Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Puuveneiden sähkölaitteet. Sytytys- lataus- ja lisälaitteet.
Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Mile » 12.11.2009 12:25

No nehän onkin tunnetusti kovia kulkemaan. Mutta vähän pullea peffa niissäkin, samoin kuin monissa muissakin perinteisissä "fiskareissa" . Pallomainen persaus kun ei irrota veden virtausta vaan muoto imee vettä ylös ja perää alas -> tätä perän painumista pitäis saada hillittyä - laakea tai lähes tasapohja perässä tässä suhteessa hyvä, ja painopisteen oltava riittävän edessä.

Myös solakka tiimalasimuoto perässä kuten joissakin kajakeissa ja purjeveneissä toimiva näillä hitailla nopeuksilla.

Soutajat tietävät miten vastus kasvaa rajusti siinä kohtaa missä perä alkaa painumaan ja kyntämään veneissä joissa erä suhteellisen leveä.
Pitkä kapea "fan tail"- perä, kuten vanhoissa purjeveneissä , joka nousee korkealle vedestä ei toimi pyörregeneraattorina siinä missä pullea perä tai veteen painuva laakea perälauta.

IDeaali olisi jos kaksi vedessä kelluvaa korkinpalaa jäädessään keulan erottamiksi kohtaisivat jälleen toisensa samassa paikassa vieretysten, ilman että pyörteet olisivat ne levittäneet kauaksi keskilinjasta. Eli veneen tulisi halkoa vettä mahdollisimman vähäeleisesti, eli vesi vähän väistää, ja palaa paikoilleen.
No aivan tuohon ideaaliin ei voi päästä - mitä lähemmäksi, sitä parempi.


Niissä hyötushdelaskuissa, kun mainitsin tehontarpeesta, niin kyse oli vain akselitehosta, ei potkurin välittämästä tehosta. Eli riittää kutakuinkin kun akselitehoksi määrittelee 90% koneesta lähtevästä tehosta.

Itse jos joskus hurahdan kunnolla, niin lähden seuraamaan Ponkalan jalanjälkiä .... ja teen veneen jossa perän muoto vastaava kuin delfiinin pyrstö, ja propulsiolähteeksi teen aidon pyrstön ... no joku tässä varmaan pyrskähtää, sorry jos tuli risotto nenästä!
:-) :-)

Nimittäin mikään ihmisen tekemä propulsiolaite ei yllä samaan hyötysuhteeseen kuin esim kalan tai valaan pyrstö. Näitä tutkitaan, ja sovelluksia on pienistä kajakkiin asennetuista pyrstövetareista jo olemassa. Hurjimmat visiot kait suunnitelleet näitä meluttomaksi propulsioksi sotaväen sukellusveneisiin! Ideana näissä on asentaa siipi jäykän taipuisan varren päähän, jota sitten veivataan kuten fisu peräpäätään ja ... ne neidot. Varsi pääsee sopivasti taipumaan , mutta on työntöjäykkä kuten näillä uivilla otuksilla selkäranka. Tuon voisi toteuttaa kätevästi vapaamäntä-stirling moottorillakin. Tai sitten polkimilla tai sähkömoottorilla ja kampiakseli-kampisysteemillä.
Mile

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

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 12.11.2009 12:43

Eväkonseptiakaan ei ole poissuljettu tulevista projekteista, mutta lähinnä kahden evän järjestelmänä olen sitä miettinyt. Kaksi evää, riittävällä etäisyydellä toisistaan, kumoavat toistensa momentit. Tehonsäädön suhteen on ensimmäisenä iskutiheys ollut mielessä, mutta se tuntuu jotenkin turhan...ööm...pöljältä systeemiltä, kun viisaampaa olisi tehdä se amplitudia säätämällä, pitäen värähtelytaajuuden kutakuinkin vakiona. Amplitudisäätö tapahtuisi kampiliitoksen epäkeskisyyttä säätämällä tai sitten nivelöintipistettä muuttamalla ja näistä se edellinen tuntuu perstuntumaltaan paremmalta.

..mutta tässä hybridipaatissa pitäydytään perinteisissä potkureissa, kun mahdollisessa (todennäköisessä?) kontrapotkurijärjestelyssäkin on sopivasti hommaa.. ;)

-Sale

Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Mile » 12.11.2009 13:00

No mä taas säätäisin sitä pyrstökammen pituutta ja pitäisin pyörivän epäkeskon vakiona. Nimittäin sitä pyörivän osan epäkeskisyyttä voi olla aika vaikea muuttaa pysäyttämättä konetta, kun taas sitä pyrstön kampea muuttaa helpommin koska se tekee vain edestakaista liikettä. Siinä pyrstökammessa voisi olla nivel asennettu lineaarijohteeseen, jonka paikkaa voisi muuttaa yksinkertaisella ruuviservolla tai hydraulisylinterillä joka siis asennettu kiinteästi siihen pyrstövarteen, jolloin vain letkut / johdot joutuvat vatkaamaan ilmassa varren mukana.

MUtta kyllä tavanomainen potkuri on aivan riittävä vaihtoehto. Vieläpä yhtenä kappaleena. Yhden potkurin tapauksessa nimittäin minimimäärä osia, ja suurin hyötysuhde. Jos välttämättä haluat kaksi potkuria , niin silloin kaksoismoottoriasennus myös erittäin hyvä vaihtoehto; veneen käsittely satamissakin helpottuu kummasti. Ja kaksoisasennus onnistuu tiimalasiperän kölin kummallekin puolelle, kuten laivoissakin perinteisesti. Kun asennat potkurinakselin tukevaan teräsputkeen et tarvitse sille mitään muuta tuentaa, mikä osaltaan minimoi vastuksen.
Mile

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

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 12.11.2009 13:11

Mile kirjoitti:MUtta kyllä tavanomainen potkuri on aivan riittävä vaihtoehto. Vieläpä yhtenä kappaleena. Yhden potkurin tapauksessa nimittäin minimimäärä osia, ja suurin hyötysuhde. Jos välttämättä haluat kaksi potkuria , niin silloin kaksoismoottoriasennus myös erittäin hyvä vaihtoehto; veneen käsittely satamissakin helpottuu kummasti. Ja kaksoisasennus onnistuu tiimalasiperän kölin kummallekin puolelle, kuten laivoissakin perinteisesti. Kun asennat potkurinakselin tukevaan teräsputkeen et tarvitse sille mitään muuta tuentaa, mikä osaltaan minimoi vastuksen.
Kontrapotkuri on "jännempi" ja periaatteessa vieläkin parempihyötysuhteinen kuin kaksi erillistä potkuria ;)

Etummainen potkuri kiihdyttää virtausta, joten taaemman potkurin lapakulmat ovat himpun verran jyrkemmät ja/tai pyörimisnopeus hieman suurempi. Lentokonepuolellahan noista on jokunen sovellus nähtykin, mutta yleensä yhdellä moottorilla ja vaihteistolla toteutettuna, joskin siellä on työntövoimaa säädetty lähes puhtaasti lapakulmia muuttamalla, eikä niinkään kierroksilla. Nollamomentti on myös mukava lisä, eli juurikin se satamakäsittelyn helpottaminen.

Vedon ajattelin toteuttaa siten, että sisäkkäisten akseleiden päähän tulisi hampit ja sähkömoottorit kytketään akseleille sopivalla välityssuhteella hammashihnoja tai ketjuja käyttäen. Kun moottorit asennetaan akselin molemmin puolin, saadaan minimoitua mahdolliset taivutusmomentitkin akselin päästä, kun akseli itsessään on riittävän jöötiä tavaraa, päädyn ylitys laakeroinnista lukien riittävän lyhyt ja hihnojen/ketjujen kiristysvoima sopiva, ei laakerointikaan joudu olemaan mallia rekka-auto. Joutunee piirtelemään periaatekuvan, jos ei tuosta sekavasta selostuksesta homma aukea.. ;)


-Sale

Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Mile » 12.11.2009 13:13

Unohtui pari juttua vielä edellisen perään. Niin, eihän se akseli tarvitse välttämättä mitään tukiputkia tai tukia rungon ulkopuolella, kunhan riittävän jämäkkä.

Kaksoisasennuksesta vielä. Siinä kannattaa peräsimet säätää siten, että kun paatilla ajetaan suoraan, toinen peräsin vapautetaan, ja merkitään sen asento vapaassa potkurivirtauksessa, sitten säädetään peräsinten välistä "raidetankoa" siten että tuo asento jää ; ja sama toistetaan toiselle puolelle.

Tässä on se perusta, että potkurivirtaus ei ole mitenkään suoraa vesipötkön työntöä, vaan virtaus pyörii eikä välttämättä ole täysin kulkusuunnan mukainenkaan johtuen rungon aiheuttamasta virtauskentästä, sekä akselin kulmista jne. Mikäli peräsimet olisi asennettu geometrisesti menosuuntaan suoriksi, niin ne eivät ole silloin välttämättä kovinkaan virtauksen suuntaisia, mikä lisää taas vastusta.

Vastuksen minimoimiseksi peräsimet kannattaa tehdä profiloiduiksi.
Mile

Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Mile » 12.11.2009 13:21

no et sattumoisin ole ajatellut tehdä keulabulbia ja laittaa tupalapotkuria sinne vetämään kuten lentokoneissa? Tällöin potkurit saisivat pyöriä ilman rungon aiheuttamia virtaushäiriöitä..

btw .. sivuvetoahan tuolla dubbel-potkurilla ei juuri esiinny, mutta paikoillaan manöveröinti ei silti helppoa, ellet tee azipod-tyyppistä ratkaisua , tai pyörittele noita duppeleita eri aikaan jolloin voisit hyödyntää sitä sivuunvetoa
... tai keulaan sitten virtasyöppö keulapotkuri, n. 2.2 kW esim.
Mile

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

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 12.11.2009 14:40

Kuva

Kuva

Kuva

Eli tämmöinen räpellys on tuo välityksen peräpää. Kuvista puuttuu tietenkin...kaikki, eli moottorit, hihna-/ketjuvedot, laakerit, jne., mutta periaate on kuitenkin selvä.

EDIT: Ei näemmä lataa kuvia vielä kiltisti tuolta serveriltä...no, eiköhän ne kohta näy.


-Sale

Mile
Viestit: 1176
Liittynyt: 25.02.2005 11:44

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Mile » 12.11.2009 15:50

Mitenkäs olet ajatellut toteuttaa noiden akseleiden keskinäisen laakeroinnin? Liukulaakereilla ehkä pienin mitta säteissuunnassa, mutta sitten tarvitset tiivistyksen jotta vesi ei pääse laakereille, jolloin kuitenkin käytännössä ulomman akselin sisähalkaisija pitää olla n. 15mm suurempi kuin sisäakselin. Vai miten ohuita ( säteissuunnassa) huulitiivisteitä mahtaa löytyä , vai ajattelitko käyttää pelkkiä O-renkaita. Sitten noiden akseleiden väliseen tilaan rasvaa; no siihen saa helposti nipan josta aina välillä ruuttaa sisään.

Meinaatko muuten toteuttaa tuon haaveesi joskus, vai pelkästään piirustuslautaharrastuksena? Ihan sillä, että jos haluat joskus valmistakin, niin kannattaa harkita kuinka paljon uhrata paukkuja erikoisiin ratkaisuihin, vai tyytyäkö helppoon, varmaan ratkaisuun. Meinaan vaan, että itse veneen rakentamiseenkin saat varmasti uppoamaan aikaa aivan kiitettävästi, ilman että olet joutunut tekniikaa itse kehittämään ja rakentamaan.
Ei sillä ammuta .. tai jotain sinne päin, kiva noita on suunnitella.
Mile

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

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 12.11.2009 16:16

Mile kirjoitti:Mitenkäs olet ajatellut toteuttaa noiden akseleiden keskinäisen laakeroinnin? Liukulaakereilla ehkä pienin mitta säteissuunnassa, mutta sitten tarvitset tiivistyksen jotta vesi ei pääse laakereille, jolloin kuitenkin käytännössä ulomman akselin sisähalkaisija pitää olla n. 15mm suurempi kuin sisäakselin. Vai miten ohuita ( säteissuunnassa) huulitiivisteitä mahtaa löytyä , vai ajattelitko käyttää pelkkiä O-renkaita. Sitten noiden akseleiden väliseen tilaan rasvaa; no siihen saa helposti nipan josta aina välillä ruuttaa sisään.
Laakeroinnin ajattelin toteuttaa liukulaakereilla, mutta siten, että laakereille on urat sisemmän akselin päissä, kohdissa joissa se menee ulomman akselin sisään. Ulommassa akselissa on päissä pienet upotukset laakereille ja koko hoidon päätyliike lukitaan sopivaksi katsotulla tavalla. Ulompi akseli laakeroidaan perinteisesti, myös liukulaakereilla. Laakeriratkaisua pitää hieman vielä suunnitella ja laskeskella, ettei tule taivutusmomenttiongelmia kriittisissä pisteissä (vaihtokuormituksen myötä kuormitukset on varmennettava väsymislujuusmitoituksella).
Meinaatko muuten toteuttaa tuon haaveesi joskus, vai pelkästään piirustuslautaharrastuksena? Ihan sillä, että jos haluat joskus valmistakin, niin kannattaa harkita kuinka paljon uhrata paukkuja erikoisiin ratkaisuihin, vai tyytyäkö helppoon, varmaan ratkaisuun. Meinaan vaan, että itse veneen rakentamiseenkin saat varmasti uppoamaan aikaa aivan kiitettävästi, ilman että olet joutunut tekniikaa itse kehittämään ja rakentamaan.
Ei sillä ammuta .. tai jotain sinne päin, kiva noita on suunnitella.
Juu, tarkoitus on tosiaan jossain vaiheessa, 1-2 vuoden aikasäteellä, ryhtyä toteuttamaan projektia ihan käytännössä. Helpot ja valmiit ratkaisut olisivat tietty juuri niitä: helppoja ja valmiita. Kartoitan parhaani mukaan jo toteutettuja projekteja, joista ammennan inspiraatioita osaratkaisuihin, mutta pääpiirteittäin suunnitelma on edellämainitun kaltainen.

Tokihan useammankin kaupan hyllystä löytyy [usein sikahintaiset] valmiit ratkaisut moottor(e)ista, ohjausyksiköstä, jne. vermeksistä, mutta osa projektin ideaa on tehdä joitakin komponentteja myös itse.


-Sale

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

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 12.11.2009 16:38

Asiaa on jonkun verran tosiaan tutkittu ja kehitelty, tässä on eräs variaatio aiheesta: http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD ... tTRDoc.pdf" onclick="window.open(this.href);return false; (pod-tyyppinen ratkaisu, jossa kontrapotkurit vetopuolella).

Keulapuolen potkuriratkaisu voisi periaatteessa olla tutkimisen arvoinen keissi, mutta silti joku siinä kaihertaa...periaatetasolla. Pod-ratkaisu on siinä mielessä ikävä, että sen huoltamista varten pitää koko paatti nostaa ylös, kun sisäpuolelle asennetut moottorit on huollettavissa helpommin. Toisaalta, sähköratkaisu on mekaanisesti suht. kestävä ja likimain huoltovapaa, eli siinä mielessä tuo voi olla turha pelko. Kiinteän podin asennus on ainakin enemmän kuin simppeli homma: http://www.youtube.com/watch?v=NjAa2xnxjS0" onclick="window.open(this.href);return false;

Niin, kääntyvä ja nätti kontrarotaatio-pod-ratkaisu olisi ehkä se "hifein"..ja monimutkaisin. Siinä sitä olisi suunnittelemista.

-Sale

Viilari
Viestit: 101
Liittynyt: 21.07.2009 11:16

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Viilari » 12.11.2009 16:47

Muistan joskus nähneeni kuvan kauppalaivan normaalin potkurin taakse asennetusta huomattavasti suurempihalkaisijaisesta vapaastipyörivästä potkurista.Systeemin
väitettiin parantavan propulsiosysteemin hyötysuhdetta.

Matti Laurila
Viestit: 340
Liittynyt: 16.04.2003 12:12
Paikkakunta: Tampere

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Matti Laurila » 12.11.2009 17:16

Onpa erityisen mielenkiintoista juttua, jotkut ovat tosi hyvin perehtyneet näihin asioihin.

Jos energiatehokasta venettä lähtisin rakentamaan, vaatimuksena toimivat tilat, tekisin kyllä katamaraanin. Siinä on helpompi toteuttaa kapea vedenalainen osa ja riittävä vakavuus sekä kohtuullinen syväys.

Homman voi tietty sössiä ponttoonien välin väärällä mitoituksella, kuten eräs Tampereen vesillä liikkuva laiva ranta-asukkaille kesäisin todistaa... Keula-aallosta voi rakentaa ennätysmäisen. Mutta itsekin olen osallistunut varsin onnistuneeseen projektiin, joten sellaisen itse värkkäisin. Olisinko pahasti hakoteillä?

Ymmärsin kuitenkin aiemmista viesteistä, että tavoitteena on perinteisen näköinen vene.

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

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 12.11.2009 19:56

Juu, perinteisempää linjaa haetaan, eli katamaraani lienee niitä seuraavia n+1 -projektimahdollisuuksia.. ;)


-Sale

Pellis
Viestit: 434
Liittynyt: 10.09.2007 20:57
Paikkakunta: Espoo
Viesti:

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Pellis » 12.11.2009 22:04

Laitan tässä vähän runkosuunnitteluun optimiarvoja aallonmuodostusvastuksen kannalta hieman alle runkonopeuden, eli Frouden luvulle 0,35. (Tämän nopeuden jälkeen alkaa vastus kasvaa liki nopeuden toiseen potensiin, kunnes noustaan plaaniin)

Freuden luku Fn = V / (g * Lwl^0,5)
, jossa
V = nopeus m/s
g = 9,813 m/s^2
Lwl = vesilinjan pituus keskilinjaa pitkin (eli, kyllä se on ihan suora mitta näissä laskuissa)

7 metrin vesilinjalla siis nopeus olisi 2,9 m/s eli 1,942 * 2,9 = 5,6 solmua 8o

Tärkeimpiä runkoparametrejä, jotka pitää osua kohdalleen on ns. prismaattinen kerroin Cp, joka on veneen uppouman suhde keskikaaren vedenalaisen pinta-alan ja vesilinjan tuloon, eli veneen uppouman suhde keskilinjan muotoisen, vesilinjan pituiseen pötkylään.

Seuraavassa optimit prismaattiselle kertoimelle eri suhteellisille nopeuksille Fn:
kun Fn = 0,30 niin Cp = 0,495
Kun Fn = 0,35 niin Cp = 0,558
kun Fn = 0,40 niin Cp = 0,599
kun Fn = 0,45 niin Cp = 0,618

Uppoman keskipisteen tulisi sijaita noin 3,4-3,7% vesilinjan pituudesta keskikaaren takapuolella. Eli jos vesilinja 7 metriä niin noin 0,245 metriä keskikaaren takapuolella.

Uppouman keskipisteen yläpuolella sijaitsee veneen painopiste, joten jos painopiste on väärin, niin myös tämä arvo siirtyy eteen tai taakse.

Pituus leveyssuhde ja syväyksen suhde vesilinjaan kannattaa pitää mahdollisimman suurena. Muista kuitenkin, että mitä kapeampi vene sitä kiikkerämpi. Leveys vaikuttaa vakavuuteen kolmannessa potenssissa.

Kitkavastukseen vaikuttaa eniten pinta-ala ja tunnetusti vähiten pinta-alaa suhteessa tilavuuteen on pallossa tai siis pitkän omaisessa kappaleessa sylinterin muotoisissa kappaleissa. Katso mallia tosiaan purkkareista. Tällaisella optimikappaleella vain ei ole juuri ollenkaan muotovakavuutta, kuten kantikkaalla levymäisellä on. Niinpä painopisteen on oltava tosi alhaalla, että vene ylipäätään pysyy pystyssä!

Perälinjat eivät saisi näissä nopeuksissa nousta yli 10 astetta ja vesilinjan kohtauskulma myös keskilinjaan nähden tulisi pitää alle 10 asteen.

Tässä joitakin ohjeita. Ja mahdollisimman kevyt tietysti :-)
Oksa on puun kukkanen.

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

Re: Hybridipuuveneen periaatesuunnittelua

Viesti Kirjoittaja Sauli Särkkä » 12.11.2009 22:29

Pellis kirjoitti:7 metrin vesilinjalla siis nopeus olisi 2,9 m/s eli 1,942 * 2,9 = 5,6 solmua 8o
Notta hui.

Tai siis, mikäli tähän nopeuteen päästään vaikkapa 1,5 kW akseliteholla, niin 8 solmuun päästään karkeasti arvaillen 1,5 * (8/5,6)^2 = n. 3 kW. 10 solmuun tarvittaisiinkin jo 4,8 kW ja 15 solmuun peräti 10,8 kW. Äkkiähän tuo nousee..

..mutta tämä oli siis 7 metrin vesilinjaa ajatellen, eli ei ollenkaan paha. Se alun perin arvailtu tehomäärä riittää siis melkolailla varmasti haluttuihin nopeuksiin vaikkapa järkevän painoisella pellinkiläismallisella fiskarilla tai sitten Pettersonin Margaux'lla tai Raketilla.. :D

Parempi näin. Kai..?


-Sale

Vastaa Viestiin