Elektromotor en zonnepanelen modelboot

Ise

Heel erg bedankt voor het antwoord! We hebben een gewenste snelheid van 0,5 m/s, dus dat is niet zo flink, dus dan hebben we weinig vermogen nodig volgens uw berekeningen. Bedankt daarvoor! Ik vroeg me wel af hoe u precies de weerstand hebt berekend in het water, want daar lopen wij een beetje vast

swrvanrappard

He Ise,

Fijn dat dit jullie in de goede richting helpt! De berekening van de weerstand is wat ingewikkelder en komt uit de stromingsleer. Ik zal aan jullie uitleggen met bijbehorende waardes en dan zouden jullie dat eventueel kunnen gebruiken
F = 1/2 x rho x V^2 x A x Cf
Hierbij is rho de de dichtheid (circa 1000), V de snelheid (0,5), A de oppervlakte in het water (circa: 10x10) en Cf de wrijvingscoefficient (nu geschat op 0,02). Hier kom 2.5 uit, dit keer de snelheid (0,5) komt uit op een vermogen van 1,25 watt. Ik zou als julie het gaan maken dan atijd voor de zekerheid iets meer nemen.

Dit is de formule met de grofe waardes voor jullie situatie erbij gegeven. Je zou het ook nog preciezer kunnen berekenen maar dat voegt niet per se veelt toe.

Laat maar weten of jullie hier iets aan hebben!

Groet Splinther
PWS Team
TU Delft

Ise

swrvanrappard

Heel erg bedankt voor uw antwoord, dat helpt zeker! Ik heb nog wel twee vragen (sorry😅). Ten eerste: hoe kan het dat er volgens de theorie zo weinig nodig is, want dat voelt toch een beetje vreemd aangezien de boot zelf een aantal kilo zal wegen, en waarom moeten we zo ver boven de berekende waarde gaan zitten? Ten tweede: nadat we weten welke motor we nemen, moeten we daar ook nog een passende zonnecel bij vinden. Waar moeten we opletten om ervoor te zorgen dat ze goed bij elkaar passen?

Alvast bedankt!

swrvanrappard

Hi Ise,

Ik snap je vragen helemaal! Als eerste waarom lijkt het vermogen zo laag?
De berekende 1,25 W geldt voor een boot die al met constante snelheid vaart. Het gewicht van de boot bepaalt vooral hoeveel weerstand er ontstaat (via de diepgang en natte oppervlakte), maar niet direct het benodigde vermogen. In de praktijk moet je hoger gaan zitten omdat de formule uitgaat van ideale omstandigheden. Je krijgt te maken met verliezen in de motor, turbulentie, extra weerstand en piekvermogen bij het optrekken. Daarom is het verstandig om ongeveer 2–3 keer boven de theoretische waarde te gaan zitten. Als tweede de motor en zonnecel op elkaar afstemmen. Ik zou vooral op de volgende dingen letten, de spanning van de zonnecel moet passen bij de motorspanning. De zonnecel moet genoeg stroom kunnen leveren (P = U × I). Het maximale vermogen van de zonnecel moet hoger zijn dan dat van de motor. Houd ook rekening met wisselend zonlicht, dus neem wat extra marge.

Als jullie specifieke onderdelen hebben uitgezocht, kijk ik graag even mee.

Groet Splinther

Ise

swrvanrappard

Wederom heel erg bedankt voor uw antwoord en sorry voor mijn late reactie, net toetsweek gehad😅. Ik snap nu inderdaad dat we boven de theoretische waarde gaan zitten, maar 20-40 W is wel veel meer dan 2 a 3x de theoretische waarde toch? En we moeten dus voor de zonnecel een spanning hebben die ongeveer even groot is en een stroomsterkte die er boven zit als ik het goed begrijp? Wij hebben van de docent gehoord dat het gemiddelde rendement van een zonnecel ongeveer 20% is, dus moeten we een vermogen van 5x zo groot hebben?😅

Alvast bedankt!

Ise

Ise

Ik heb zelf wat geprobeerd te rekenen aan de weerstand en het benodigde vermogen en ik kom uit op een heel laag vermogen, namelijk van 0,12 W. Ik heb mijn berekeningen hierboven toegevoegd. Doe ik iets verkeerd😅? Sorry voor alle vragen!

swrvanrappard

He Ise,

Ik snap niet helemaal hoe je op de 20-40 W uitkomt, ik zei hierboven rond de 1,25 toch? En als de zonnecel een rendement heeft van 20% dan moet je inderdaar een stukje hoger gaan zitten!

Nu even over de berekening, het lijkt grotendeels goed te gaan. De berkening van het natter oppervlak moet alleen alleen de onderkant van de drijver zijn, en jij hebt het hele volume berekent. En als de tweede de berekening van Cd, die berekening gaat uit van heel veel factoren en is dus niet zo makkelijk als jij probeert te doen te berekenen! Je kan die dus betet opzoeken of mijn waarde pakken.

Ik hoop dat je hier weer even verder mee kan en ik ben even benieuwd naar die 20-40 W.

Groet Splinther

Ise

swrvanrappard

Heel erg bedankt voor uw antwoord! Die 20-40 W had u gezegd in uw allereerste bericht aan mij, maar daar had ik de snelheid nog niet benoemd, dus foutje van mij, want met onze snelheid is het inderdaad veel minder zoals u zei. Dus met die 1,25 W zouden we dan een motortje moeten nemen van ongeveer 4 W? En dan een zonnepaneel van rond de 20 W met dezelfde stroomsterkte ongeveer en een grotere spanning? Het vermogen dat de zonnepaneel levert hangt af van het oppervlakte van het zonnepaneel neem ik aan toch?

Alvast bedankt!

Ise

swrvanrappard

Ik snap trouwens ook het natte oppervlakte nog niet helemaal. Ik heb niet het volume berekend, maar de oppervlakten van alle delen van de drijvers die onder water liggen. Is dat niet correct?

swrvanrappard

Ise

Die 20-40 Watt was toen een beetje een schatting maar dat was iets te hoog. Wat je zegt over de zonnepaneel klopt inderdaad! Het natte oppervlak wat jij berekent is niet helemaal goed, ook kom je uit op m^3 (wat hoort bij volume). Er zit maar een deel van de boot in het water (ongeveer 40%). Hoe je dit dan het beste zou kunnen schatten is door alleen de onderkant te pakken bijvoorbeeld, dat had ik gedaan! Kom je er zo uit denk je?

Ise

swrvanrappard

Ik zie nu inderdaad dat ik kubieke meter als eenheid heb opgeschreven. Dit is een foutje, want ik heb wel een oppervlakte berekend. Ik heb de oppervlakte berekend van alle delen die in contact komen met het water van de voor-, zij-, onder- en achterkant en die bij elkaar opgeteld. Ik dacht namelijk dat het natte oppervlak het oppervlak was van alle delen die in het water liggen.

Ise

Ise

Maar het is dus alleen de oppervlakte van de onderkant?

swrvanrappard

Hey Ise

Ik snap dat het een beetje vaag is, maar bij een berekening van het natte oppervlak gebruik je alleen al het oppervak dat evenwijdig aan de beweging staat, dus in jouw geval de onder en zijkant van de boot. Bij de zijkant dus alleen wat onder water zit, dus dat is een kwart maar ongeveer. Je kan even kijken op International Towing Tank Conference 57 extrapolation line, daar staan allerlei verschillende formules die hiermee te maken hebben uitgelegd. Snap je het natte oppervlak al wat beter? Het is bij kleine schepen gwn lastig omdat kleine veschillen in de berekening grote verschillen in de uitkomst hebben.

Groet Splinther

Ise

swrvanrappard

Ik denk dat ik het snap. Je moet dus de oppervlakte van de zijkanten nemen die onder water ligt, en de oppervlakte van de onderkant, maar niet de oppervlakte van de achterkant en voorkant die onder water ligt? Bij de drijvers loopt alleen de zijkant over in de voorkant omdat het overloopt in een punt… Dus hoe werkt dat?

Ise

swrvanrappard

Dit is een schets van het bovenaanzicht van één van de drijvers. Moet ik dan alleen de oppervlakte nemen van dat stuk met die lengte van 52 centimeter of gewoon de hele lengte of de 52 + 14=66 centimeter

Ise

Ise en hoe reken ik eigenlijk door naar het zonnepaneel? Ik ben aan het zoeken naar dc brushed elektromotortjes van rond de 4-5 W, maar hoe weet ik wat voor zonnepaneel ik daarbij moet aansluiten? Heeft u daar misschien een voorbeeld van? Sorry voor alle vragen😅

swrvanrappard

Hey Ise,

Qua oppervlakte klopt het ind wat je zegt, officieel alles van de boot wat het water raakt en in de richting van de snelheid staat. De onderkant die jij hier noemt is ook goed (dat verschil is nihil). Qua zonnepaneel staat het er vaak gwn bij wat voor wattage het ondersteund! Ik kan voor nu pas na de vakantie pas weer reageren, ik hoop dat het zo allemaal lukt!

Fijne kerstdagen!!

Groet Splinther