Kinder-Jetski

[StephanD]

Am Meer war mein Sohn immer ganz fasziniert von den Jetskis und wollte auch unbedingt, dass wir so einen haben. Aber man darf in Oberösterreich nirgends damit fahren, also wurde leider nichts aus einem echten Jetski

Da er nicht locker gab, baue ich nun einen Kinder-Jetski für ihn (und seine beiden Schwestern):
Länge: 120cm
Breite: 75cm
Gewicht: derzeit 10kg (ohne Akku)
Motor: Brushless Racerstar 3650 (2040KV; 900W @ 24V)*
Material: Pappel-Sperrholz (4-10mm) mit Epoxid und Glasgewebe
Jetantrieb: waagrechter Impeller, 50mm Durchmesser, in PLA gedruckt

*) Wird nur mit 12V betrieben, um die Drehzahl und die Leistung etwas zu reduzieren (am Traunsee sind nur Schwimmkörper mit max. 100W erlaubt, da wollte ich nicht gleich zu sehr drüberschießen - auch in Hinblick auf den gedruckten Impeller)

Die Lenkerstellung und der Gashebel werden über ein Poti in ein elektrisches Signal umgewandelt. Der Bordcomputer (ARM Cortex M3 Mikrocontroller) erzeugt daraus die Steuersignale für den Motorregler und das Lenkservo (normale Modellbaukomponenten). Ev. bekommt er noch einen Hilfeknopf (ich kann dann per Fernsteuerung vom Ufer aus übernehmen oder Return-To-Home per GPS), Akkuüberwachung mit reduzierter Leistung bei fast leerem Akku, ... - Ideen für die Software hab ich viel mehr als Zeit dafür

Ein Video von der ersten Probefahrt im Pool:
http://www.dobretsberger.net/jetski/20190428_161744.mp4

Noch ein paar Fotos vom Antriebstest und vom Bau...

[G-Tron]

Hallo nach Österreich!
Tolles Projekt! Allerdings stehe ich dem Impeller aus PLA sehr kritisch gegenüber. Auch wenn man den Wirkungsgrad betrachtet.. ich nehme an, Du hast ein fertige .stl genommen?
Ein gedruckter Jet und ein Impeller, bspw. von Kehrer, sind eine gute Kombi. Auch haltbarer.
Impeller und Propeller aus Kunststoff mögen wie Kunststoff aussehen, meist sind es aber Gemische aus Glasfaser und Kunststoff (jedenfalls halbwegs hochwertige).

[jessig1]

Den Impeller kannst du gglfs ja auch in ABS oder auch in Carbon drucken.

[G-Tron]

Carbonfilament würde ich auch bevorzugen, wenn der Impeller selbstgedruckt sein soll.
Allerdings 60€ die Rolle..
ABS ist zwar stabiler als PLA, allerdings wird man einen enormen Schlupf haben (vgl. Alu- gegen VA-Propeller)

Aber so lange der PLA-Impeller nicht unter erschwerten Bedingungen getestet wurde, ist alles nur ein Blick in die Modellbauerfahrene Glaskugel.

[StephanD]

Der Impeller ist selbst konstruiert (erst in FreeCAD, die aktuelleren in OpenSCAD) und anfangs war ich mir auch nicht sicher, ob er die Leistung (500W) oder Drehzahl (6000 Upm) aushält. Aber er hat überraschend gut gehalten.
Es gibt ein Video, wo sie einen Propeller für einen 15PS Motor nachdrucken und da hat PLA (allerdings mit Holzfasern) ganz gut abgeschnitten: https://youtu.be/scUEEQyC0GI
Als Notfallplan hatte ich mir schon überlegt, den Impeller aus Metall drucken zu lassen. War aber bis jetzt noch nicht notwendig.

Letztes Wochenende war übrigens die erste kurze Ausfahrt am halbfertigen Jetski, da hat das Getriebe nach 1 Minute als erstes den Geist aufgegeben. Ich konnte nichtmal ein brauchbare Fotos oder Videos machen
Jetzt wird der ganze Antrieb auf Direktantrieb umgebaut, da brauch ich dann eh wieder einen neuen Impeller (andere Drehzahl). Mal sehen, wie der mit den höheren Drehzahlen zurecht kommt (bis zu 24000 Upm).

Um den Wirkungsgrad geht's mir gar nicht, ich bin eh (offiziell) auf 100W Antriebsleistung limitiert. Soviel kann ich gar nicht verlieren
Aber Danke für den Tipp mit dem Kehrer, werd ich mir bei Bedarf einmal anschauen

[G-Tron]

2400 U/min? Kommt mir recht wenig vor.. bei JetAntrieben reden wir eigentlich über Drehzahlen von jenseits der 10000. Bei Rennbooten. ;)
Aber ich bin gespannt..
Warum eigentlich ein Jet? Ich sehe hier eine riesige Energievernichtungsmaschine.
Warum kein Stevenrohr, starre Welle, großer Propeller, dicker Drehmomentstarker Motor mit Getriebe und Ruder?

Ja, der Nachwuchs hat dann keinen "Jet" mehr.

Hoffentlich liege ich mit meinen Vermutungen komplett daneben ;) Möchte Dir das Projekt nicht schlecht reden, ich lasse nur meine Erfarungen aus dem Modellbaubootsrennsport einfließen..

[StephanD]

Mit Direktantrieb werden es eh 24000 Upm

Und ist ein Jetski ohne Jet noch ein Jetski
Und vor allem hat es mich interessiert einmal einen Jet zu konstruieren und zu sehen wie er dann funktioniert. Hätte da natürlich auch einen fertigen aus China nehmen können, aber wo bleibt dann der Spaß

[reinell_cad]

Hallo Stefan,

kennst Du den Baubericht von...
https://www.boote-forum.de/showthread.php?t=275478
dürft ähnlich deinem Projekt sein.
Viel Spaß beim Bauen.
Hoffe auf Bilder
Gruß
Chris

[StephanD]

Zitat von reinell_cad

kennst Du den Baubericht von...
https://www.boote-forum.de/showthread.php?t=275478

Ja kenn ich, hab ich aber leider erst vor ein paar Tagen gefunden und nicht als ich noch beim Planen war
Beim Durchlesen kam mir dann vieles sehr bekannt vor: dass der Jet zu hoch liegt und nicht genug Wasser ansaugt, die Gewichtsverteilung, der wiederholte Umbau der Antriebseinheit, die Probefahrt per Fernsteuerung, ...
Aber er fährt auch in einer anderen Motorleistungsklasse, da bleiben mir ein paar der Probleme hoffentlich erspart

Toto hat da echt tolle Arbeit geleistet, wenn meiner nur annähernd so toll aussieht und fährt, würd ich mich echt freuen! Aber das wichtigste ist doch, die Kinder haben Spaß am Wasser

Grüße,
Stephan

[Toto44]

Hallo Stephan,

ich bin inzwischen auch weg vom Jet. Das ist vom Wirkungsgrad einfach zu schlecht. Das geht sicher besser, aber dafür wären sehr viele Messungen und Iterationsstufen notwendig. Ich denke bei dem Fahrzeug wärst du mit einer Schraube auch besser dran, da bekommst aus den 100W (wirklich nur 100 und nicht 500?) bestimmt mehr Geschwindigkeit raus.

Berichte bitte weiter.

Gruß
Toto

[G-Tron]

Zitat von Toto44

Hallo Stephan,

ich bin inzwischen auch weg vom Jet. Das ist vom Wirkungsgrad einfach zu schlecht. Das geht sicher besser, aber dafür wären sehr viele Messungen und Iterationsstufen notwendig. Ich denke bei dem Fahrzeug wärst du mit einer Schraube auch besser dran, da bekommst aus den 100W (wirklich nur 100 und nicht 500?) bestimmt mehr Geschwindigkeit raus.

Berichte bitte weiter.

Gruß
Toto

Ganz meine Meinung

[StephanD]

Zitat von Toto44

ich bin inzwischen auch weg vom Jet. Das ist vom Wirkungsgrad einfach zu schlecht. Das geht sicher besser, aber dafür wären sehr viele Messungen und Iterationsstufen notwendig. Ich denke bei dem Fahrzeug wärst du mit einer Schraube auch besser dran, da bekommst aus den 100W (wirklich nur 100 und nicht 500?) bestimmt mehr Geschwindigkeit raus.

Danke für eure Anregungen. Es ist mir schon bewusst, dass der Jet nicht den optimalsten Wirkungsgrad hat. Und die 100W Grenze interpretiere ich als erlaubte Vortriebsleistung (also schon abzüglich Wirkungsgrad ), sonst geht ja gar nichts weiter...

Aber insgesamt geht's mir nicht um Geschwindigkeit, fürs Gleiten würd ich viel mehr Leistung brauchen. Damit darf ich einen Schwimmkörper nicht motorisieren - abgesehen davon wären sie noch zu jung (zwischen 3 und 8) dafür (Mindestalter für E-Boote ist 12 bis 500W bzw. 16 bis 4,4kW). Daher werden sie eh nur an unserem Badeplatz in Ufernähe herumfahren und da ist ein Jet deutlich sicherer für Personen und die wahrscheinlichen Grundberührungen. Ist also mehr ein Spielzeug als ein Boot.

Aber keine Angst, mir geistern eh schon Pläne für ein kleines Gleitboot mit mehr Leistung (3-6kW, dann natürlich mit Schraube ) im Kopf herum. Aber erst wird der Jetski fertig gemacht.

Werde natürlich weiterberichten und Fotos reinstellen...

Grüße,
Stephan

[StephanD]

Nach einer Urlaubs-Pause geht's nun wieder weiter

Leider muss ich noch auf die Wellenkupplung warten, also ist inzwischen der Bordcomputer dran.

Gas wird mit einem Mini-Joystick gegeben (ähnlich zu Spielkonsolen; im Foto rechts). Er wird in die Lenkstange integriert und mit dem Daumen bedient.
Ein Mikrocontroller (STM32F103) liest das analoge Signal ein, bereitet es auf und gibt es als Pulsweitenmodulation an den Motorregler (hier zum Testen ein Servo) weiter.
Die Lenkung läuft dann genauso: Poti -> µC -> Servo.

Das Display (1" OLED) läuft auch schon. Jetzt muss ich mir nur noch überlegen, was ich darauf anzeige...

Grüße,
Stephan

PS: Ich hoffe, es war halbwegs verständlich. Ich arbeite als Embedded Software Entwickler, da fallen mir viele Fachbegriffe gar nicht mehr auf. Also falls ihr was nicht verstanden habt: wenn es euch interessiert, einfach nachfragen - und ansonsten ignorieren, es kommt eh bald auch wieder was zum angreifen

[dampfspieler]

Moin Stephan,

... Jetzt muss ich mir nur noch überlegen, was ich darauf anzeige

mein Vorschlag - Drehzahl des Jets und Ruderlage in Grad zu neutral sowie "Restlaufzeit" des Akkus. Weniger ist wie so oft mehr.

Viele Grüße
Dietrich

[Blitzeblau]

Zitat von dampfspieler

Moin Stephan,



mein Vorschlag - Drehzahl des Jets und Ruderlage in Grad zu neutral sowie "Restlaufzeit" des Akkus. Weniger ist wie so oft mehr.

Viele Grüße
Dietrich

Hallo Stephan,

ich würde, Dietrichs Rat folgend, noch weiter gehen und nur zwei grafische Anzeigen vorsehen: Einen Balken für die Drehzahl, meinetwegen oben waagerecht, ggf. auch mit Zahlenwert. Darunter einen Zeiger oder Pfeil mit Drehpunkt oben für die Ruderlage. Das ist optisch schneller zu erfassen als Gradzahlen. Ich hab das mal skizziert:



So in etwa. Viel passt auf 1“ ja ohnehin nicht...


Gesendet von iPhone mit Tapatalk

[wernerw]

Zitat von StephanD

PS: Ich hoffe, es war halbwegs verständlich. Ich arbeite als Embedded Software Entwickler, da fallen mir viele Fachbegriffe gar nicht mehr auf. Also falls ihr was nicht verstanden habt: wenn es euch interessiert, einfach nachfragen - und ansonsten ignorieren, es kommt eh bald auch wieder was zum angreifen

Hi

sehr geiles Projekt. Das Embedded sieht man der Schaltung an. Bin schon gespannt wie es sich nachher fährt. Wie ist es mit Renundanz? Wenn der Mikrocontroller mal ausfällt.... wie kommt Junior an Land? Ich bastle auch viel mit ESP und Raspberrys usw... hab aber für manche Projekte noch analoge Schalter oder Taster eingebaut damit bei Controllerausfall noch die Möglichkeit besteht manuell z. Bsp. den Motor analog einzuschalten....
Vorsicht vor diesen Plastikisten aus dem Baumarkt... die sehen stabiler aus als die in Wirklichkeit sind. Mir ist einer geplatzt nach dem ich den bis zu Kante mit Wasser voll hatte. Irgendwann gibt das einfach nach. Würde was stärkeres vom Material her einsetzen.

[StephanD]

Danke für die tollen Vorschläge für das Display. Aber Blitzeblau hat es auf den Punkt gebracht:

Zitat von Blitzeblau

Viel passt auf 1“ ja ohnehin nicht...

Da das Display auf der Lenkstange montiert ist, werde ich die Ruderlage nicht anzeigen, die sollte eh klar sein (Ruderlage = Lenkstangenlage).
Drehzahl ist aber ein guter Punkt. Das werd ich auf jedem Fall anzeigen. Oder wenn ich das GPS integriert habe, dann stattdessen die Geschwindigkeit.
Und darunter ein paar Striche für den Akku (Akkuspannung, State-Of-Charge ist mir zu aufwendig).
Ist aber alles in allem mehr ein Gimmick für meinen Sohn, die beiden kleineren können eh noch nicht lesen

Zitat von wernerw

Wie ist es mit Renundanz? Wenn der Mikrocontroller mal ausfällt.... wie kommt Junior an Land?

Nachdem sie nur im Uferbereich unterwegs sein werden, müssen sie dann entweder zurückschwimmen, oder ich hol sie schwimmend bzw. mit dem Boot.
Mikrocontroller fallen zum Glück normalerweise nicht einfach aus (also elektrisch kaputt).
Und gegen Softwarefehler habe ich den Watchdog aktiviert. Wenn die Software also nicht regelmäßig einen bestimmten Wert in ein bestimmtes Register schreib, dann startet sich der Mikrocontroller automatisch neu und alles funktioniert wieder.
Sollte aber auch nicht so oft vorkommen, da kein Betriebsystem drauf läuft (-> geringe Komplexität), kein dynamischer Speicher verwendet wird (-> keine Speicherlecks) und vorher getestet wird.
Da fürchte ich mich mehr vor dem gedruckten Impeller oder unerwarteten Schwachstellen (siehe Getriebe ).

Zitat von wernerw

Vorsicht vor diesen Plastikisten aus dem Baumarkt... die sehen stabiler aus als die in Wirklichkeit sind. Mir ist einer geplatzt nach dem ich den bis zu Kante mit Wasser voll hatte. Irgendwann gibt das einfach nach. Würde was stärkeres vom Material her einsetzen.

Keine Angst, die Kiste war nur zum Testen des Antriebs weil ich noch keinen Rumpf hatte. Die ist schon längst entsorgt.

Grüße,
Stephan

[StephanD]

Im Sommer war endlich die erste erfolgreiche Ausfahrt und da die Ferien jetzt vorbei sind, habe ich endlich Zeit zu schreiben wie es weiterging.

Als erstes folgte der Umbau auf Direktantrieb. Dazu druckte ich einen neuen Impeller mit geringerer Steigung. Erstaunlicher Weise hielt er bis jetzt die hohen Drehzahlen und die Leistung aus und zeigt bis jetzt noch keinerlei Schäden


Links der neue Impeller (noch ungeglättet), rechts der alte mit höherer Steigung


Der Motor ist jetzt direkt über eine Wellenkupplung an der Welle angebunden.



Der Jet von hinten

Grüße,
Stephan

Fortsetzung folgt...

[StephanD]

Als nächstes folgte die Elektronik.

Dazu wurde eine Platine gefertigt, die das CPU-Modul sicher aufnimmt und auf die sich alle anderen Bauteile (Spannungswandler, Speicher, Stecker) ordentlich auflöten lassen. Schließlich soll das ganze ja nicht bei der ersten Welle auseinanderfallen


Platine in grün, CPU-Modul in blau


Die Lenkstange mit Display (bereit mit Abdeckung) und der Joystick für die Steuerung (Gas, Lenkung, Navigation im Einstellungs-Menü).
Die Lenkung wurde auch über den Joystick gemacht. Ich habe die Lenkstange nicht drehbar gemacht, da ich sie lieber stabil befestigen wollte damit sich die Kinder gut festhalten können. Und stabil und drehbar war mir dann doch zu aufwendig...


Software-Update - das ganze wurde fast mehr zu einem Software-Projekt


Das fertige Innenleben des Jetskis. Schaut am Ende doch recht leer aus...

Grüße,
Stephan

Fortsetzung folgt...

[StephanD]

Und um das ganze etwas ansprechender zu gestalten, darf natürlich auch etwas Farbe nicht fehlen:



Grüße,
Stephan

Fortsetzung folgt...

[StephanD]

Erst wurde er vorsichtig im Pool getestet:


Und dann ging es hinaus auf den See:
http://www.dobretsberger.net/jetski/ausfahrt.mp4

Meine zwei Mädels waren begeistert. Die Steuerung hätte ich mir allerdings sparen können, am liebsten liesen sie sich per Fernsteuerung herumfahren

Für meinen großen (für den ich eigentlich zu bauen begonnen habe) war er schon fast wieder zu klein. Der fährt dafür schon fleißig mit dem großen Boot herum

Ein paar Probleme sind natürlich auch noch aufgetaucht:
So liefert die Kühlwasser-Abzweigung vom Jet zu wenig Wasser und der Fahrtenregler wird nach ein paar Minuten Vollgas ziemlich heiß. Da werde ich eine eigene Kühlwasserpumpe einbauen um vom Jet unabhängig zu werden. Das ist einfacher als etliche Abzweig-Varianten zu drucken und auszuprobieren.
Und die Software - was soll ich sagen... Software ist eh nie fertig. Im Jetski ist noch ein GPS-Modul verbaut, das bisher noch keine Funktion hat. Damit könnte ich die Geschwindigkeit anzeigen, oder sogar ein autonomes Return-To-Home bei niedrigen Akku-Stand. Mal schauen was mir da noch einfällt.

Oder vielleicht beginne ich ein neues Projekt - irgendwann muss man alte Projekte ja auch abschließen. Die Mädels haben ja im jetzigen Zustand auch schon ihre Freude damit - und das ist ja das warum ich ihn gebaut habe!

[Wilma]

Leider kann ich keine Bilder sehen.

[Baracuda17]

Ich kann das Bild sehen und das Video aufrufen.Am I-Pad.
Gruß Bernd
Übrigens tolles Projekt.!!!

[StephanD]

Zitat von Wilma

Leider kann ich keine Bilder sehen.

Vielleicht liegt es daran, dass die Bilder auf einem unverschlüsselten Server liegen und dein Browser keine gemischten https und http Inhalte zulässt.

Zur Not hier die Bilder nochmal im Anhang.
Das Video geht leider nicht im Anhang, daher als Link:
http://www.dobretsberger.net/jetski/ausfahrt.mp4

Grüße,
Stephan

[Kyrill]

Schöne Idee aber ist der wirklich so laut? Hört sich so an, als ob da jede Menge Luft gequirlt wird...