Motor mit möglichst wenig Reibungsverlust abdichten

[Guest Solarboot]

Hi,

ich habe folgendes Problem. Wir machen bei einem Solarboot-Rennen mit und haben schon eine Idee für unser Boot, das Problem ist, dass der Motor unter Wasser liegen soll. Da das Boot etwas größer wird (etwa 90 cm lang) und wir so eine ziemlich lange Welle benötigen würden, wollen wir die Welle möglichst weglassen. Wir wollen den Motor waagerecht unter Wasser in einer Verkleidung kaufen lassen womit wir auch keinen "Auftriebwinkel" mehr hätten, der wieder eine Leistungseinbuße wäre.

Das Problem ist jetzt, das wir nicht genau wissen, wie wir den Motor abdichten können. Wir waren schon in einem Modellbauladen und haben uns dort erkundigt. Der Ladenbesitzer hat uns was von Vollkeramiklagern erzählt, doch wir haben da nicht wirklich was brauchbares gefunden. Es ist halt wichtig, dass wir möglichst wenig Reibungsverlust haben, da wir nur eine Leistung von maximal 30 Watt zur verfügung haben und müssen damit versuchen möglichst schnell zu sein ;-).

 

Vielleicht kann uns ja einer helfen, schonmal vielen Dank im Vorraus !

[Guest rumpenbach]

Den Motor würde ich in einer Kapsel einschliessen und die Welle zwischen Motor und Propeller mit einem Simmering (Wellendichtring) abdichten.

 

Siehe hier:http://www.ekugellager.de/static/html/wellendichtringe.html?gclid=CM7R8omH4ZUCFQ2vQwodt2GgaQ

 

Gruß

 

Josef

[Torsten]

Hi,

 

da habt ihr euch ein ganz tolles Projekt ausgesucht! :respekt:

 

Kugellager sind nur dicht, wenn sie Dichtscheiben haben, Deckscheiben lassen etwas Wasser durch. Das ist bei normalen Wellenanlagen nicht dramatisch, das Fett im Inneren sorgt für ausreichenden Schutz.

 

Da der Wirkungsgrad ja sehr entscheidend sein wird, werdet ihr wahrscheinlich bei Bühler, Faulhaber Dunker, etc. landen. Hanjo ist hier einer unserer Motorenspezialisten, vielleicht kann er ja was Passendes empfehlen.

Jedenfalls, viele dieser Motoren haben ein geschlossenes Gehäuse. Ich würde einfach mal ganz dreist probieren, ob nicht die Dichtung des vorderen Motorlagers schon ausreicht und die Schraube direkt an der Motorwelle befestigen...

 

Kennt ihr diese Gondelmotörchen, die man an Spielzeugschiffchen anstecken kann? Die funktionieren eigentlich genauso, Schiffschraube gleich auf die Motorwelle aufgesteckt.

Ich habe hier so ein Teil rumfliegen, das ist schon ewig alt, hat etliche Badewannen-Kilometer hinter sich und tut´s noch immer!

 

Braucht das Schiff eine Fernsteuerung oder wird es freifahrend sein? Wenn mit R/C, muß diese auch mit Solar gespeist werden, oder dürfen für die Steuerung Akkus zum Einsatz kommen?

Auf einen Regler kann man bestimmt verzichten und den Antrieb direkt mit dem Solarstrom speisen. Das bringt nochmals ein paar Krümel mehr Leistungsausbeute.

 

Und wenn man den Motor in eine Gondel packt und diese zur Steuerung drehbar gestaltet, hat man nicht einmal ein störendes Ruder im Wasserstrom.

 

Grüße

 

Torsten

[Arno Hagen]

Erstmal herzlich willkommen an Bord!

 

Ich habe auch mal 'ne Frage:

 

In welchem Wasser soll das Boot fahren?

 

Sauberes Wasser in einem Tank/Becken oder eher Fluß/Teich?

 

Wenn das Wasser sauber genug ist, braucht man evtl. garnichts drum herum bauen und kann den Motor direkt im Wasser laufen lassen.

 

So lassen die Rennboootfahrer ihre Motoren einlaufen.

[Guest Solarboot]

Also schonmal vielen Dank für die schnellen und hilfreichen Antworten !

 

Das Bot wird Ferngesteuert die Steuerung darf mit Batterie betrieben werden und die Energie, die die Solarzellen bieten darf auch nicht zwischengespeichert werden, aslo keine Akkus oder Kondesatoren. Wie das Boot aussehen soll darf ich leider noch nicht verraten, weil wir uns was spezielles ausgedacht haben und es soll halt bis zum Wettbewerb geheim bleiben. Also mit dem Motor waren wir uns auch noch nicht ganz sicher, da die Eölektromotoren ja mit einem Ziemlich hohen Strom laufen und das ist halt das Problem bei den Solarzellen, das Boot wird sehr leicht werden, wahrscheinlich Styrodur. Das mit dem schwenkbaren motor haben wir uns auch schon gedacht, bringt aber nach unserem jetzigen plan von dem boot ein paar probleme.

 

Das Boot fährt bei dem Rennen in der Mosel.

 

Hier auch noch die Seite vom Veranstalter:

 

http://www.eus.org/solarbootcup/

[Arno Hagen]

Das Boot fährt bei dem Rennen in der Mosel

 

Danke für die Informationen und den Link! Damit lassen sich leichter Ratschläge finden

 

Dann würde ich den Motor doch kapseln, damit die Kollektoren/Kohlen durch Schmutz im Wasser nicht während des Wettbewerbes außer Gefecht gesetzt werden. Das währe mir dann doch zu Riskant.

 

Ich werde auf dem Problem weiter rum denken und mich ggf. Melden

[Guest rumpenbach]

@ solarboot

 

Welchen Motor habt ihr ausgesucht?

Gerade bei den Elektromotoren werden jede Menge unterschiedliche Ausführungen bezüglich der Drehzahl, des Drehmoments, der Stromaufnahme, der Spannung und des Wirkungsgrades angeboten. Je nach Rumpfform, Gewicht, zur Verfügung stehende Spannung und Stromstärke können die unterschiedlichsten Motoren die günstigste Lösung sein. Davon abhängig ist dann auch die Propellerform und Größe. Die Form der Wellenabdichtung dürfte m.E. da keine all zu große Rolle spielen.

 

Wenn bei dem Wettbewerb das Boot nicht allzulange ohne Antrieb im Wasser dümpelt, dürfte eine simple Buchse aus Sintermetall -leicht gefettet- m.E ausreichen um ein Eindringen Wassers in den Motor zu verhindern.

 

Gruß

 

Josef

[Guest Hanjo]

Hallo,

also mit dem Wellenwinkel, langer Welle etc. macht Ihr Euch Angst an der falschen Stelle.

 

Es gibt 3 Möglichkeiten:

 

1.) Ihr versucht die Kiste ans gleiten zu bekommen. Dies würde bedingen, daß Ihr beispielsweise auf einer

Fläche von ca 50 x 25 cm 3 Watt Energie holt (nicht nur

bei praller Sonne Mittags) und daß Ihr dann z.B. ein Sumfboot baut welches fahrfertig nur 200 Gramm wiegt.

Faktisch also nur mit Dünnfilm Solarzellen zu machen und mit einem Außenläufer Brushless der 5 -10 Gramm Klasse.

 

2.) Ihr baut einen Verdränger. Da wäre das Gewicht eigentlich nicht so problematisch. Wichtig wäre vielmehr, daß der oder die Schwimmkörper min. das

Längen/Breiten Verhänltnis von 8:1 haben. Dann läßt sich die Rumpfgeschindigkeit etwas überlisten. Also z.B ein langer schmaler Cat.

 

Für ein 1 m Boot mit 10 cm Breite würde für ca 8 km/h

idealerweise nur ca 5-7 Watt gebraucht.

 

3.) Ihr baut nach dem Swath Prinzip. Und nur dann macht es Sinn den Motor tief einzubauen.

 

 

Simmeringe die wirklich dicht sind (z.B. in U-Boot Modellen) schlucken bereits mehr Energie wie der Antrieb eines leicht laufenden Bootes für den Vortrieb braucht.

 

Beste Grüße Hanjo

[Torsten]

...

die Energie, die die Solarzellen bieten darf auch nicht zwischengespeichert werden, aslo keine Akkus oder Kondesatoren.

...

 

Ein Brushless wäre zwar sicher gut für den Gesamt-Wirkungsgrad (vor allem beim Gewicht), aber ich fürchte, dass die erforderliche Regler-Technologie an dieser Hürde scheitert...

 

Grüße

 

Torsten

[Guest Hanjo]

Klar, muß das dann ein Regler sein, welcher sich die Schaltspannung für die Fets aus dem Empfängerakku holt. Ist bei großen Regler durchaus nicht ungewöhnlich

(beispielsweise BK), und es würde mich nicht wundern, wenn es bei den 1 Gramm Reglern normal wäre.

 

Gleiches gilt übrigens auch im Bürstenbetrieb. Damit die Fets nicht hochohmig werden und die wenige vorhandene Energie nicht in Wärme draufgeht, sollte es auch da ein Regler mit diesem Feature sein. Der Thor 15 HV (also eigentlich ein Hochvoltage Regler) zieht auch die Schaltspannung aus dem Empfängerakku.

 

Ein weiteres Feature ist, das der Regler nicht selbstkalibrierend ist, resp. diese Feature abschaltbar ist. Weil sonst bei einem Reset wegen Unterspannung ein falscher Nullpunkt gelernt wird, wenn der Stick nicht auf Null steht.

 

Beste Grüße Hanjo

[Torsten]

Macht denn bei Bürste ein Regler überhaupt Sinn, Hanjo?

 

Eigentlich wird doch sowieso Knüppel auf dem Tisch gefahren, was die Panele hergeben, und Rückwärts will ja auch keiner.

 

Grüße

 

Torsten

[Guest Hanjo]

Wenn er zumindest mit ein paar Goldcaps puffern dürfte, dann würde er kein Problem haben recht nah in der Abstimmung an die Leistung der Solarzellen ranzugehen.

Ohne Puffer und ohne Regler wird der Motor beim Anlaufen für einen Bruchteil der Sekunde Blockierstrom ziehen. Also wird er selbst bei nur 50 % Ausnutzung der Leistung des Panels gar nicht erst anlaufen, wenn nicht ein Regler den gezogenen Strom reduziert, oder halt ein Goldcap eine Pufferfunktion übernimmt. Per Definition wäre übrigens ein Pufferelko eines Reglers wohl ein Reglerbauteil zur Glättung der Eingangsspannung und

kein Speicher.:D

 

Also bei einem Verdrängerkonzept wird es wohl kaum Probleme geben, da die Panelleistung für alle Eventualitäten reicht.

 

Beste Grüße Hanjo

[Guest Solarboot]

Leider gellten auch Puffer als Speichereinheit und sind nicht erlaubt. Ich hab mit meinem Kollegen gesprochen und wir wollen nun doch unsere Idee veröffentlichen. Wir hatten vor Ein Hydrofoil-Boot zu bauen, vorne mit einem Breiten Foil und hinten wollten wir den Motor schwenkbar anbringen und mit kleinen Foil-Flügeln links und rechts. Wenn das so funktioniert wie wir uns gedacht haben, sollte das Boot damit ziemlich abgehen.

 

Aber da stehen wir schon wieder vor einem Problem, undzwar wissen wir noch nicht genau, wie wir die foils bauen sollen das diese ja sehr genau sein müssen und man noch relativ wenig Informationen darüber findet. Entweder suchen wir uns ne Schreinerei, die uns dann danz viel flache Querschnitte mit der CNC-Fräse oder dem Wasserschneider schneidet oder wir versuchen es irgendwiemit dünnem Blech oder biegsamer Folie, was wir dann ausschäumen. Villeicht hat ja hier noch jemand eine gute Idee.

 

Wir haben uns auch schon eine Mikrocontroller gesteuerte Höhenregulierung ausgedacht, mit der wir den Auftrieb steuern wollen. Die Daten des Motors hab ich grad nicht hier, muss ich erstnochmal bei meinem Kollegen nachfragen, einen Regler für einen brushless Motor haben wir auch noch.

Hab auch noch ein 3D Modell was ich neulich erstellt habe, dort war der Motor noch vorne vorgesehen, das stell ich nachher noch rein, wenn ich zuhause bin.

 

Freut uns, dass euch under Projekt gefällt und das Forum hier ist echt Klasse!

[Guest Hanjo]

Hmm,

das kann eigentlich nicht funktionieren. Verkleinerung der Gleitflächen bedeutet entweder variabler Anstellwinkel um es bei recht niedere Geschwindigkeiten ans gleiten zu bekommen oder halt hohe Geschwindigkeit.

Beides Dinge die der Energie aus Solarzellen ohne Akku entgegenstehen. Denn durch starke Anstellung beim aufgleiten steigt natürlich die erforderliche Leistung stark an.

 

Kleine Gleitflächen würden nur funktionieren, wenn in dem Boot Verdränger und Gleiterkonzept kombiniert würden, sodaß der Verdrängerkörper Auftrieb liefert.

Dies geht aber nur auf, wenn der Verdrängerteil so in die Gleitfläche unter der Wasseroberfläche einmündet, daß keine Heckwelle entsteht. Gleichzeitig muß das vom Verdrängerkiel aufgeschnittene Wasser direkt unter der Gleitflächen landen. Ein solcher Displacement Glider läßt sich durchaus auch mit ca 6 Watt je kg auf beachtliche Geschwindigkeit bringen.

 

Beste Grüße Hanjo

[Guest Solarboot]

so ich bin der "kollege" und hab mich hier einfach mal in den solarboot account eingeloggt

 

erstmal danke für die rege beteiligung an diesem thread ich bin froh das wir nicht die einzigen sind die für so einen spaß zu haben sind

 

so nun zum thema,

ich habe schon letztes jahr an dem rennen mitgemacht, damals sind wir mit einer mischeung aus verdränger und gleiter angetreten, wir hatten ziemlich ins blaute gebaut mit unserem catermaran und wollen diesmal ein bischen sinnvoller vorgehen^^

 

wie gesagt einen brushlessregler haben wir noch da wir einen 130W Motor von LPG mit ca 90% wirkungsgrad benutzt haben. (wir hatten rein teoretisch nur 100W von den zellen und er lief trotzdem an) diesmal soll das boot jedoch kleiner werden und wir werden wohl nur noch 30W zur verfügung haben.

 

um ehrlich zu sein den letzten beitrag von hanjo kann ich nicht richtig den hydrofoils zuordnen.

 

hier ein video wie es mit den foils funktioniert

und hier das es auch bei modellbooten zu realisieren ist

 

em einen brauchbaren burshless motor haben wir schon im auge, der typ wird nachgereicht, meine platte ist abgeraucht und ich hab die favourites nicht mehr.. muss mal wieder google qäuälen

Edited September 17, 2008 by Solarboot
was vergessen..

[Guest Hanjo]

Hallo,

wie Hydrofoils funktionieren weiß ich. Das mit dem Kajak ist mir nicht so ganz verständlich, warum es bei der Geschwindigkeit auf den Foils gleiten sollte.

 

Der Segler hat schon eine erkennbar hohe Geschwindigkeit. Und genau darum geht es. Mit mehr hydrodynamischem Auftrieb sinkt die Gleitgrenze und die für das Aufgleiten erforderliche Energie.

 

Wobei eigentlich ohne Puffer ist es egal mit welchen Tricks (Nachführung der Panels oder was auch immer) unmöglich ans gleiten zu kommen. Wenn Ihr es doch schafft mit handelsüblichen Materialien bekommt Ihr bestimmt nächstes Jahr den Nobelpreis:mrgreen:

 

Beste Grüße Hanjo

[Guest Solarboot]

naja ich denke mal mit 30W und nem elektromotor sollte man die geschwindigkeit des rc segelschiffes locker erreichen.

letztes jahr wurde diese geschwindigkeit meinem empfinden nach selbst bei starker bewölkung erreicht. nicht nur bei unserer bootsgröße sondern auch bei den booten die eher in der dimension eines din A3 blattes oder kleiner waren. um es mal ganz direkt zu sagen

 

wobei gegen den nobelpreis hätte ich auch nichts

 

Hier auch noch die Bilder wie es im Moment in Planung ist:

 

 

Hier auch nochmal in ner höheren Auflösung:

solarboot_v2_1.jpg

[/url]solarboot_v2_2.jpg

solarboot_v2_3.jpg

Edited September 17, 2008 by Solarboot

[Guest Hanjo]

Auch wenn es ja eigentlich nicht gleiten muß, da das mit dem Auftieb wie beim Flugzeug funktioniert. Mit den winzigen foils?

Na wenn das auf Basis von Solarzellen funktioniert dann

läge ja ohne Zweifel eine Weltrekordgeschwindigkeit an.

 

Dann drücke ich Euch mal die Daumen auch wenn ich zweifele.

 

Beste Grüße Hanjo

[Guest Solarboot]

ehrlich gesagt sind die foils vermutlich in unserer ersten zeichung vllt etwas zu klein geraten, andererseits wiegt unser boot nacher nur 1kg oder so und die foils des kajaks tragen zum einen das kajak und noch zusätzlich eine person. und die foils des kajaks sind ja jetzt auch nicht gerade groß wenn man das verhältnis betrachtet.

 

naja letztendlich können wir es nur ausprobieren und wenn das boot hoffentlich "fliegt" werden wir dir bescheid sagen aber bis dahin dauerts noch ein weilchen