Solarboot - Selbstbau

[Joh-Thaler-Boot]

Hallo zusammen,

nun muss ich mich auch hier mal outen und „Butter bei de Fische geben“ und mich und mein Projekt vorstellen. Mein Name ist GEORG, bin seit 10 Jahren Wahl-Berliner, habe zwischenzeitlich ein Haus gebaut, eine Frau glücklich gemacht, 2 Kinder in die Welt gesetzt und mehr als 1 Baum gepflanzt. Also schon mal die Basics erledigt.
Als Hobby seit 5 Jahren im Wassersport aktiv. (SBF-Motor )
Ich bin von Berufswegen nun fast genau 30 Jahren als Konstrukteur in verschiedenen Bereichen tätig. Das sind Themen in der Automobilindustrie, Luftfahrt, Flugtriebwerke, Solarenergie, Windenergie und Fertigungstechnik für Automobil bis heute. Das an den allgemein bekannten Orten wie Ingolstadt, München, Hamburg, Varel, Detroit(USA), Derby (UK), Aurich, Erfurt (Solar) Berlin und nun wieder Stuttgart …….


Zum Projekt :
Es soll ein SOLARBOOT werden.
Grund :
Die Technologie fasziniert, macht Spaß, die Basics des Lebens sind erledigt, Ich will meinem Sohn die Faszination der Technik näher bringen und selbst Spaß am Bauen, erproben und fahren haben.

Ziel :
Ein Solarboot in folgender Größe : 6m lang, 1,6m breit, für 2 Personen. Solare Leistung 2x 250 WP (damit bleibe ich in der EURO II - Klasse).

Die Ausführung des Bootes soll in GFK/CFK-Positiv-Sandwichbauweise erfolgen (Anmerkung : habe da im Bereich Flugzeugbau vieles schon konstruiert und Erfahrung gesammelt ) Positivbauweise deshalb weil ich mir die teuren Negativ Formen sparen will. Auch wenn das Oberflächen Finish dadurch in der Formgebung nicht zu 110% perfekt ist.
Soviel zu meinem jetzt im Februar gestartetem Projekt.

ABER
hier habe ich auch gleich die erste Frage an das Forum :
Ich bitte euch mal um Meinungen und Kommentare zur Rumpfform. Bitte nur mal zur Rumpfform die im Wasser „läuft“. Ziel des Entwurfs ist es möglichst leicht im Bootskörper zu sein um möglichst schnell in’s Gleiten zu kommen. Passt da die Form des Unterwasserschiff einigermaßen?
Bringt man sowas mit relativ wenig Motorleistung (E-Motor ca..3,5 - 5KW) in gewissen Rahmen zum Gleiten?

Ich habe diesen Entwurf mit „Freeship-Design“ gemacht und nun in’s 3D CAD SolidWorks2014 übertragen.

Ich freu mich auf eure kreativen, kritischen, informativen und lästernden Antworten.


Gruß
Georg

[Heimfried]

Es freut mich sehr, dass du loslegst, Georg.
Und ich hoffe, dass du deine Planungs- und Baufortschritte auch weiterhin hier postest.

Zu den Fragen kann ich leider nichts sagen, Hydrostatik kann ich recht gut, Hydrodynamik leider nicht.

Ergänzung: ich denke aber, das Unterwasserschiff kann nicht ganz falsch sein, wenn ich so laienhaft mit dem bloßen Auge vergleiche, sehe ich Ähnlichkeiten zu Ross Lillistones Fleet, die auf solche Anforderung konstruiert ist:
http://baysidewoodenboats.com.au/designs/fleet/

Vergleiche aber auch mit der Flint, die als Verdränger konzipiert ist, aber sogar überladen mit gut halber Kraft eines 2 PS-Antriebs, wie hier gesagt wird, mehr als Rumpfgeschwindigkeit fährt:
http://baysidewoodenboats.com.au/designs/flint/

[Shearline]

Tolles Projekt, Georg

Was die Rumpfform angeht: mit der gegen Achtern abflachenden Aufkimmung liegst Du grundsätzlich ganz gut für einen effizienten und sparsam motorisierten Gleiter. Es fehlt jedoch die Wasserlinie, um sich ein wirklich gutes Bild machen zu können.

Allerdings: bei 3,5 bis 5kW sehe ich selbst bei extrem-Leichtbauweise keine Chance, mit dieser Größe in's gleiten zu kommen.

Soferne Du die Leistungsparameter nicht wesentlich verändern möchtest, würde ich Dir daher eher zu einer Verdränger-Variante raten. Selway Fisher hat einige interessante Launch Designs im Programm, die für Solar-Antrieb gut geeignet wären.

Ein weiterer, gelungener Entwurf stammt von Danny Wolfe. Sieh Dir mal seine Website durch: http://www.wolfeboats.com/design.php

Dort findest Du auch viele Informationen zu Design, Leistung, etc...
Ausserdem auch einen Linienriss.

Nigel Iren's Greta wäre auch ein gutes Referenz-Studienobjekt.

[CHEERIO 3]

Allerdings: bei 3,5 bis 5kW sehe ich selbst bei extrem-Leichtbauweise keine Chance, mit dieser Größe in's gleiten zu kommen.

Soferne Du die Leistungsparameter nicht wesentlich verändern möchtest, würde ich Dir daher eher zu einer Verdränger-Variante raten

Richtig

Einen Verdränger mit grossem L/B Verhältnis kommst du schon bei 3.5 KW recht flott an die Rumpfgeschwindigkeit.

Jürg

[Joh-Thaler-Boot]

Hallo Günther,

Danke für die Begrüssung,
Die Boote von Ross Lillistone hatte ich mir auch schon angesehen. Danke.

Zur Hydrodynamik, bietet ja die FREESHIP Software zumindest etwas Hilfestellung hinischtlich Auftrieb etc.
Ich hab hier mal noch ein Pic reingehängt das die Auftriebsverteilung in Längsrichtung zeigt. Da denke ich bin ich zumindest einigermassen sauber. Vorallem läuft sie mir nahezu konstant bis zum Spiegel durch und reisst dann relativ scharf ab.

Klingt von der Theorie her für mich zumindest logisch



Im Hintergrund dieser Darstellung sieht man auch das Boot das ich als Vorlage im "FREESHIP" genommen habe um den ersten Entwurf durchzustricken. (Die ROTE Kontur ist die von mir gewählte)
Die übergeordnete "geschwungene Kurve" zeigt die einzelnen verschiedenen Auftriebsbeiwerte, rein rechnerisch, entsprchend der Rumpfkontur.

Gruß
Georg

[Heimfried]

Da hat was nicht geklappt, Georg, das Pic ist unsichtbar.

[Joh-Thaler-Boot]

Hallo Ingo,

Danke für den Link zu "Wolfe-Boats". Den kannte ich noch nicht. Im Prinzip, verstehe ich so zumindest, ziehlt der auf der I-Net-Seite dargestellte Strak des Rumpfes in die gleiche Richtung.

Zu deiner Frage hinischtilch Wasserlinie hier ein Pic aus FREESHIP mit der Darstellung der WL.
Eintauchtiefe ist, rein rechnerisch, nach FREESHIP aktuell 205mm (ohne überlagerte Bewegung = Gleiten)





Ja und das mit der Antriebsleistung ist das größte Problem, das weiß ich bereits.
Wenn ich im Vergleich einen Torqueedo Motor "Cruise 4.0" nehme, dann hat der aber nur 4KW !!!
Und extra einen neuen E-Motor mit Propeller für diese Anwendung hier wollte ich eigentlich nicht entwicklen.

Vielleicht muss ich doch an den Leistungsparametern schrauben????

Georg

[Joh-Thaler-Boot]

Oh sorry,

wie ging das gleich nochmal ?

[Joh-Thaler-Boot]

Ok auf ein neues
Nun nur am falschen Beitrag dran, aber ich denke ihr könnt lesen und verstehen

[Shearline]

Zitat von Joh-Thaler-Boot

Zu deiner Frage hinischtilch Wasserlinie hier ein Pic aus FREESHIP mit der Darstellung der WL.
Eintauchtiefe ist, rein rechnerisch, nach FREESHIP aktuell 205mm (ohne überlagerte Bewegung = Gleiten)
Georg

Genau darauf wollte ich eingangs hinaus: wenn Du also bei gegebener Verdrängung einen doch deutlich eingetauchten Spiegel hast, dann spricht das natürlich für eine echte Gleiter-Bauweise.

Umgekehrt bist Du in Verdrängerfahrt damit aber sehr ineffektiv, da Du an der Abrisskante eine Wirbelschleppe mitziehst.

Jetzt kommt's also darauf an: entweder mit der Motorisierung deutlich nach oben, oder den Rumpf auf Verdränger optimieren. Ich würde eher zu letzterem tendieren. Ein richtiger Gleiter in der Größe braucht doch schon ganz gut Power am Spiegel und die ist ja bei Elektro mit all der Peripherie nicht gerade günstig zu haben.

[Joh-Thaler-Boot]

Hallo Ingo,

danke für die Info.
d.h. dann :
--> Der Spiegel muss aus dem Wasser raus, (wg. festsaugen des Heck) --> Dann muss aber auch das Unterwasserschiff so angepasst sein, dass es in einer Rundspantform ausläuft?

d.h. aber auch, dass ein "einfaches hoch ziehen" des Kiel im achtern Bereich (ca. letzten 30% der Bootslänge) nicht unbedingt viel bringt?
Oder sehe ich das falsch?

[Shearline]

Naja... so einfach "hochziehen" ist ja nicht. Du mußt dabei natürlich auch beachten, wie sich der Auftriebsschwerpunkt bzw. die Verdrängung ändert. Zuerst solltest Du also mal ein paar Grundlagenberechnungen zum Gewicht bzw. der gewünschen Zuladung anstellen. Damit kannst Du dann sehen, wieviel Verdrängung Du brauchst und wie diese in etwa verteilt sein soll.

Der Spiegel sollte bei einem Verdränger möglichst nahe an der Wasserlinie sein. Ein paar cm unterhalb vielleicht, zwecks Stabilität.
Läuft er oberhalb, dann musst Du Dir die Stabilität eben eher Mittschiffs holen.

Der Riss von Wolfe ist optimal:



Schön schlank - das schneidet durch's Wasser.
Spiegel schön an der WL - das gibt das Wasser da zurück, wo es herkommt.

Hier noch ein Foto:

[Heimfried]

Zitat von Joh-Thaler-Boot

[...]
d.h. aber auch, dass ein "einfaches hoch ziehen" des Kiel im achtern Bereich (ca. letzten 30% der Bootslänge) nicht unbedingt viel bringt?

Einfaches Hochziehen, so, wie ich das verstehe, würde heißen, dass du hinten Auftrieb wegnimmst, demzufolge die Bootsnase hochgeht.

Es müssten also Massenschwerpunkt G und Auftriebsschwerpunkt B konstruktiv neu austariert werden. (Hast du in Bezug auf die "beweglichen Massen", Crew, Ausrüstung, Ladung, schon die Lage von G eingeschätzt?)

[Heimfried]

Georg, ich verstehe ja nichts von Design-Software; habe auch Freeship, ohne damit im Geringsten umgehen zu können. Falls dein SolidWorks einen unkomplizierten Export geeigneter x,y,z-Koordinaten der Hülle zulässt, könntest du die hydrostatischen Fragen anschaulich auf meiner Website klären; auch verschiedene Entwürfe gegeneinanderstellen, Gewichte von Crew oder Ausrüstung verschieben,Zuladen usw.

[karlstatt]

Zufällig gesehen, vielleicht hilft Dir das: http://www.woodenboat.com/register-w...boats/erged-ii der komplette Artikel scheint allerdings 3 Dollar zu kosten: http://smallboatsmonthly.com/article/4141/

Ein kurzes Video gibt es auch noch:

https://www.youtube.com/watch?v=4dyksyyiw5o

[Brummer]

Hallo Gearg,

schön das du bei uns mitfahren möchtest

Zitat von Joh-Thaler-Boot

Ziel :
Ein Solarboot in folgender Größe : 6m lang, 1,6m breit, für 2 Personen. Solare Leistung 2x 250 WP (damit bleibe ich in der EURO II - Klasse).

Gruß
Georg

Welches Gewicht planst du ein ?
20cm Tiefgang bei 6m ......
Wenn du das Boot auch "normal " nutzen möchtest,
plane mehr Solarleistung ein , evt fürs Rennen abnehmbar.


Torsten

[Brummer]

Als gute Rumpfform schau dir mal die
Solarette von Seeger an.
Eine Version fährt als "Sunrise" seit Jahren recht erfolgreich.
Läuft schön leicht in Verdrängerfahrt,
kann aber auch richtig flott ( halb ) Gleiten .


Torsten

[Joh-Thaler-Boot]

Hallo Torsten

Bei uns mitfahren?
Wo fährst du denn? Im Verein, alleine oder wie oder was?
Wo bist du denn Zuhause?

Georg

[Heimfried]

Könnte sein, Torsten meint sowas:
http://www.solarboot-regatta.de/

[Joh-Thaler-Boot]

Hallo Torsten,

Ich hab dich gefunden, du bist im gleichen Verein wie ich und war dort zu finden :

http://www.solarboot-regatta.de/


Und die von dir angesprochene SUNRISE kenne ich auch. Genau das war mein Aufhänger für die Idee eines eigenen Solarbootes. Nur aber mit dem Unterschied, dass bei mir 2 Nasen drin Platz haben sollen und das ganze dann trotzdem noch schwimmt.


Gruß aus Berlin
Georg

[Joh-Thaler-Boot]

Hallo Günther,

ich hab deine Anregungen mal aufgenommen und an der Rumpfform weiter gemacht.
Speziell was ich auf deiner Seite gesehen habe hinsichtlich Schwimmlage / Stabilität etc. find ich gut.

Hier mal ein paar Pic zur Anregung und freue mich über eine einsetzende Diskussion :



Frage zu Entwurf 1 :

1. Ist die Kontur vorne im Buf zu spitz im Zulaufen nach vorne ?
Diese Ansicht zeigt gut die Trennline zur WL.

2. Günther, zu den von dir angesprochenen Positionen G, B, Metazentrum, etc... meintest du die in Bild 3 angesprochenen Positionen? (Gibt FREESHIP von alleine aus )

[Joh-Thaler-Boot]

Um euch alle hier mal zum Nachdenken anzuregen hier noch ein Entwurf 2.

Frage zu Entwurf 2 :

Ist das hier dann deutlich besser oder schlechter von der Formgebung her?
Die gesamt umspülte Fläche ist in diesem Entwurf aber viel größer

[Brummer]

Moin,

dein Entwurf oben ist schön,
aber als Solarboot nicht der Hit.....

Für ein aktuelles Elektro/ Solarboot mit " Gebrauchswert "
sind gut geeignet:

a)ein Cat , schlanke Rümpfe , viel Decks- ( =Solar ) fläche

b) Einrumpfboot, schlank mit Spiegelheck, halt sowas früher auch mit wenig Leistung recht flott unterwegs war,
Boote für 2-3 PS werden heute leider nicht mehr ( viel ) gebaut,
Was früher mit den "Sideboardern" fuhr passt ganz gut für unsere Ansprüche.(" Bremse" kennst du ja wahrscheinlich)
https://www.youtube.com/watch?v=THWXMvlg62I
Die älteren ( Verleih ) Elektrobote ( Frausche, Pehn,...) waren für 800w und 8-9km/h gebaut.
Jetzt wollen wir ja auch mal etwas schneller,
da sollte der Spiegel etwas breiter und etwas getaucht sein.


Viele Grüße

Torsten

[Brummer]

Zu Deinen neuen Entwürfen,

klassisch gut für 10-11 km/h dann gräbt es sich hinten ein,
so kannst du auch gleich einen alten EBootrumpf nehmen,
gab bei E kleinanzeigen gerade ein paar Pehn Rümpfe für relativ kleines Geld ( jetzt leider schon weg ).
Mach den Heckbereich breiter und leicht getaucht,
durch Gewichtsverlagerung ( wie bei einer Jolle ) kann man das für langsamfahrt anheben, bei speed absenken.


Torsten

[Joh-Thaler-Boot]

Hallo Torsten,

ja genau, das mit den 11Km/h hab ich auch errechnet. Das wäre bei dieser Bootsgröße genau die max. Rumpfgeschwindigkeit.
Dann fährt man genau mit R = 5,25 !!!
Das geht ja eigentlich gar nicht!

Zum anderen, wenn ich seh dass das schon mit 2-3PS Motorleistung erreicht wird, warum fahren dann zwischenzeitlich viele mit dem CRUISE 4.0 mit 4KW?

Das ist doch dann total verschenkte Leistung, Gewicht und Energie. Dafür baut man doch eigentlich kein Solarboot.


So nun wieder am Anfang der Überlegung zur Rumpfform