Svenska ElektronikForumet

Nu var det ett bra tag sedan jag senast hade tid att visa mig här på forumet. Det blir visst
som Jimmy spådde, jag får dyka upp lite då och då med nya projekt.



Nu är det i alla fall dags igen. Det är tid för gymnasieprojekt, och det ska byggas bärplansbåt.
Det har alltid frustrerat mig att "båtar drar så mycket bränsle", vilket ju i de flesta fall är sant.
Ta en normalstor personbil med motor på 150hk, och kör några mil i 70km/h. Ta sedan en
mindre kabinbåt med 150hk och kör samma sträcka i drygt 35 knop. Bränsleförbrukningen skiljer
med omkring en faktor 10.

Om jag lyfter upp båten ur vattnet på bärplan och minskar friktion och formningsmotstånd med
kanske en faktor 10, så borde det väl innebära en viss förbättring.

Vissa säger att alla naturligtvis skulle använt bärplansbåtar idag om det nu vore så bra, och att
det således inte fungerar. Jag och vännerna tänkte i alla fall göra ett försök, så ser vi om det går.

Skolans procedurer innefattar mycket pappersvändande för loggföringens skull, men vi ändrar på
det denna gången och kör lite videoblogg. Första avsnittet är uppe:
http://hydrofoilproject.se/?p=12

Vi ska troligen använda en V-hybrid-konfiguration för bärplanen, med två förliga ytskärande plan
i V-formation, samt ett ensamt aktre icke-ytskärande plan. Här syns främre V-konfigurationen:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/c ... il_old.jpg

Många (riktiga) bilder kommer snart, jag lovar. Ingen mer utfyllnadsgrafik.

Bu eller bä, vad tycker ni?

/ Joel

edit: Länkar

Mycket intressant! Ser fram mot att se framstegen och resultat.

Ska ni ha aktiv reglering av angreppsvinkel eller ska det vara fast?

Har man ytskärande bärplan så brukar det vara fasta.

Ja, det blir fasta angreppsvinklar i meningen att vinkeln inte justeras aktivt för att hålla båten på rätt köl.
Däremot kommer vi kanske att behöva justera om dem beroende på viktfördelningen i båten, och inte minst
för provturerna när vi bestämmer den korrekta vinkeln. De blir alltså justerbara, men inte under normal färd.

Jag älskar bärplansbåtar!
Har åkt med stora ryska hydrofoils i Italien och Vietnam och varit och kollat på en Volga som ligger utanför Norrtälje (denna modell, den jag såg hette kort och gott "Ryssen" )


Det ska bli kul att följa ert projekt!

kan inget om dem, men har åkt några st, transport i grekland ut till öar, enl guiden var det gammla ryska kanalbåtar kul bygge!

Nu har vi provkört båten för att få några referensvärden på bränsleförbrukningen. Och för att ta reda på om hon flyter, och sådana detaljer...

Efter ett tändstiftsbyte går motorn bra, men jag tror ändå inte att den åstadkommer de 20 hk den är märkt med. Vi kom som mest upp i 17 knop, vilket kan jämföras med min 4,65m långa plastbåt med en nyare 20 hk tvåtaktare som gör 20 knop med två pers i båten. (Forbinan vi använder är 3,3m lång och väger mycket mindre). Vi ska undersöka detta lite mer.

Under provturerna mätte vi upp samma mängd bensin varje gång, och noterade fart och tid tills bensinen förbrukats.



Vi har filmat lite grand, detta och bilder finns här: hydrofoilproject.se/?p=34

Och så har vi registrerat domänen också, ja!



/ Joel

Nu har det gått trögt ett tag med mycket annat att stå i. Men mitt i en syndaflod av prov, läxor, utlandsjobb och annat har vi iaf. hunnit med lite grand.

Vi har funderat lite mer på typen av bärplan. Här beskrivs de olika konfigurationer vi funderat på: http://hydrofoilproject.se/wp-content/u ... drafts.pdf
Där finns även Olivers snygga skisser på båten och de olika bärplansvarianterna.

Om vi bygger V-plan blir det troligen tandem-varianten med V-plan både fram och bak, på grund av viktfördelningen i båten.
Fördelen med att bygga V-plan är att det är enkelt, men ungefär där är det slut på fördelar.
En båt med raka bärplan vars anfallsvinkel styrs aktivt kan få mycket behagligare gång i sjö - man kan styra anfallsvinkeln mer eller mindre intelligent.

Med V-plan är båtens masströghet det enda som hindrar den från att blint följa vågornas form, men med elektronisk styrning kan vi sätta ett "högpassfilter" på våghöjden och endast låta vågorna påverka anfallsvinkeln om 2*amplituden > avståndet skrov-bärplan. Är vågorna lägre än så använder vi medelvärdet av vattenytan som referens och låter båten gå i en rak linje över vågtopparna.

Det blir kul att hitta på någon metod för att reglera anfallsvinkeln. Servomotorn/dyl. behöver integreras i stöttan eftersom bärplanen ska vara uppfällbara. Jag har funderat i hydrauliska banor; det blir en väldigt simpel konstruktion i själva stöttan/bärplanet, bara en hydraulcylinder mellan bärplanet och ett fäste i stöttan. För feedback av positionen tänkte jag halleffektsensor + magnet på hydraulkolven, om det går att få tillräckligt bra noggrannhet. Någon som har erfarenhet? En sån lösning skulle iaf. bli robust och bra.

Ett elservo i stöttan känns inte lika lockande. Att få sakerna tillräckligt täta blir inte kul. I så fall vore min idé en motor som snurrar en gängstång, som gängas i och ur ett rör med invändig gänga; detta rör är fäst i bärplanet. Ställdonet skulle alltså exteriört se ut precis som hydraulcylindern. Frågan är vilket slags motor som krävs för att få tillräcklig styrka och snabbhet.

Tre ultraljudssensorer för att mäta avståndet till vattenytan - en framför varje bärplan. Nu tänker jag på den sista varianten i PDFen ovan, #5/canard-konfigurationen. Ultraljudet bör väl vara ganska straightforward.

Vi har även hunnit med att skämma ut oss lite framför kameran, för dokumentationens skull. (Ok, för att få leka i Cinelerra också. )
Videobloggen:



Vi mätte bränsleförbrukningen en gång till också, denna gången med en 15-hästare. Som vi misstänkte bor det inte 20 starka kusar i den förra motorn, utan snarare runt 15, dock med nästan dubbla bränsleförbrukningen jämfört med denna 15-hästaren. Detta lär bero på att den nya är en modernare 4-taktare, medan den gamla är en 2-taktare i starkt behov av en överhalning.
Så, nu har vi i alla fall börjat i rätt ände, om vi nu satsar på att minska en båts energiförbrukning.
Det nya värdet är ca. 0,38 L/NM @ 17kn med två personer.


Vi vägde båten också, och bestämde tyngdpunkten. Skrovet väger 125kg, totalvikten med motor och utrustning + tre passagerare blir ca. 450kg.
Jag räknade lite snabbt ut att det krävs ca. 0,36m2 bärplan för att lyfta oss, det skulle bli, på en höft:
För tandem-V: Fyra st. 1m*2dm
För canard: Ett förligt 0,8m*2dm, två akterliga 0,5m*2dm

här gäller det att vara smart för att garantera att styrningen inte ska få för sig att snabbt vinkla ner främre bärplanet i 20 knop..
ett sätt kan vara att uforma mekaniken så att den inte kan ge negativ vinkel, den ska ju alltid vara positiv,
så det värsta som kan hända då är att båten faller från bärplanshöjd och ner i vattnet, det borde inte bli lika obehagligt.

Man måste givetvis lägga stor vikt vid säkerheten, men även med en V-plansbåt kan man i princip få en lika våldsam kraschlandning om man kör på någonting och bärplanen får en negativ vinkel medan de tvingas bakåt, beroende på hur man utformat brytpinnar och sådant.
Klart är i båda fallen att man måste skydda sig mot problemen på ett vettigt sätt.

Att elektroniken ska vara redundant är ju standard i sådana här applikationer, men då bör naturligtvis även ev. hydraulik/ställdon osv. vara redundanta eftersom de rimligtvis löper lika stor risk att fallera pga. läckage eller vad som helst.

Eftersom vårt mål inte är en produktionsklar design utan snarare en prototyp, ligger vikten på personsäkerhet snarare än total driftsäkerhet. Alltså, om det visar sig att vi sparar mycket pengar eller jobb på att utelämna någon backuplösning som inte är personsäkerhetskritisk så kan det vara lämpligt att göra så.

Angående anfallsvinkeln; den exakta vinkeln (och huruvida den är positiv eller negativ) är ju egentligen oviktig här, utan det är konsekvensen därav - fall-/stighastigheten som vi är intresserade av.
Det finns intresse i att kunna ha en snabb fallhastighet för att kompensera för en djup vågdal e.dyl. - hinner man inte kompensera snabbt nog riskerar man att bärplanet skär ytan och tappar all lyftkraft, då riskerar man att få en ganska otrevlig landning i vilket fall.
Men du har rätt i att det är bra att ha ett mekaniskt stopp på den minsta resp. största vinkel man vill tillåta i drift, så får man åtminstone inga 45-graders-vinkel-störtdyk.


Harry Larsens "Talaria" är en klassiker. I något skede konverterades den från mekanisk styrning av främre bärplanet (med en arm för avkänning av vattenytan) till helelektronisk. Mycket bra inspiration för vårt alternativ #5.
Här finns lite mer info: http://www.foils.org/talaria.htm