Elektromotor en zonnepanelen modelboot
-
Hallo,
Ik maak voor mijn PWS een modelboot aangedreven door zonne-energie. Het bootje krijgt de vorm van een catamaran. Er komen twee drijvers van ongeveer 70 cm lang, 10 cm breed en 10 cm hoog. De drijvers zijn van piepschuim. Daarop komt een plateau van mdf wat iets korter is dan de drijvers en ong 35 cm breed. Het wordt een airboat, dus de propeller blijft boven water ipv eronder. Het plateau dat ongeveer dan 35cm x 50cm is, komt vol te liggen met zonnepanelen of 1 groot zonnepaneel.We knoeien een beetje met wat voor elektromotor en zonnepanelen we nodig hebben (hoe sterk ze moeten zijn). We willen sws het liefst een brushed elektromotor. Is er een manier om te berekenen wat voor vermogen de elektromotor moet hebben en welke zonnecel hierop aansluit? Zodat we zeker weten dat de boot dan ook echt vooruitkomt.
-
He Ise,
Ik ben Splinther en studeer Werktuigbouwkunde aan de TU Delft. Leuk onderwerp, en best een leuke uitdaging. Ik heb even gekeken naar jullie infrormatie en ben hierop uitgekomen.
Je kunt berekenen hoe sterk de elektromotor moet zijn met de formule: vermogen = weerstand × snelheid. De weerstand van de boot hangt af van het gewicht, de vorm van de drijvers en de snelheid waarmee je wilt varen. Voor jullie catamaran van ongeveer 3 kilo kun je schatten dat er bij lage snelheden weinig weerstand is, maar dat die snel toeneemt naarmate de boot sneller gaat.
Uit de berekeningen blijkt dat de boot bij een snelheid van ongeveer 1 meter per seconde (3,6 km/u) ongeveer 2 watt elektrisch vermogen nodig heeft, bij 2 meter per seconde (7,2 km/u) ongeveer 15 watt, en bij 2,5 meter per seconde (9 km/u) ongeveer 30 watt. Dat betekent dat je niet zo veel energie nodig hebt om rustig te varen, maar dat het vermogen flink stijgt als je sneller wilt.
Jullie zonnepaneel van ongeveer 0,18 vierkante meter met een rendement van ongeveer 20 procent levert op een zonnige dag rond de 30 watt. Dat is dus net genoeg om de boot op zonne-energie te laten varen met een snelheid van rond de 2 meter per seconde.
Een goede keuze is een brushed elektromotor van 20 tot 40 watt die werkt op 6 tot 12 volt, bijvoorbeeld een type 540-modelmotor. Daarbij past een luchtpropeller van 8 tot 9 inch zoals die ook bij modelvliegtuigen gebruikt wordt. De motor drijft de propeller aan, die lucht naar achteren blaast en zo de boot vooruitduwt.
Omdat de zon niet altijd even fel schijnt, is het handig om een kleine buffer te gebruiken, zoals een klein accuutje of supercondensator. Die kan even wat extra stroom leveren bij het opstarten of als er een wolk voor de zon schuift.
Ik hoop dat je hier wat aan hebt. Anders hoor ik het graag!Groet Splinther
PWS Team
TU Delft