de hydrodynamische druk groter is dan die van de hydrostatische druk. Dit kan prima op langzamere snelheid dan de rompsnelheid. De rompsnelheid zegt vooral iets over de golfmakende weerstand. Anders gezegd, een boot zal in plané komen (vlak) onder de rompsnelheid, of anders wordt de weerstand zo groot dat de plané-snelheid heel moeilijk te halen wordt.

    Je boot zal iets achterover getrimd moeten zijn. Dan 'botst' het water tegen de onderkant van de romp en drukt het de boot omhoog. Hoe groter het oppervlak hoe lager de benodigde druk is om de boot op te tillen. (druk maal oppervlakte). Hoe platter de onderkant van de boot is, hoe lager de benodigde druk is. Immers de vector van de druk staat dan naar boven ipv naar binnen.
    Als laatste zorgen sprayrails dat de druk niet kan 'ontsnappen'.

    Je zou ook kunnen overwegen om twee modelletjes te maken in een wat kleinere schaal. En dan aan een touw door de vijver heen trekken en kijken welke het eerste in plané komt. Lekker low budget.
     
  9. Maurice2

    Maurice2

    Lid geworden:
    10 aug 2011
    Berichten:
    447
    Locatie:
    Arnhem
    Beste Bram,

    Ik kan mij inderdaad wel vinden in uw uitleg over planeren, en daarbij zou ik dan zeggen dat in dit geval de spray rails zorgen dat er druk kan worden opgebouwd. Omdat in dit geval er anders bijna geen druk ontstaat door de ronde vorm, en dat komt dan inderdaad weer overeen met uw uitleg over de vector naar boven ipv binnen.

    Over de schaalmodellen, hoe groter een model hoe beter de waarheid benadert kan worden. Echter zou het bij een enigszins groot model moeilijker worden om het door de vijver te trekken. Er zou waarschijnlijk redelijk veel kracht voor nodig zijn en om toch nog een redelijke snelheid te bereiken wordt moeilijk zonder het gebruikt van een lier. Een andere optie daarbij is een boot (1:1) het model te laten trekken, maar aangezien deze zelf veel golven creëert die de uitkomst ernstig zouden kunnen beïnvloeden is dit niet de beste oplossing.
    Daarom zou ik toch graag een model met aandrijving willen bouwen. Zoals gezegd, het model zelf ligt al klaar, dus dat scheelt een hoop werk. Daarnaast zijn de aanpassing hierop makkelijker door te voeren dan op een heel klein model. Het is bijvoorbeeld makkelijker om er een gewicht van twee kilo op te zetten en te kijken hoe de boot reageert. De spray rails en eventueel andere aanpassingen zijn beter aan te brengen doordat het materiaal beter bewerkbaar blijft, en toch blijft het geheel vervoerbaar en het gewenste resultaat kan beter worden bereikt.

    Maurice
     
  10. Maurice2

    Maurice2

    Lid geworden:
    10 aug 2011
    Berichten:
    447
    Locatie:
    Arnhem
    Hierbij twee foto's van het bestaande schaalmodel om een beter idee te vormen van het geheel. Een aantal plankjes liggen nog los, maar voor het idee had ik ze er toch even neer gelegd.

    Gezien vanaf de voorkant:

    [​IMG]


    Gezien vanaf de achterkant:

    [​IMG]

    Maurice
     
    Laatst bewerkt door een moderator: 17 nov 2015
  11. theo_tb

    theo_tb

    Lid geworden:
    18 aug 2006
    Berichten:
    575
    Locatie:
    Hoogeveen
    Misschien een loskoppelmechanisme bouwen dat je via rc kunt bedienen, en dan testen op een waterski baan? Moet je wel kunnen zorgen dat hij rechtop blijft....
    Heeft zijn eigen "uitdagingen", maar dan hoeft hij geen eigen aandrijving te hebben en je kunt testen met een professionele getrokken aandrijving die nog rond gaat ook nog ipv recht over. Zomaar een idee, weet niet of de uitbater er in mee wil gaan om zo'n ding aan te koppelen aan zijn baan.

    VrGr,

    Theo
     
  12. Maurice2

    Maurice2

    Lid geworden:
    10 aug 2011
    Berichten:
    447
    Locatie:
    Arnhem
    Beste Theo,

    Bedankt voor het antwoord, het lijkt mij wel een leuk idee, ik heb persoonlijk geen verstand van dit soort banen. Hetgeen wat ik wel weet is dat de dichtstbijzijnde baan ongeveer 40km verderop is. Daarnaast zou het niet erg vrijblijvend zijn om even de nieuwe aanpassing uit te testen die we die week hebben bedacht. Dan zouden we eerst een afspraak moeten maken, vervolgens moet de hele baan op 1 bepaalde snelheid worden afgesteld speciaal voor ons. Daarom moet het dan wel zo zijn dat het rustig is om geen belemmering te zijn voor andere gasten. Daar komt bij dat ik eigenlijk al een vrij groot deel moet bouwen. Dit, samen met de rijtijd, zou ik toch weer terug willen vallen op het oude idee.

    Dus is iemand nog antwoorden heeft op de in de eerste post gestelde vragen dan hoor ik dat graag.

    Met vriendelijke groeten,
    Maurice
     

Deel Deze Pagina