PWC (Jetski) Eigenbau

[Teamdevel]

Zuerst mal Hallo an alle!
Ich würde mir gern ein PWC also „Personal Water Craft“ bauen…
Idee schwirrt mir schon eine Weile im Kopf herum…
Bin beruflich Informatiker bei einer österreichischen Firma aber habe ein recht handwerkliches Geschick…
von Go-Cart bauen, quad auf elektr. antrieb umbau, gfk Verarbeitung alles schon gehabt.


Also es sollte mit Elektromotor (max. 4kw, 6ps) betrieben werden. Jet pumpe kommt bei dieser Leistung ja nicht in Frage.
Hab mir zwei trolling Motoren gekauft jeweils einer mit 1500 Watt (ca. 100lbs) Leistung.
Bei den Motoren hab ich den Schaft rausgedreht und mir eigene Halterungen aus v2a geschweißt. (Jetzt sind es Flanschmotoren)
Die Sollten an den Rumpf unten dran.
Verbrennungsmotoren kommen nicht in Frage! Es sollen auch die Kids in der Familie fahren können, deshalb die max. 4kw Leistung.



Also mir ist klar, das ich mit dieser Leistung wahrscheinlich, nicht ins gleiten komme.
Darum geht’s mir eigentlich auch nicht. Ich will keine Performance Kiste, sondern ich sag immer FWC (Fun Water Craft) dazu.

Wo ich Leistung mäßig hin will wäre das.
http://www.youtube.com/watch?v=1Ew7QmvEQeI

Aber optisch sollte es eher in Richtung Jet Ski gehen, also ich will nicht „darin“ sondern „darauf“ sitzen.


Jetzt bräuchte ich Hilfe von euch Profis!?
Hab so gut wie keine Erfahrungen mit Boots rümpfen…
Ich gehe von einem Gesamt Gewicht von ca. 200kg aus…
50kg ca. der schwimmkörper
50kg ca. die Akkus
20kg ca. Motoren und Technik.
80kg ca. Fahrer


Der Rumpf sollte so ca. 2.8m lang, 1m breit und 20cm hoch werden.
Eintauchtiefe wäre dann wen ich richtig gerechnet hab:
Masse = (200kg * 1000) 200000g
Tiefe 7,15cm = (Masse / (Länge * Breite) * (1,0 g/cm³))


Die Frage ist jetzt wie viel „V“ (Kimmung) sollte der Rumpf haben das er stabil genug im Wasser liegt
aber nicht zum Verdränger wird… und wie viel grad sollte er vorne ansteigen???
Und natürlich die Gewichtsverteilung, sollten die Akkus eher weiter vorne oder direkt unter mir sein wegen Volumenschwerpunkt???


Fragen über Fragen, hoffe ihr könnt mir dabei helfen!?
Vielen Dank schon mal an alle!


grüsse
Andreas

[Seestern]

Guck Dir mal das Teil hier an:
http://www.klima4u.de/galerie/thumbnails.php?album=6

Die gibts immer mal wieder, zum Teil auch die Formen. In unserem Fall haben wir uns zu dritt die Form gekauft, Olli hat das Teil dann gebaut und laminiert. hat übrigens 2,90m Länge.
50kg für den Rumpf ist seeeehr knapp, denn als Selbstbauer musst Du immer auf der vorsichtigen Seite vom Material bleiben.

Jimbob lässt sich mit vier Mann zur Not tragen, also geschätzt 150kg inkl. 28PS Yamaha Zweitakter.

[agypter1990]

Wie wäre es mit einem Rumpf ohne Motor??

Klick (PaidLink)

[Teamdevel]

@Seestern

Ah, hab mir gerade erst gestern Jimbob angesehn.
Gefällt mir gut!
Darf ich Fragen wie hoch der Rumpf also die untere Schale ist?

Aber fertige form will ich eigentlich nicht benutzen.
Da ich dann eigentlich nichts optimieren kann!

@agypter1990

Die Umbau arbeiten würden wahrscheinlich gleich viel Arbeit in Anspruch nehmen…


Aber danke für eure Hilfe!
Andreas

[Dicke Lippe]

Zitat von Teamdevel

... Es sollen auch die Kids in der Familie fahren können, deshalb die max. 4kw Leistung.
...

Wie alt sind sie denn und wo wohnst du, bzw. wo ist denn euer Revier.

[Teamdevel]

Hallo Gregor

Bin in Österreich, Kärnten zuhause da gibt’s viele Seen.
Kinder meiner Schwester sind zwischen 8 und 12 Jahre.
Grüße

[Luftschiffer]

Hallo Andreas,

Die Idee finde ich gut ,aber das Antriebs-Konzept so nicht wirklich schlüssig.

Wenn dein Rumpf 2,80 m Länge hat und Du nicht ins Gleiten kommen willst, wird die maximale Geschwindigkeit deutlich unter 10 km/h liegen.
Dafür sind 3-4 kW die absolute Energieverschwendung.
Dann lieber ein 5m Kajak, das erreicht 10 km/h mit einem Antrieb von wenigen 100 Watt Eingangsleistung. Siehe http://www.torqeedo.com/produkte/ult...ight-403-daten

Die Trolling-Motoren eignen sich prinzipbedingt nur für niedrige Geschwindigkeiten und haben allein schon von der Propeller-Anpassung her einen eher niedrigen Wirkungsgrad.

Der Elektroantrieb von Fahrzeugen ist mittlerweile für viele Anwendungen praxistauglich, aber für schlechte Energieausnutzung besteht bei der geringen Energiedichte der Akkus wenig Spielraum.

Ich würde entweder bei einem Dinghi mit Trolling-Motor bleiben. Das kann ein 8-jähriges Kind schon relativ gefahrlos fahren, und es hat genug Zuladung für 2-4 Personen. Dafür genügt einer der Trolling-Motoren, die Du bereits hast.

Oder einen flotten Einsitzer mit 2-4 kW, der auf Speed ausgelegt ist. Damit sollte bei leichtem Boot locker Gleitfahrt drin sein.
Bleiakkus sind dafür aber eher ungeeignet.

Eine perfekte Basis dafür dürfte so ein Boot sein:
http://www.clcboats.com/shop/boats/p...ass-racer.html
Das Boot ist für 6-8 PS Spritmotoren ausgelegt und erreicht damit über 30 km/h.

Mit einem 2kW Torqueedo Außenborder und der Standard Lithium-Batterie wiegt der komplette Antrieb knapp 40kg. Der Bootsrumpf liegt bei 30kg. Mit 80 kg Fahrer liegst Du bei nur 150 kg Gesamtmasse. Mit dem Speed-Propeller sollte das Teil gut ins Gleiten kommen.

Mit 4kW Torqueedo und selbst zusammengestellten Lithium-Akkus (50V 50Ah) müsste so ein Teil bei Rennen sogar die 8PS Spritkonkurrenz locker versägen.
Diese Motoren und Akkus sind natürlich nicht billig. Aber ich fürchte, da gibts sonst nix Passendes Vergleichbares am Markt.

Wenn ich es mir genau überlege, wäre so eine Rennklasse mit Elektroantrieb genau das Richtige, um Jugendliche auf den oberbayrischen Seen für den Wassersport zu begeistern. Sozusagen die motorisierte Version des Optimisten. Genug Papas mit ausreichend gefülltem Geldbeutel und mindestens einen geeigneten Sponsor gibts ja hier auch.

Gruß,
Martin

[Teamdevel]

Hallo Martin
Vielen Dank für deine Tipps.

Ich glaube ich hab mich mit „nicht ins gleiten kommen“ etwas falsch ausgedrückt.
Es wäre natürlich Klasse wen ich das hinbekommen würde!

Ich meinte damit dass es mir nicht nur um Geschwindigkeit geht.
Dass die Trolling Motoren eigentlich nicht für hohe Geschwindigkeiten gedacht sind,
spuckt mir natürlich auch im Kopf herum, da sie ja viel weniger RPM erzeugen als ein verbrennugsmotor.
Daher will ich auch kein Gefährt nachbauen sondern selber ein Konzept erarbeiten.

Zu den Akkus, zuerst verwende ich AGM GEL Akkus.
Wen das Projekt weiter vortgeschritten ist würde ich gerne auf
LiFePO4 umsteigen.


Propeller werde ich natürlich so viele wie möglich testen. Z.B.
A High Performance propeller designed for electric trolling motors.

Meinst du, der Rumpf sollte so flach wie möglich sein!?
Umso weniger Reibung.

Grüße und Danke
Andreas

[Luftschiffer]

Hallo Andreas,

Es wäre natürlich Klasse wenn ich das hinbekommen würde!

Dazu fällt mir nur Meister Yoda ein. "Tue es oder tue es nicht. Es gibt kein Versuchen!"

Noch mal: Mit Elektroantrieb hast Du keine Leistung zu verschenken. Fehlanpassung und ungeeignete Komponenten solltest Du von vornherein vermeiden.
Entweder Du legst das Boot als Gleiter oder als Verdränger aus. Der Antrieb muss dann dazu passen. Einen Propeller wählt man nach projektierter Fahrtgeschwindigkeit, Motordrehzahl und -leistung. Praxistests dienen dann der Feinabstimmung (Bei Trolling-Motoren gegenstandslos, weil überhaupt nur je ein Propellertyp für "Schleichfahrt" angeboten wird).

Natürlich kannst Du das Boot komplett selbst konstruieren. Ich persönlich würde mangels Erfahrung auf diesem Gebiet erst mal ein funktionierendes Design als Starthilfe hernehmen. Einfach weil ich meiner begrenzten Lebensspanne vorhersehbare Misserfolge vermeiden möchte. Kleine Änderungen sind ok. Wenn das vorhandene Design z.B. 20% zu wenig Zuladung hat, mache ich die Abmessungen eben 6-7% größer.

Mal allgemein zur Rumpfform: Flachere Rumpfunterseite gibt beim Gleiten weniger Leistungsbedarf, aber in Kurven "rutscht dir der Arsch weg" und Wellen verursachen harte Schläge.
Flaches Vorschiff ergibt ebenfalls weniger Leistungsbedarf, führt in Wellen aber schlimmstenfalls zu gefährlichem Unterschneiden.
Mehr V macht mehr Oberfläche und tieferes Eintauchen, dadurch langsamer, aber das Boot legt sich besser in die Kurve (wenn die Schwerpunktlage passt).
Auslegung als Gleiter ergibt generell stark erhöhten Leistungsbedarf bei mittlerer Verdrängerfahrt.
Auslegung als Verdränger verhindert Gleitfahrt und ergibt "Schallmauer" Rumpfgeschwindigkeit, außer Du baust einen extrem schmalen schlanken Rumpf wie beim Kajak.

Der Hauptgrund, warum Trollingmotoren nicht für schnellere Boote taugen, ist nicht die Drehzahl, sondern der Motorgondel-Durchmesser.
Für mehr Speed brauchst Du einen kleineren Propeller mit mehr Steigung. Dabei wirkt sich der Motor mit seiner Oberflächenreibung zunehmend negativ auf den Gesamt-Wirkungsgrad aus. Die fetten Motorgondeln bei den typischen Trolling-Antrieben sind anscheinend nötig, weil man billige Elektromotore mit Ferritmagneten verbaut. Und vermutlich auch, um die hohe Verlustwärme bei den relativ niedrigen Wirkungsgraden noch abführen zu können. Sarkastisch ausgedrückt, sind deine 1,5 kW Trollingantriebe im ungünstigen Fall fast schon Tauchsieder mit Antriebsfunktion.
Der 4kW Torqueedo dreht bei Nennleistung nur 1300 U/min. Es gibt zwei Propeller, für den Betriebspunkt 19 km/h und für 30 km/h bei 4kW Leistungsaufnahme. Das geht also.

Mal grob über den Daumen: 20 km/h sind ca. 5,6 m/s. Bei z.B. 2000 Umdrehungen pro Minute und angenommenen 10% Schlupf brauchst Du einen Prop mit ca. 185 mm Steigung.
Bitte finde doch mal für deine Trolling-Motoren die Drehzahl bei Nennleistung sowie Propellerdurchmesser und -steigung heraus. Den Durchmesser kannst Du sehr leicht messen. Für die Steigung miss bitte bei einem definierten Durchmesser (z.B. 5 cm von der Blattspitze Richtung Nabe) den Steigungswinkel. Dann mit Durchmesser (da wo Du den Winkel gemessen hast, und NICHT den Propeller-Durchmesser nehmen!) mal Pi mal Tangens Alpha die Steigung berechnen.

Außerdem schau bitte mal nach, on Du Informationen zum Motorwirkungsgrad findest und ob die angegebenen 1,5 kW die Eingangsleistung, die mechanische Wellenleistung oder die Antriebsleistung im Auslegungspunkt sind. Für deine Antwort habe ich schon eine Vermutung...

Wenn Du gut ins Gleiten kommen willst, sind schwere Bleiakkus sehr nachteilig. 10% mehr Bootsgewicht bringen da wohl deutlich mehr als 10% erhöhten Leistungsbedarf. Und Bleiakkus solltest Du nicht nahezu leerfahren, weil dann die mögliche Zyklenzahl stark sinkt. Mehr als 50% sind auch bei "zyklenfesten" Batterien zunehmend schädlich. Also zusätzlich Überkapazität 'rumschleppen. Und auch bezahlen!
Ich glaube nicht, dass derzeit irgendwelche Elektroboote als Gleiter kommerziell verkauft werden, die mit Bleiakkus ausgerüstet sind.
Da würde ich einfach mal der Erfahrung der Profis vertrauen.

Also nochmal: Trolling-Motor + Bleiakku = gemütliches Rumschippern und schwerer Kahn, den man nur per Bootsanhänger und Slipanlage händeln sollte. Wenn's fetzen soll: kompakte elektronisch kommutierte Antriebe und leichtere Akkutechnik wählen.

Rumpfform jeweils passend zur Geschwindigkeit.
Wenn nicht konsequent als Gleiter ausgelegt und betrieben, ist ein 2,80 m Boot eine "lahme Ente" oder frisst die Batterie in Nullkommanix leer.

Ach noch was: Wenn ich hier ständig eine Firma aus Starnberg als Referenz nenne, dann deshalb, weil die technisch ziemlich viel richtig machen. Ich kenn von denen (noch) niemand persönlich und die zahlen mir auch nix dafür.

Gruß,
Martin

[Dicke Lippe]

Ideal für deine Zwecke ist eigentlich das derzeit von mir gefahrene Boot, ein
Himmelein junior. Der Rumpf ist flach, läuft leicht, gefällt gerade Kindern und
wäre für Elektro ideal. (Meine Herzdame hat sich in dieser Richtung ausge-
sprochen, aber nach einer kurzen Recherche war mir das zu kostenintensiv ).
Aber die Möglichkeiten mit dem Boot im Bereich Gewichtstrimm zu spielen sind
Klasse, die Form ist hübsch und der Rumpf auch gerade für Pod-Antriebe schön
geeignet.

Petra verkauft gerade Ihres. Dann hast du auch schon einen passenden Trailer
dabei und für den Benziner bekommst du auch noch ein paar Euro...

[Teamdevel]

@Luftschiffer
Danke für deine Informationen.
Werde ich natürlich versuchen alles zu berücksichtigen!

Grüße
Andreas

[Teamdevel]

Hallo an Alle.
Ich schreib hier mal mit für alle die das Thema interessiert.

Mein aktueller Stand ist, das ich mir nochmal das Antriebskonzept durchdenke.
Dabei kamen mir immer wieder die Jet-Antriebe in den Sinn.

Aber dadurch dass die Jet-Pumpen in den Jet Skis und Jetbooten enormes Gewicht
haben und erst aber einer gewissen Leistung (150 PS >)
effizient sind, hab ich dieses Konzept immer ausgeschlossen.

Bis gestern, da hab ich mir gedacht dafür müsste es ja eine Lösung geben.
Gibt es, Surfboards und Kajaks mit Jet-Antrieb. Und hab auch einen Hersteller bei uns in der Nähe gefunden.
Aquanami, ist in Kroatien.

Die haben eine Jet-Pumpe die für 6 bis 10 PS ausgelegt ist.
Mit einem guten bürsten Losen Motor müsste das eigentlich funktionieren.
Leider sind die Antriebe richtig teuer aber was Solls

Auf dem Bild seht ihr die Komponenten eines Kajaks
von Aquanami mit Jet antrieb.
Und hier noch ein Video dazu.

Was denkt ihr dazu?

Grüße
Andreas

[Baja by Fountain]

Dan Markovic ist der Importeur von Aquanami was früher mal Surfango gewesen ist und mit denen ich recht stark verbunden war.
Schau mal bei uns in Ljubljana rein, wir bauen dort eine eigene verschärftere Version...
Auch haben wir bereits eine E-Version unseres JetRiders im Versuch laufen.
Aber die Pumpe (Jetdrive) braucht min. 6000 rpm um diese effektiv laufen zu lassen, bzw den entsprechenden Druck zu erzeugen.
Wir haben z.B. mit einem wassergekühlten 48Volt 5Kw Motor der 3600 rpm machte, gerade mal 8-10 knt. erreicht...

Hier ein Video unseres XL300: http://www.youtube.com/watch?v=saB7dHutM6U
und hier unser GTR mit Wankelmotor: http://www.youtube.com/watch?v=Wb70KiS63jQ leider noch auf 5000 rpm gedrosselt.

[Teamdevel]

Ja genau mit Dan Markovic hab ich mich heute unterhalten!
Habt ihr das mit Gleich- oder Wechselstrom Motoren versucht.
Ich weiß hört sich komisch an, aber ein bar Kollegen von mir machen gerade versuche mit den
Getrieben von Winkelschleifern und man glaubt gar nicht was die für Leistung bringen!

Verkauft ihr eure Pumpe auch einzeln?

grüße
Andreas

[Baja by Fountain]

Gleichstrommotore haben wir laufen.
Die Übungen und Tests auf der Werkbank sehen immer recht gut aus.
Aber glaube mir, in der Realität im Wasser ist alles anders...

[Dicke Lippe]

Zitat von Teamdevel

...

Verkauft ihr eure Pumpe auch einzeln?

...

Interessiert mich auch, ebenso wie die zugehörigen Preise.

Gerne auch als Einheit mit Motor.

[Baja by Fountain]

Die JetDrives kosten so wie auf den Bildern zu sehen 890 EUR
Wir haben zusätzlich 2 Rideplate's die als Kühler ausgelegt sind, eins mit 420ml Inhalt und das andere mit 1.200ml.

[Baja by Fountain]

Was ich noch sagen muß:
Wir verwenden nur seewasserfestes Aluminium.
Alle Schrauben, Muttern und Lager aus A4 nicht wie bei den Chinesen (Aquanami) aus A2 welches nach 2 mal Salzwasser schön braun wird.
Unser Impeller ist aus Titan, gefertigt von AKRAPOVIC der auch die F1 beliefert!

[Luftschiffer]

Die Übungen und Tests auf der Werkbank sehen immer recht gut aus.
Aber glaube mir, in der Realität im Wasser ist alles anders...

Wenn Theorie und Praxis nicht übereinstimmen, war die Theorie falsch oder unvollständig.

Jeder Schiffsantrieb unterliegt denselben physikalischen Gesetzen.
Die nutzbare Vortriebs-Energie ist immer gleich Schubkraft mal Fahrtgeschwindigkeit.

In einem Boot bei Tempo 0 ist der Vortriebs-Wirkungsgrad daher immer exakt 0%, egal wieviel Schub der Antrieb leifert.

Einen Schiffsantrieb muss man so abstimmen (übrigens genau wie auch jeden Flugzeugantrieb) , dass möglichst wenig Reibung auftritt und möglichst wenig Energie in den Schubstrahl gesteckt wird. Daher ist es zum Erreichen einer bestimmten Schubkraft meist günstiger, viel Masse um einen kleinen Betrag zu beschleunigen statt wenig Masse um einen großen Betrag. Das ist übrigens alles noch ganz einfache Physik.
Nachtrag: Näherungsweise kann man sich die Verluste auch als Propellersschlupf vorstellen.

Der optimale Wirkungsgrad eines Jetantriebs wird im Boot unter Fahrtbedingungen erst bei höheren Geschwindigkeiten erreicht. Mit einem zu schwachen Elektroantrieb kommt man erst gar nicht da hin.
Ich halte daher elektrisache Jets in Fahrzeugen momentan nur dort für sinnvoll, wo man sehr hohe Leistung für ziemlich kurze Zeit benötigt.

Gruß,
Martin

[Teamdevel]

Die Umrechnung von Schubkraft auf Geschwindigkeit
setzt meiner Einschätzung nach eine gehörige Portion
Fachwissen in der Strömungslehre voraus und ich bezweifle,
dass man das mit einer einfachen Formel ausrechnen kann.
Höchstens über eine Näherungsformel.

Was da alles zu beachten ist.
Rumpfform, Strömungswiderstand, Oberflächenbeschaffenheit,
Geschwindigkeitsabhängige Gegenkraft usw.

Da geh ich doch lieber zu meinem Pool und teste mal.
Aber zumindest einige Werte sollte man schon haben.

grüße
Andreas

[Teamdevel]

Wen wir schon bei dem elektroantrieben sind, könnt ihr euch
Noch das "Kymera Jet Board" ansehen.

Die Daten von dem Board laut Website.

48lbs (Aprox) Only 29lbs~ with battery removed!
76"x 24"x 9" Overall size
Super Durable Roto-Molded Hull (As used in White Water Kayaks)
Note* The Polyurethane Hull Will Not Be Painted, But Will Have Graphics
Swappable 1000wh Lithium Polymer Battery Pack Included (300 ~400 cycles average with proper charging)
2,000w Peak 1,000w RMS Brushless Motor (For Nearly Zero Maintenance and silent operation)


Und das für $1,925.00 ...
Keine Ahnung wie er das mit den Daten hinbekommen hat.
Aber umsonst hat er nicht jahrelang geforscht.

[Luftschiffer]

Hallo Andreas,

Da hast Du natürlich völlig Recht. Den Bootskörper habe ich erst mal gar nicht betrachtet, und die einfachen Formeln sind selbstverständlich nur Näherungsformeln.

Worum es mir ging war, dass die Energie im beschleunigten Wasserstrahl für den Bootsantrieb nicht zur Verfügung steht, also einen Verlust darstellt. Und dieser Verlust, der sich mit einfachen Formeln näherungsweise berechnen lässt, wenn Schub und Geschwindigkeit bekannt sind, ist bei vielen Auslegungen höher als die Reibungs- Drall- und Wirbelverluste zusammen. Vor allem bei Jetantrieben beim Beschleunigen aus langsamer Fahrt.

Es wäre spannend, dazu mal was von einem echten Profi zu lesen (Schiffbauingenieur mit Spezialisierung auf Antriebe). Meine Kenntnisse stammen überwiegend aus der Optimierung von Flugmodellen mit Elektroantrieb, und da gibt es sicher in Details auch Unterschiede zu Schiffsantrieben. Die Oberflächenreibung hat beim Boot beispielsweise einen anderen Stellenwert als beim Flugzeug. Kavitation ist in der Luftfahrt ebenfalls ein Fremdwort.
Obwohl, anscheinend werden autonome Tauchroboter oft und effizient mit Modellflugzeug-Luftschrauben ausgestattet...

Nachtrag: Dass Wasser eine über700fach höhere Dichte als Luft hat, ist eh klar...

Gruß,
Martin

[Baja by Fountain]

Zitat von Teamdevel

Und das für $1,925.00 ...
Keine Ahnung wie er das mit den Daten hinbekommen hat.
Aber umsonst hat er nicht jahrelang geforscht.

Der Preis stimmt nicht so ganz:

Kymera Base System - Deposit
List Price: $3,200.00
Sale Price $2,850.00
50% Deposit $1,425.00



Jason Woods hat gerade über Kickstarter Geld gesammelt um die Produktion aufzubauen....
Das dauert noch bis man welche bekommen kann.
......übrigens die Speed Videos die online sind, ...zum Teil alle mit 2-Taktmotor!

[Teamdevel]

@Luftschiffer
Das wäre natürlich klasse wen hier mehr Schiffbauingenieur
Unterwegs währen. Die Formeln können wir natürlich auch heraus suchen aber
die haben sicher ganz anderes Know-how drauf.
Aber ich bin froh dass es hier einige sehr erfahrene User gibt (Inklusive Flugzeugbau ).

@Baja by Fountain
Danke für die Info.
Ja das mit Kickstarter hab ich gelesen.
Trotzdem Respekt vor dem Herrn.

gruß
Andreas

[Andreas Heinz]

Gibt es denn schon was neues von deinem Vorhaben... Fotos etc. denn die Idee ist Klasse