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Thema: Autonomes Boot [SCHWIMMTEST]

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Autonomes Boot [SCHWIMMTEST]

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    Hallo,

    es ist wieder so weit. Ein Projekt muss her. Gerade hab ich ein paar Sperrholzreste zusammengeklebt. Und was wird daraus? Bei diesen Temperaturen natürlich ein Schifferl.



    Gut, damit haben wir einmal die Kiste, pardon: das Chassis. Die, nein das braucht nur mehr einen Antrieb und eine Steuerung. Also kommt da rein: Solarantrieb, Solarsteuerung, Solar äh ... noch irgend was. Es ist ja schliesslich Sommer.

    Fangen wir mit der Steuerung an. Navigiert wird nach der Sonne, wie es gute Sitte ist, wenn der Kompass ausgefallen oder sonstwie abwesend ist. Jetzt könnte man natürlich hergehen und einen Microprocessor nehmen und da drauf Astronavidingsbumszeugsachen programmieren. Dazu ist es wieder zu heiss und der Herbst naht, also nehme ich lieber ein Standardlenkservo und steuere das irgendwie nach dem relativen Azimut der Sonne an.

    Da sollte sich doch was finden lassen. Was meint ihr?

    grüsse,
    Hannes

  2. #2
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    Re: Autonomes WASSERfahrzeug

    Zitat Zitat von vohopri
    Gerade hab ich ein paar Sperrholzreste zusammengeklebt.
    Mensch, was du aus Holz baust ist echt unglaublich, um sowas zu baun würd ich bestimmt ne Woche brauchen, oder es ganich fertig bekommen

    Haste aber ne schöne Idee, musst dich aber beeilen das ding feddich zu bekommen, sons ist bald echt Herbst und du musst bis zum nächsten Jahr warten

  3. #3
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    sieht schön aus, wie hast du denn das Sperrholz gebogen?

    mfg

  4. #4
    Moderator Robotik Visionär Avatar von radbruch
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    Hallo

    Sieht klasse aus. Ein paar Details zur Herstellung würden mich auch interessieren.

    Als Antrieb würden sich zwei seitliche Schaufelräder direkt aufdrängen. Keine Abdichtungen nötig, mässige Drehzahlen, einfacher Selbstbau und Wenden auf der Stelle wären einige der Vorteile. Damit könnte das Schiffchen auch ohne Kontroller immer Richtung Sonne paddeln.

    Bin voll gespannt wie sich das Projekt entwickelt :)

    Gruß

    mic

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  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo,

    das Echo freut mich, es haben also auch andre Lust zum Plantschen.

    Zur Herstellung kann ich gern was zeigen.

    Sperrholz biegen, das geht sehr einfach, wenn man eine Hightech Biegeanlage hat :



    Und das Ding wird einfach Schritt für Schritt aufgebaut:



    Es müssen nur die Klebefugen recht exakt passen, sonst wird das nix. Wenn man schaut, dann sind die Seitenwände hinten recht steil, und gegen den Bug sind sie ausladender, d.h. um um gute 10 Grad mehr geneigt. Das muss halt berücksichtigt werden, dann geht das schon. Das Material is übrigens 4mm Pappelsperrholz. Das gibts in jedem Baumarkt, und ist ein massenhaft verwendetes Industrieverpackungsmaterial, das tonnenweise entsorgt wird.

    Wenn noch Fragen zum "Bootsbau" bestehen, bitte ich, sie zu stellen, ich beantworte jedes Detail dazu!

    Zur Steuerung hab ich mir 2 Varianten überlegt.

    Die eine ist die für Roboterbauer nahliegendste, die Mic schon angesprochen hat. 2 Schaufelräder mit je einer Solarzelle gespeist. Durch Ausrichten der Zellen kann jeder beliebige Kurs relativ zur Sonne eingehalten werden. Für diese Variante werde ich eventuell einen anderen Bootskörper nehmen, da hierfür weniger Verdrängung nötig ist.

    So ganz genau weiss ich das alles noch nicht. Ich habe noch keine Bauteile abgewogen und noch keinen Auftrieb kalkuliert.

    Die Andere Variante ist die, dass ich einen Schraubenantrieb mit Solarzellen verwende und mit Servo ein Steuerruder betätige. Dazu generiere ich eine Servo-PWM mit einem 555 Timerbaustein. Das wäre eine Variante dieser praktischen Servotester.



    Der Linke Teil ist die astabile Applikationsschatung aus dem Datasheet. Nein, die Diode ist extra hinzugefügt worden, damit ich mit dem Dutycycle unter 50% komme. Das Servo will ja 1.5 ms Impuls +- 0.5 ms bei ca 20 ms Periode. Durch die Diode geht das Aufladen des Kondensators schnell, und das Entladen langsam.

    Diesen Schaltungsteil kann man schon als SERVOTESTER hernehmen.

    Jetzt hat aber der 555 noch einen Modulationseingang, und den steuere ich mit einem Spannungsteiler aus 2 LDRs an. Je nach dem, welcher LDR mehr beschienen wird, dreht sich das Servo nach links oder nach rechts.

    Das ist schon getestet und funktioniert bereits auf dem Steckbrett. Die genaue Dimensionierung kann ich aber erst bei Sonnenschein vornehmen.

    Mal sehen was da noch zu tun ist.

    grüsse,
    Hannes

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo,

    in meiner gestrigen Skizze waren die Widerstände des Spannungsteilers vertauscht. Das ist jetzt korrigiert und der Teiler wurde um den Faktor 10 niederohmiger gemacht. Die Korrektur erscheint jetzt auch im gestrigen Post auf. Eventuel refreshen. (ganz rechts müssen jetzt 10 k und 4 k 7 stehen.)

    Der Spannungsteiler verschiebt seine Ausgangsspannung natürlich mit der Besamtbeleuchtung. Da die Einsatzbedingungen immer ähnlich sein werden und wegen Abschattung ohnehin kein lineares Verhalten erforderlich ist, lasse ich das mal so. Notfalls bau ich später eine Zenerdiode oder einen Transistor ein.

    Jetzt bastel ich mir mal einen drehbaren Sensorträger aus Alurohr und brate die Schaltung auf Streifenrasterplatine.

    grüsse,
    Hannes

  7. #7
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    Ui schön, wieder ein vohopri-Projekt! Der Bootsrumpf sieht beeindruckend aus.

    Da habe ich gleich mal einen Sack voll Fragen zum Sperrholzbiegen:

    Wenn ich trockenes Sperrholz mit Schraubzwingen um einen Kochtopf wickle, wird es entweder brechen, oder zurückfedern, sobald ich es wieder losmache, oder?

    Du weichst es erstmal in Wasser ein, bevor Du es um den Topf wickelst, dort trocknet es, vielleicht auch mit zusätzlicher Hitze?

    Die Maserung der äußersten Holzlage sollte immer parallel zur Zugspannung sein, wie man das auf dem Topffoto gut erkennen kann?

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo,

    ich freu mich, dass das Projekt gelobt wird, und über die interessierten Fragen.

    Du weichst es erstmal in Wasser ein, bevor Du es um den Topf wickelst, dort trocknet es, vielleicht auch mit zusätzlicher Hitze?
    Natürlich, 3 x "ja". Sorry, ich hab vergessen, das zu erwähnen.

    Das Topffoto ist aber von einem Test, da wollte ich sehen, wie es längs zur Faser funktioniert. Das Ergebnis war: länger Einweichen, langsamer biegen, als quer.

    Wie man auf dem Baustufenfoto vom Boot erahnen kann, liegt die Faser der Deckschicht dort quer zur Biegelinie. Das ist Absicht. Nicht weil es sich leichter biegen lässt, sondern weil so die Festigkeit grösser ist: Die steifere Richtung überspannt den kürzeren Abstand. Die Zugspannung während des Biegens liegt ja nicht in der Richtung der Zugspannung im Belatungsfall. Nach dem Biegen sollte in Biegerichtung kaum mehr Spannung vorhanden sein. Bei einer Punktbelatung der Bootsseite habe ich die grösste Zugspannung in der Richtung zwischen Bootsboden und Deck.

    Das sind alles so Überlegungen, die man Routinemässig mit macht, aber bei so einem Spielzeug nicht wirklich ins Gewicht fallen. Statisch funktionieren täte es in diesem Fall anders genau so. Nicht dass sich jemand von den Lesern sich durch meine Klugscheisserei in seiner Kreativität bremsen lässt.

    grüsse,
    Hannes

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    ist es nicht beim Bootsbau so, dass die Fasern (und die Planken) längs zum Kiel liegen?

    Als kleine Anregung, im jetzigen Stand ist dein Boot formstabil, d.h. es kann theoretisch kentern (bei starkem Wellengang), was besonders bei einem autonomen Boot ein Problem werden kann. Wenn du noch ein Schwert mit einem Gewicht anbringst, wird es gewichtsstabil und damit kentersicher, es richtet sich einfach wieder auf. Durch den Holzrumpf kann es dann auch nicht untergehen (Ich nehme an du wirst auch dein Deck zumindest einigermaßen abdichten).

    mfg

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo,

    ist es nicht beim Bootsbau so, dass die Fasern (und die Planken) längs zum Kiel liegen?
    Nein, nicht unbedingt. Es gibt im Bootsbau sehr viele Bauweisen. Das hier ist eine selbsttragende Schale ohne Spanten.



    Wie gesagt, überbrücke ich mit den Fasern den jeweils kürzesten Abstand. Bei dieser Freitragenden Schale liegt der zwischen Deck und Boden, bei der Spantenbauweise zwischen den Spanten, DORT hast du dann auch das gewohnte Bild der Längsbeplankung. DAS hier ist ja ein Kastenträger, der seine Längsstbilität aus den Längsknicken in der Kimm und beim Übergang zum Deck bezieht. Die Längsknicke sind auch noch durch Aufdopplungen ausgesteift. Das Deck kommt zuletzt drauf, ist wasserdicht verklebt und enthält Luken, die mit Dichtungen versehen sind.



    Wie man auf diesem Entwurf sieht, kommt eine Kielflosse im achteren Teil dran, die die Schraube und das Ruder schützt. Da ich keine so hohen Aufbauten und Masten wie ein Segelschiff habe, ist auch kein Ballastkiel drunter vorgesehen. Ein angehängter Kiel würde mit durch die grosse benetzte Fläche nur den Widerstand unnötig vergrössern. Die Technik wird möglichst tief eingebaut, der Motor ist nicht in Flucht mit der Welle sondern liegt darunter, ein Zahnradgetriebe ist vorgesehen. Was dann noch an Gewicht fehlt, kommt als Ballast innen auf den Boden. Die Welle wird nicht so steil, gezeichnet wurde da nur das eventuelle Maximum des Winkels, der geometrisch zur Verfügung steht.

    Die Kentergefahr ist vernachlässigbar, wir reden hier von einem Solarboot ohne Akkus. Das ist nur für Sonnenschein ausgelegt. Sinkbar wäre das Schiff schon, denn Harz, Lack, Technik und Ballast wiegen die Schwimmfähigkeit des Holzes bei Weitem auf. Darum werden anstelle von Luftkammern Styroporteile eingebaut. Dadurch wird dann Unsinkbarkeit erreicht.

    Die Fragen helfen schon, die Hintergründe vollständiger darzustellen, danke allen dafür.

    Und übrigens: Das Boot ist 200 lang. Damit sind Millimeter gemeint.



    grüsse,
    Hannes

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