Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Puuveneiden sähkölaitteet. Sytytys- lataus- ja lisälaitteet.
Sauli Särkkä
Viestit: 55
Liittynyt: 16.08.2009 19:06
Paikkakunta: Oulunsalo
Viesti:

Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 11.11.2009 12:28

Hoplaa.

Päässäni on olemassa visio hyvällä hyötysuhteella toimivasta puuveneestä ja tämä idea on saanut myös isännän kiinnostuksen heräämään. Tällä hetkellä on alkuvaiheen periaatesuunnittelu käynnissä ja tärkeimpiä suuntaviivoja ollaan vetämässä projektin tehontarpeen, mittakaavan ja yleisen teknisen toteutuksen osalta. Tähän kaipaisin hieman osaavampien, enemmän käytännön kokemusta omaavien apuja.

Veneen tulisi olla suhteellisen vähäisellä energialla etenevä, mutta tähän ei kuitenkaan perusteta muotoilua sataprosenttisesti. Kun veneellä tulee olemaan pituutta 8-10 metriä, leveyttä sopivasti ja arvioitu massa noin 2000-2500 kg kaikkine varusteineen, pitäisi päättää veneen edustama tyylisuunta. Matkanopeudeksi kaipailtaisiin noin 8 solmun nopeutta.

Kyydissä tullaan kuljettamaan sopivan kokoista dieselmoottoria, jonka tehtävänä on toimia generaattorina, maksimihyötysuhteella. Generaattori tuottaa akustolle ja sähkömoottor(e)ille tarvittavan sähköenergian ja tällä ketjutuksella pyritään taas kerran hyvään hyötysuhteeseen. Akusto mitoitetaan siten, että yksistään sen varassa päästään tarvittaessa noin 30 km matka.

Minkätyylinen perinteinen puuvene voisi sopia lähtökohdaksi projektiin?
Minkä verran moottoritehoa tarvittaisiin tämän kokoluokan veneen viemiseen aiotulla 8 KTS matkanopeudella?

Vaihtoehtoja on kaksi: rakentaa paatti alusta lähtien tai ostaa projekti. Jättimäistä kokemusta veneenrakennuksesta ei allekirjoittaneella vielä ole, mutta puutöistä yleisesti on kuitenkin suht. vahva ote. Projektin toinen vastuurakentaja on veistellyt pari limilautaista merisoutuvenettä hyvällä menestyksellä. Eniten ehkä kiinnostaisi rakentaa paatti alusta loppuun itse, kun siinä voisi samalla yrittää hieman optimoida tiettyjä osia rakenteesta käyttötarkoituksen mukaan.


-Sale

Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Mile » 11.11.2009 14:54

Joku Pettersson imitaatio vois olla hyvän näköinenkin. Suhteellisen kapea kanoottihan liikkuisi hyvinkin vähällä energialla.

N. 200W/ tonni tosin riittää ajoon lähes rungolla kuin rungolla nopeudella jossa peräaalto ja keula-aalto kumoavat toisensa, tämä nopeus löytyy kun vesilinjan pituudesta otetaan neliöjuuri ja jaetaan nopeudella ja tulokseksi saadaan 1 kun käytetään jalkoja ja solmuja. eli jos vesilinjan pituus 25 jalkaa niin tuo nopeus on 5 solmua, jos taas 36 jalkaa niin nopeus 6 solmua. 8 solmua on siis vähän korkea nopeus aivan kaikkein taloudellisimmaksi nopeudeksi aikomassasi kokoluokassa.

Eli lähestyt ns runkonopeuden aluetta, josta lähtien tehontarve kasvaa rajusti; tehontarve kasvaa jyrketen kun vesilinjapituuden juuren ja nopeuden suhde ylittää 1.3-1.34 ( yleisesti, poikkeuksena kevyet ja kapeat rungot, joilla tehontarve kasvaa niilläkin, mutta maltillisemmin). Runkonopeuden saavuttamiseen riittää n. 340 W / tonni

tuota runkonopeutta vastaavat nopeudet:
( vesilinjan pituus jalkoina / runkonopeus solmuina)
25' / 6,5kn
28' / 6,8 kn
30' / 7,1 kn
32' / 7,4 kn
34' / 7,6 kn
36' / 7,8 kn
38' / 8 kn ; ja tähän vähän keulaa lisää ellet tee pystykeulaa ja ehkä joku peräluiska , niin päästiin n. 40 jalan mittaan

Kapeaan runkoon ei tosin saa mahtumaan leveitä tiloja, mutta pituus sentään antaa lisätilaa; kannattaa katsella siltä osin purjeveneiden sisustoja.

Hyttirakennelmat on syytä pitää mahdollisimman matalina sekä painopisteen ( vaikuttaa vakavuuteen) että tuulenvastuksen kannalta.

Potkurin syytä olla mahdollisimman isohalkaisijaisen, ja kapealapaisen ; 2 lapaa riittää mainiosti.
Mile

Sauli Särkkä
Viestit: 55
Liittynyt: 16.08.2009 19:06
Paikkakunta: Oulunsalo
Viesti:

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 11.11.2009 15:29

Aevan, elikkästen 10-metrisen runkonopeus olisi vastaavasti suunnilleen hehtaarilla, mitä nyt ylitys olisi vielä aika järkevissä rajoissa. Rakennustiloihin mahtuu tällä hetkellä ehkä juuri ja juuri 8-metrinen, joten sitäkin pitää vielä mietiskellä.. ;)

No, rakennusprojektin aloitukseenkin saattaa mennä se vuosi-pari, mutta olennaista on suunnitella keissi kunnolla ja testata mahdollisia osaratkaisuja irtonaisina komponentteina ennen mitään lopullisempia ratkaisuita. Mm. sisäkkäisillä akseleilla toteutettu kontrarotaatiopotkuriratkaisu on pöydällä erittäin vahvana vaihtoehtona, kun kahdella sähkömoottorilla ja sopivasti optimoiduilla kaasukäyrillä on mahdollista, ainakin periaatteessa, saavuttaa parempia potkurihyötysuhteita kuin yhdellä rusetilla. Samalla kumoutuu mahdolliset venettä kääntävät momenttivaikutukset, ts. ohjaus on yhtä herkkä/vahva molempiin suuntiin.

Niin, jos otetaan RaHi-/Stetson -menetelmän (TM) mukainen lukema karkeasti nostaen arvoon 500 W/tonni, tarvittaisiin tehoa 3 tonnin venhon edistämiseen halutulla nopeudella pyöreästi 1,5 kW. Onko tämä siis todellinen työntöteho, elikkästen siihen pitää vielä lisätä potkurin hyötysuhteesta, välityksistä, sekä moottorin hyötysuhteista katoavaiset tehot?

On muuten aikasten nätti venho:
http://user.tninet.se/~zyo199o/margaux2.htm" onclick="window.open(this.href);return false;

Mistähän voisi aloittaa em. malliin liittyvät tarkemmat kaivelut? Muitakin malleja saa ja pitää ehdottaa, niin saadaan tämä alkuvaiheen tiedonhakuprojektin myötä ainakin niitä päälinjoja aikaiseksi.

Tämäkään ei ihan hirvittävän näköinen ole, vaikka keulan kansirakenne onkin hieman erikoinen, ainakin amatöörin silmissä:
http://www.loris.a.se/lorisnyheter/raket.html" onclick="window.open(this.href);return false;

-Sale

Avatar
Veli-Matti
Viestit: 7971
Liittynyt: 08.10.2003 21:59
Paikkakunta: Varjakka

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Veli-Matti » 11.11.2009 16:53

Tuoda, tuoda, eikös vesilinjan pituus ole mitattava siten että mitataan nimenomaan pituus vesilinjasta eikä vesilinjankohdalta veneen sivusta "suoraa pituutta"?
Eli kaksi samanmittaista venettä samoilla keula ja peräkulmilla (sivusta mitattuna sama pituus vesilinjassa) niin leveämmässä on pidempi vesilinja kuin kapeammassa...
Veli-Matti

http://www.varjaagi.fi" onclick="window.open(this.href);return false;

http://kuvablogi.com/nayta/1972556/" onclick="window.open(this.href);return false;


"Aina löytyy eskimoita, jotka osaavat neuvoa kongolaiselle miten selvitä parhaiten helteessä..."

Ambrosio
Viestit: 285
Liittynyt: 18.04.2005 14:11

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Ambrosio » 11.11.2009 17:03

Laitapa siihen masto ja purjeet, niin on aikas hyvä "hyötysuhde" sen jälkeen. :)) Ei tarvii niin kauheesti kehitellä haitekkiä sen lisäksi. No ihan vakavastikin ottaen kyllä moottoripursi olisi järkevä homma monessa tapauksessa.

Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Mile » 11.11.2009 17:17

Mäkin ajattelin tarjota jotain purjeen tapaista ratkaisua avuksi. Jos tuohon tekisi taipuisasta aurinkopaneelista kaarevan kattopinnan päälle kennot ; ja sitten katon puoliskot vois avata lokinsiipiovien tapaan , ja a'vot eiku y-not , siin ois jäykät siipipurjeet jotka vielä aurinkoisella ilmalla lataisivat akkujakin aina auringon laskiessa horisonttiin.


Siitä vesilinjapituudesta... voin olla aivan väärässäkin, mutta käsittääkseni siinä kyse lähinnä siitä veteen piirretystä suorasta linjasta keularangasta perästeeviin tai -lautaan.

En osaa sanoa paljonko mun turpo-disu antaa tehoja tyhjäkäynnillä, mutta sillä se menee sitä kaunista vähän alle viiden solmun nopeutta ilman mitää aallonmuodostusta. .. satoi tai paistoi, eikä tuulikaan jaksa vaikuttaa, eikä niin isoa ylämäkeä vielä ole tullut vastaan että lähtis takaperin.
Mile

Sauli Särkkä
Viestit: 55
Liittynyt: 16.08.2009 19:06
Paikkakunta: Oulunsalo
Viesti:

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 11.11.2009 17:21

Piti ihan itsekin tuota pähkäillä ja tämmöistä löytyi kuukkelilla:
Any type of boat from canoe to supertanker makes the same length of wave at the same speed. Only the wave size alters in line with the vessels weight and form.
Lähde: http://www.solarnavigator.net/hull_speed.htm" onclick="window.open(this.href);return false;

Eli vapaasti käännettynä "Minkä tahansa tyyppinen vene, kanootista supertankkeriin, tuottaa samanpituisen aallon samalla nopeudella. Vain aallon koko (korkeus?) muuttuu suhteessa veneen muotoon ja painoon.


-Sale
Viimeksi muokannut Sauli Särkkä, 11.11.2009 17:24. Yhteensä muokattu 1 kertaa.

Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Mile » 11.11.2009 17:22

Akselitehosta taitaa olla kyse ; unohtui äskeisessä kiiruusti naputellessa. Eli laakeroinnin , moottorin, mahdollisen vaihteen jne. aiheuttamat häviöt tulee huomioida. Liukulaakereilla ( vesivoidellut kumilaakerit jne.) n. 3% häviö per laakeri - noin laskelmissa huomioitavaksi.
Mile

Sauli Särkkä
Viestit: 55
Liittynyt: 16.08.2009 19:06
Paikkakunta: Oulunsalo
Viesti:

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 11.11.2009 17:54

Mile kirjoitti:Akselitehosta taitaa olla kyse ; unohtui äskeisessä kiiruusti naputellessa. Eli laakeroinnin , moottorin, mahdollisen vaihteen jne. aiheuttamat häviöt tulee huomioida. Liukulaakereilla ( vesivoidellut kumilaakerit jne.) n. 3% häviö per laakeri - noin laskelmissa huomioitavaksi.
No, lasketaanpas esimerkkikeissi.

veneen massa m = 3000 kg
haluttu nopeus = 8 KTS
vesilinjan pituus l = 8 m = n. 26,25 jalkaa

Jos runkonopeus on pyöreästi 7 solmua ja tehoa tarvitaan potkurilta veteen hieman yliarvioituna 3 x 500 W = 1,5 kW, tarvittaisiin seuraavilla hyötysuhteilla karvan verran enemmän tehoja sitten voimanlähteen puolelle.

potkurihyötysuhde, sis. välitys- ja laakerointihäviöt h_p = 60% = 0,6
sähkövoimalaitteiden (1-2 moottoria) hyötysuhde h_m = 75% = 0,75
dieselgeneraattorin hyötysuhde (dieselmoottorin akselitehon siirtyminen sähkötehoksi laturista ulos ja akustoon, sekä sähkömoottoreille) h_d = 80% = 0,8

--> 1,5 kW potkuritehovaatimus nouseekin n. 4,2 kilowatin ottotehovaatimukseksi.

Kahdella ~4..5 kW sähkömoottorilla saataneen aikaiseksi sitten ihan sopivasti vauhtia, eli ilmeisesti sen alkuperäisen 8 solmun matkanopeudenkin. Piikkitehoja käytettäneen melko vähän ja harvoin, elikkä akuston ja laturin mitoitus voitaneen tehdä esimerkiksi 8 kW ulostulotehon mukaan, niin vehkeet eivät kyykkää tyystin jokaisesta pienestä pyrähdyksestä.


-Sale

RistoA
Viestit: 270
Liittynyt: 04.05.2007 19:45
Paikkakunta: Tampere

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja RistoA » 11.11.2009 21:47

Tuota vedenalaisten osien suunnittelua kannattaa varmaan lähteä hakemaan jostain vähän modernimmasta paikasta tuin petterssoneista.
Shalom näyttäis olevan samantapaisilla tavotteilla suunniteltu.

Risto

Sauli Särkkä
Viestit: 55
Liittynyt: 16.08.2009 19:06
Paikkakunta: Oulunsalo
Viesti:

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 11.11.2009 22:04

Juu, Shalom-projektiinkin on tullut tutustuttua, mutta muotokieli ei puhuttele tällä hetkellä tippaakaan. Toki, se on varmasti vähävastuksinen ja niin pois päin, mutta mun veneen pitää näyttää veneeltä, eikä avaruussukkulalta, vaikka onkin hieno kuin mikä.

Kyllähän sielläkin puolella menee useampi kilowatti noin 5 solmun matkanopeuteen (ilmeisesti arvio?), että ei nämä puupaattidesignit nyt välttämättä ihan niitä surkeimpia ole.. ;)


-Sale

RistoA
Viestit: 270
Liittynyt: 04.05.2007 19:45
Paikkakunta: Tampere

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja RistoA » 11.11.2009 23:19

Niin, sen muotokielen takia juuri mainitsinkin, että VEDENALAISTEN osien disainia kannattaa vähän vilkuilla. ;-) Shalom on jotakuinkin tuplakokoinen tuohon sinun suunnitelmaasi nähden. Sillä pitäisi olla joku vaikutus tehotarpeisiin.
Ja sitten, kun suunnittelet esim. lataussysteemejä käymään vain maksimiteholla ja optimoit siihen, niin huomaat, että 5kW koneistosta saa aikasten pienen ja kevyen. Kun siis ei tarvita tehonsäätöä ja muuta härpäkettä siihen. Pienen ja pippurisen koneaihion löytäminen saattaa olla tosin vaikeaa..

Risto

Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Mile » 12.11.2009 10:04

Olen tässä vähän eri linjoilla Riston kanssa. Shalomista en tiedä kuka sen vedenalaisen rungon on suunnitellut tai miten sen toimivuus on testein todennettu jne. jne. Liekö loppujen lopuksi yhtään sen vähäisempi vastukseltaan kuin esim. nuo Petterssonit.

Tosiasia on, että jo 100v sitten osattiin suunnitella veneitä, nopeitakin. Silloin ei vielä ollut olemassa huipputehokkaita keveitä koneita, silloin puksuteltiin oikeilla koneilla ; näitä nykyisiä saa sanoa moottoreiksi. Silloin riitti 9m veneellä 15 hidaskäytistä heppaa liikuttamaan paattia 25 mailin nopeutta - tänä päivänä samaan ei moni pysty. No syytkin ovat moninaiset. Silloin veneet olivat kapeita ja uivat matalassa, eikä niissä ollut Queen size double-double vesisänkyjä , jne jne.

Kannattaa käydä vaikka merimuseossa, en tiedä minne Hylkysaaren vanhan museon kamat tosin siirretty, mutta siellä oli pienoismalli 1. maailmansodan aikaisesta venäläisestä nopeasta sota-veneestä; joka oli ollut jotakin n. 20-30 m pitkä, mutta vain n. 3 metriä leveä ; pyöreäpohjainen "kanootti" joka ylitti kevyesti 30 solmua .

Mallia kannattaa ottaa myös purjeveneistä, nekin liikkuvat kevyesti pienillä nopeuksilla.

Pääsääntöinä tässä pienellä teholla ajamisessa ovat kokonaispainon minimoiminen, pyrkiminen mahdollisimman pienee syväykseen, ja samalla mahdollisimman solakkaan muotoon. Virtauksen tulisi pysyä laminaarisena mahdollisimman pitkään => terävä keula, siitä pitkälle taakse levenevä runko = ei siis keulasta pullukkaa!
Perälauta, jos siitä tulee leveä, tulisi olla veden pintaan rajoittuva, ts. pohjan linjat kohtaavat perälaudan veden pinnan tasolla. Tällöin perälauta ei muodosta jarruttavaa pyörrettä perään. Terävä kulma pohjan ja perälaudan välissä irrottaa virtauksen tehokkaasti. Perälauta voi olla myös voimakkaasti eteen kallistettu, myös kapeneva, jolloin perä voi myös kaveta samalla ; tällöin vesi pääsee virtaamaan perälaudan ylitse alas vauhdin kasvaessa.

Rungon alle ei kannata tehdä turhan suuria ulokkeita, ei kalarautoja, ei häkkejä potkurille, ei kovin suurta köliä.

Kauniit jouhevat linjat ... ne nyt vaan toimivat.

Mallia kannattaa katsoa myös esim. kajakeista, kilpasoutuveneistä jne. jos tykkää kapeista peristä .
Mile

Sauli Särkkä
Viestit: 55
Liittynyt: 16.08.2009 19:06
Paikkakunta: Oulunsalo
Viesti:

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 12.11.2009 11:24

Muotojen osalta pyrin edelleen siihen, että ulkonäkö on selkeästi perinteisen puuveneen mukainen, mikä se sitten lieneekään. Pettersonin Margaux näyttää mun silmään hienolta, kuin myös Raket. Muitakin ehdotelmia sopivan wanhanaikaisista malleista edelleen otetaan ilomielin vastaan, kun ei välttämättä heti kannata sitoa projektia yhteen malliin.

Rakennettakin on tullut mietittyä alustavasti ja vaneria olen harkinnut pintamateriaaliksi. Limirakenne ei olisi ihan mahdoton ajatus, mutta vanerilla lienee mahdollista kuitenkin saavuttaa riittävän sopivat muodot tässäkin projektissa. Voep olla, että paatin joutuu piirtelemään itse kirjallisuuden, perstuntuman ja wanhojen veneiden avulla, mutta tällä ei sinänsä ole merkittävää kiirettä.

Yksi malli, joka on vastaan tullut, on Caballero: http://www.svensons.com/boat/?p=Mechani ... /Caballero" onclick="window.open(this.href);return false;

Tuota joutuisi kenties hieman kasvattamaan, kohtuullisesti, mutta ei ihan mahdottomia. Vakiomuodossaan se on 19-jalkainen ja perusmuodoiltaan ihan miellyttävän näköinen. Kamppeen joutunee mallintamaan ja tutkimaan miten muodot käyttäytyvät kohtuullisen venytyksen seurauksena ja miettimään miten plaanaavan siitä lopputuloksesta sitten haluaa. Syöpömmältä se toki näyttää kuin Pettersonin muodot, mutta kuitenkin. Vedenalaisilta osilta muotoilua joutunee kehittämään joka tapauksessa.


-Sale

Sauli Särkkä
Viestit: 55
Liittynyt: 16.08.2009 19:06
Paikkakunta: Oulunsalo
Viesti:

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 12.11.2009 11:34

tevisu kirjoitti:Aika moni kuvauksista osuu pellinkiläisiin.... ;-)
Arvaappas vaan onko tullut kahteltua sitä Veli-Matinkin paattia "sillä silmällä".. ;)


-Sale

Vastaa Viestiin