TU Delft Zeilboot, uitslag; 2e plaats!

Hallo,

Na een zomers avontuurtje met een helikopter, hier het bouwverslag van een zeilboot,

Het plan is om op 14Januari klaar te zijn, dat is een deadline die (te) snel dichtbij komt, maar dan varen we een wedstrijd tegen mede-(TU-delft)studenten, en dat is ook het enige uiteindelijke doel van de boot, hij wordt voor die race ontworpen die op het MARIN zal plaatsvinden, er zij uiteindelijk 2 prijzen te verdienen, 1 snelheidsprijs, en 1 innovatieprijs, wij gaan uiteraard voor beide,

interessant voor ons is dat de Jury bestaan uit mensen niemand minder als Gerard Dijkstra, Joost Voogd en Koos de Ridder, daarnaast ook nog de voorzitter van het MARIN

Naast ons team, bestaande uit 4 man, doen er nog ongeveer 10 teams mee, wij zetten onze info openbaar, maar hopen dat onze 'concurrentencollega's' sportief genoeg zijn om bij hun eigen ideeen te blijven, de begeleiding zal zeker ingelicht worden mochten er ideeen overgenomen worden waar wij veel tijd in hebben gestoken

Race bestaat uit 2 banen, een 'speedrun' waarbij er 20m halve wind wordt gevaren, 1 gijp/overstag, en daarna weer 20m terug, tweede run is een baan met een stukje schuin naar beneden, dus klein beetje downwind, daarna een flinke upwind (wordt een lastige) met daarna weer in ieder geval 1 gijp om naar halve wind weer terug te varen.

Eisen van de boot zijn alsware dat deze moet voldoen aan de volgende box rules; 90cm lang, 30cm breed, 40cm diep, de windsnelheid zal varieren tussen 1-2m/s, afhankelijk van hoe verder je afzakt in het parcours, daarnaast mogen er maximaal 4 servo's gevoerd worden, een belangrijke eis is dat de romp een monohull moet zijn, wat hydrofoils nog lastiger maakt!

voorderest zijn wij dus vrij om te doen wat we willen en dit laat ons een aantal interessante velden onderzoeken,

Ook al is het ambitieus, en zijn er weinig rc bootjes die hydrofoils hebben, het lijkt ons gewoon subliem om weer eens een werkende hydrofoil te ontwerpen,

als rompvorm hebben we gekozen voor een verkorte V70 romp (die van Francesco Bussi) vooral omdat deze makkelijk in plane komt, en we hebben er voor gekozen de breedte te houden aangezien er met hydrofoils niet met een kiel+bulb gevaren wordt en daardoor breed moet zijn om enigzins stabiel te varen,

we hebben al berekend dat de foils ongeveer 1100g lift hebben, bij een simpele dubbele T configuratie met 2 foils van 300*30mm, mits de boot dus onder dit gewicht blijft, de weerstand van de foils zijn hierbij al meegenomen, dit bij een rompsnelheid van 1m/s, de foils hopen we te kunnen uitrusten met trim tabs, echter had ik het idee om deze tabs te besturen door middel van een gyro (uit de helikopter wereld) de begeleiding buigt zich er nog over maar dit wordt ws niet toegestaan,

de stabiliteit hopen we te halen uit een verplaatsbaar gewicht op de romp richting loef,

de voorwaartse kracht hopen we te behalen met een aerorig, we hebben hier nog niet definitief voor gekozen, maar is tot nu toe wel onze favoriet als men kijkt naar bedieningsgemak (slechts 1 servo nodig, zie eisen boot) en daarnaast super efficiënt, ook op halve wind,

elke tip alsmede opbouwende kritiek zullen wij, als niet-ervaringsdeskundigen, met open armen ontvangen,

dan blijven er voorlopig voor mij nog 2 vraagjes over;

- wat weegt een met carbon ingelegde romp van 90cm?

- zijn hier nog ervaringsdeskundigen aanwezig mbt Hydrofoils(wij hebben slechts de beschikking tot de theorie)?

- Hoe en hoe snel zou een verplaatsbaar gewicht van plusminus 200-300 g door 1 servo verplaatskunnen worden van 10cm buiten de romp aan loef naar 10cm buiten de romp naar lij(plusminus 50cm!)

dan als laatste wat bouwfoto's van vandaag en gister, styropur zie ik je denken? Heeft zo zijn nut

mvg Kars

 

Ambitieus project hydrofoils onder een mono hull, ga dit zeker volgen succes.

Je trimtabs , idem voor je ballast gewicht electronisch controleren zal wel nodig zijn . Op dit filmje gebeurd de voorste trimtab met een voeler die vooraan aan de boeg hangt YouTube - Kanaal van ISOLA2RJ

 

Hallo Kars,

De foiler op het filmpje heeft een extreem smalle romp, jullie willen een brede bak uit het water tillen, daar zie ik nog wel een 'probleempje' vanwege het feit dat het water niet op schaal is en verhoudingsgewijs dus 'dikker' dan in een 1:1 situatie.
Met andere woorden de weerstand van romp en draagvleugel zou wel eens te groot kunnen blijken, de tijd zal het leren...

Op het filmpje kun je ook ziet dat er constant input van de zeiler nodig is om de boel overeind en op snelheid te houden, daarvoor heb je sterke en snelle servo's nodig én een microprocessorgestuurde besturing, zodat je als 'stuurman aan de wal' alleen het roer en de stand van het zeil hoeft te besturen.

Ik ga dit topic volgen, eens kijken hoe jullie één en ander oplossen.

Groeten, Jan.

 

Leuk project!

Voor de stabilisering zou je een heli-giro dwars in kunnen bouwen, of een "lageregler" zoals wij die in de duikboten gebruiken. Ik heb zo'n regelaar ook wel eens in een zeilboot zonder loodkiel gezien, om een loden poppetje meer of minder buitenboord te laten hangen om zo de boel rechtop te houden.

Als je hier geen electronische hulpmiddelen aan boord mag gaan gebruiken wordt het echt een hele uitdaging om het zaakje stabiel te gaan krijgen zodra hij op de hydrofoils gaat varen. Puur op oog-hand coördinatie zou theoretisch moeten kunnen, maar dan moet je wel iemand aan de knuppels hebben met een super snelle reactietijd!

Ik denk dat je aan een combinatie moet denken van gewicht verplaatsen plus de schoot vieren/aanhalen. Zo houd de echte de boel ook in balans. Probleem met die T-foils is dat als ze scheef in het water gaan je ook meteen een bocht gaat maken. Je zult die foils echt horizontaal moeten kunnen houden.

 

WOW!

Ambitieus project, dit ga ik zeker volgen!

Je hebt het over T-foils, maar waarom geen V-foils?
Die hebben (als ik het juist heb) een stabiliserend vermogen.
Wanneer je schip zijwaarts wordt geduwd (door de wind) zal die foil dieper in het water worden geduwd waardoor er een grotere opwaartse kracht ontstaat. Scheelt (in mijn optiek) een deel van een gewichtsverplaatsing.

Kijk maar eens naar de Hydroptere:


In ieder geval: Succes!

Wim

 

(Even een abo genomen)

 

Leuk mannen de reacties, en bedankt voor de tips,

De Moth is zeker 1 een van onze voorbeelden, die heeft een vrij simpele foil, echter is de boot vrijwel onbestuurbaar zonder het gewicht van de zeiler, wij hopen daarom nog extra stabiliteit te winnen dmv een bredere romp,

de hydroptere is uiteraard ook langsgekomen, inderdaad heeft hij zelfrichtende eigenschappen, naarmate de ene foil meer in het water komt krijgt hij een groter richtend moment, probleem bij deze foils is dat onze boot maar max 30cm breed mag zijn, en de oppervlakte van foils die je overhoud om schuin onder de boot te steken wordt dan vrij weinig,

Daarnaast hebben wij 2 lucht en ruimtevaarders aan boord, en aan een standaard vleugel+kiel valt onder water wel te rekenen, de schuinlopende foil is nog niet vaak toegepast en hebben wij dan ook nog geen theoretische omschrijving kunnen vinden waaraan te rekenen valt,

andere inspiratiebron is de Explorius, hetzij een prototype die waarschijnlijk nooit zal kunnen varen, mooie toekomstmuziek is het zeker,

Weet een van de ervaringsdeskundige toevallig hoe zwaar een carbon gelamineerde romp weegt? Wij zijn er op dit moment mee bezig de romp te vacuum trekken uit PETG, deze romp zal om en nabij de 160gr wegen, afhankelijk of het model niet gaat inscheuren :wink:

mvg Kars

ps, wedstrijdregelement en foto's van afgelopen jaren zijn hier te vinden, zo'n 10 bootjes per jaar, sommige mooier dan anderen :wink: www.marin.nl/zeilwedstrijd.htm

 

Hallo Kars,

Ik heb de link even gelezen en het viel me op dat er gesproken wordt over een 'voorgeschreven afstandsbedieningsset'.
Er wordt echter niet aangegeven over welke specificaties deze set beschikt, dat lijkt me toch van belang; stel dat je functies wilt aansturen waarvoor de set niet geschikt is, dan moet je ontwerp daar op aangepast worden...

Groeten, Jan.

 

Sorry,

niet over de breedte nagedacht.

Als het over de (beperkte) breedte gaat is de Windrider Rave ook geen optie, maar deze heeft wellicht een interessant idee om de foils te sturen.

Wim

 

Mijn duit in het zakje:
Een "Lageregler" of een ander soort electronische stabilisator zal vrijwel onmisbaar zijn; zoals Lex aangeeft: als je die niet aan boord hebt, heb je een schipper met extreem goede reflexen nodig.
En aangezien je tijdens de vaart niet aan boord staat (een 1:1-zeiler vaart met zijn/haar (pardon) kont, oftewel hij/zij voelt wat er gebeurd) is een snelle reactie op de krachten die op je model inwerken van essentieel belang.

Veel sterkte, en evenveel succes toegewenst!

 

koolstof romp: oppervlakte *gewicht van doek+ 30% daarvan aan hars.

oppervlakte is ongeveer .4*.9, gewicht van doek, 250 gram, 75 gram hars.
dan zit je op ongeveer 117 gram, met 50 grams glasvlies en 200 grams koolstofweefsel, in het meest ideale scenario.

Denk ook eens aan een stel c-foils, eventueel doorgetrokken tot een ovaal. Geeft veel lift, en net als de foils van de Hydroptere zelfstabiliserend.

(site van tom speer al gevonden? ook op boatdesign.net een interessant(en erg groot) topic over hydrofoils)

 

helaas is een van de eisen dat het een monohull moet zijn, de stabiliteit van de Windrider Rave gaat niet op voor onze boot, wel zie je dat bij de windrider ook al trimtabs aanwezig zijn, waarschijnlijk omdat hij vrij smal is, iets wat er bij ons zeker in zou moeten komen,

inderdaad is een foil met een gekromd 'vleugel' onder water een van de opties waar wij aan denken, echter zijn wij bang dat het oppervlakte wat daadwerkelijk voor lift zorgt niet voldoende zal zijn, op dit moment zouden we in theorie voldoende hebben aan 2 foils van 30*3,

Maandag gaan we een uitgebreide berekening doen naar de weerstand van de romp en de foils,

tevens hebben we een back-up plan, zonder foils met een klein zwaard, en wat extra verplaatsbaar gewicht hebben we een skiff :wink:

bij het verplaatsbaar gewicht hebben wij nog vraagtekens over de snelheid hiervan, hebben jullie ideeen hoe het gewicht over plusminus 40cm verplaatst kan worden?

Wij willen de trimtabs/verplaatsbaar gewicht eventueel mechanisch te laten gebeuren, besturing wordt ook volgens ons vrij lastig (2 man besturing is ook een optie, maar dan nog hebben we er niet veel vertrouwen in) we zijn aan het bedenken hoe de boot mechanisch deze 2 stabiliserende onderdelen kan bedienen,

de lagerregler lijkt hiervoor ideaal, echter zitten de kosten van dit hulpmiddel niet in ons budget, heeft er iemand ideeen hoe we dit zelf kunnen fabriceren? Is er bij conrad niet een soortgelijk apparaat verkrijgbaar, of eventueel ergens tekeningen? We zijn zeer geinteresseerd,

Hier de vorderingen van vandaag, maandag hopen we de vorm af te schuren(hopelijk verdwijnen die spanten enigzins, anders wordt het achteraf ook nog geschuur), even kijken of we die en diep te trekken/vacuumvormen, dit wordt erg spannend, we hebben weinig materiaal aan alle kanten, terwijl de boeg toch +/-8cm diep steekt, kans dus dat hij hier door gaat scheuren, hopelijk niet, plaat kost 50Eu de vierkante meter (PETg 3mm) (ja de romp wordt hopelijk transparant) dit weegt 160g, komt dus enigzins in de buurt van de carbon variant, na het vacuum vormen gaan we kijken of we voor de transparantie vorm gaan, of deze als mal gebruiken voor een laminaat met koolstof,








lekker aan het poseren

 

Hallo Kars,

Een lageregler zul je bij Conrad niet vinden. 90% van de duikbootvaarders gebruikt ze van Norbert Brüggen. Eventueel zou je ook een heli-gyro kunnen gebruiken, Conrad heeft die voor 30-40 euro.

Die 40 cm van het gewicht zijn van uiterst bakboord naar uiterst stuurboord? Dan praat je over 20cm slag naar beide zijden. Ik schat dat die 20cm binnen 1 seconde gehaald moeten worden omdat het anders te traag zal reageren. Met een stevig servo, een geleiderail en een hevelsysteem om de slag van rond naar lineair te brengen zou het moeten lukken. Denk aan een de "krukas-drijfstang-zuiger" opstelling.

De trimtabs voor de vaarhoogte zou ik met een voeler voor de eerste vleugel doen, net als de echte dat doen. Die dan trimtabs op diezelfde voorste vleugel laten bedienen, die bepaalt dan de hoogte, de achterste vleugel volgt vanzelf. Als de boot lager gaat varen wordt de voeler meer naar de romp gedrukt en moet dan de trimtabs meer naar beneden drukken. Vaar je te hoog gaat de voeler verder van de romp af en stuurt de tabs dan naar omhoog.

Maar even als opmerking, alles wat wij hier melden is theoretisch. Voor zover ik weet is er nog geen varende RC modelzeiboot met draagvleugels. Maar een beetje experimenteren zal jullie daar op de TU niet vreemd zijn Maar ik hoop dat er wel enig budget beschikbaar is, alles voor weinig zal nog een extra uitdaging erbij worden ....

 

Hallo Kars,

Als de schuimkern alleen door een laagje vulmiddel in model wordt gebracht, is 'ie voor weinig anders geschikt dan het opbrengen van een aantal lagen epoxy en glasweefsel.

Als je je huiswerk hebt gedaan op vacuumvormen, dan weet je dan de vormen daarvoor massief van hout/MDF/aluminium zijn om de krachten van het vacuum op te kunnen vangen.

Ik vrees dat jullie schuimkern dit geweld niet zal kunnen weerstaan, mede omdat de plaat PET, naast 3 mm dik, ook nog heet zal zijn.
De vacuumgetrokken rompen van ABS zijn over het algemeen dunner en gemaakt van plaat, die op de kritische plaatsen (de boeg in jullie geval) dikker is uitgevoerd om een te kleine laagdikte te vermijden.

Hebben jullie met het vacuumvormen over een schuimkern al proefjes gedaan?

Groeten, Jan.

 

Als je weerstand berekeningen doet hou er dan wel rekening mee dat bij een schaalmodel bijna alle stroming laminair verloopt, daarom dat bij een schaalmodel de romp opzettelijk ruw word gemaakt om de stroming turbulent te maken en zo de waardes van een 1/1 schip dichter te benaderen

 

Will do! Schalen heeft inderdaad helemaal geen zin, maar de weerstand bij een schip op ware grootte is ook niet iets waarin we geinteresseerd zijn

 

Toch een kleine correctie Lex
Er zijn al RC zeilboten met foils hoor!
Een voorbeeld (wel een tri, maar verder zoeken loont vast wel)



Er is een productie hydrofoil modelzeilboot geweest: Microsail F3, maar de site bestaat niet meer.
Misschien nuttig wat research te doen?

Misschien nog een nuttige animatie:



Wim

 

Hoi Wim,

Ziet er wel naar uit ja! Nederig erken ik mijn ongelijk .. Het ding vaart ook nog mooi stabiel zo te zien. Maar met twee T-vleugels wordt nog heel andere koek.

 

een voeler is zeker een idee, ik zal het er nog eens over hebben, maar het is zeker al langsgekomen,

2x vacuum vormen met deze romp van schuim(styropur, geen piepschuim oid) zal zeker geen probleem zijn, zoals jullie misschien hebben gezien is tevens het vrijboord vrij hoog, wat onvermijdelijke oneffenheden aan de zijkanten van de romp makkelijk weg te knippen valt, alleen de punt is een probleem, mocht het doorscheuren maken we de punt apart,

over het budget, tsja, dat is er zeker, gelukkig vallen de servo's/ontvanger/zender daarbuiten, accu ed de rest moet nog wel daaruit betaald worden, wat denken jullie, 800mah voldoende voor een dagje zeilen met max 4 servo's? Voor servo's hebben we de keuze uit normale servo's (3001 oid) micro servo's, en winch servo, zelf dacht ik aan 1 winch voor de zeilen (aerorig), 1 micro voor roer, 1 micro voor trimtabs, een normaal voor verplaatsbaar gewicht, wat denken jullie?

maar we zijn er al uit dat we ook enigzins een bedrag uit eigen portomonnee kunnen/moeten betalen om het project enig kans van slagen te geven,

zender is een 'zeer standaard' 4 kanaals, dus geen mix mogelijkheden oid, enkel de mogelijkheid tot de besturing van 4 servo's, vandaar dat een gyro ook niet mogelijk is, een 'lagerregler' is voor zover ik heb gezien dan wel toepasbaar, valt alleen niet in bovengenoemde budget(niet toevallig iemand eentje tweedehands? :wink: ), daarom zijn wij genoodzaakt enigzins mechanische oplossingen te bedenken, waaronder een voeler, en eventueel nog een 'waterpas' voor eventuele trimtabs rolbewegingen en natuurlijk het verplaatsbaar gewicht, voor de stabiliteit,

morgen heb ik vrij, maandag gaan we weer lekker verder, ik zie ook dat een groepsgenootje zich speciaal heeft aangemeld, voor vragen over mallen schuren/vijlen/raspen kun je bij hem zeker terecht!

grt Kars

 

nog even ter inspiratie, dit niet nader toegelicht ontwerp, werkend? probably not,