1 persoons hovercraft bouwen

[Ernie]

Inleiding

Ik zal me eerst maar eens voorstellen. Ik ben Arno en momenteel zit ik VWO 6. Samen met 5 anderen ben ik bezig om een hovercraft te ontwerpen en daarna te bouwen. Ik ben erg enthousiast over het project en ik wil het dus graag tot een goed einde brengen. Daarom ook dit topic. Ik zal als het project verder vordert foto’s posten van de resultaten en ik zal de TS updaten als er het ontwerp verandert.

Inhoud

• Waarom een hovercraft?
• Het ontwerp
• Lijst met gegevens van de hovercraft
• Het chassis
• Het liftsysteem
• De voorstuwing
• Besturing
• De skirt
• Wat is nu eigenlijk het probleem

Waarom een hovercraft?

Onze hele groep wilde graag een praktisch profielwerkstuk. Onze docent heeft ons toen dit project aangeboden en dit leek ons erg leuk. Vandaar dat wij nu dus een werkende 1 persoons hovercraft gaan ontwerpen en bouwen. Dit is nogal een omvangrijk project en daarom heb ik dit topic ook gemaakt. Grotendeels omdat ik hulp nodig heb, maar ook omdat het misschien leuk en leerzaam is voor anderen die ook een dergelijk project uitvoeren.

Het Ontwerp

Wij zijn al sinds september bezig met dit project en we hebben met Solid Edge een 3d ontwerp gemaakt. Zo zal de hovercraft er dus waarschijnlijk uit gaan zien. Er zitten nog een paar foutjes in het ontwerp. Die zullen echter binnen enkele dagen eruit gehaald worden.

Verder hebben wij de volgende dingen besloten. We gaan voor een ontwerp met 2 ventilatoren en dus ook 2 motoren. Er zal gebruik gemaakt worden van een fingerskirt.

Een foto van een fingerskirt. Je kunt duidelijk de vingers zien waaraan de skirt zijn naam ontleent.
Het chassis zal gemaakt worden van Carbon Fibre (of een andere composiet met dezelfde eigenschappen)
We willen graag dat de hovercraft aan de volgende eisen voldoet:
De gewenste snelheid is 50Km/h
Hij moet een kleine heuvel kunnen nemen (10 graden)
Hij moet over kleine obstakels heen kunnen varen
Hij moet veilig zijn. (bescherming om de fan e.d.)

Algemene gegevens van de hovercraft

Chassis
Lengte: 3,0 M
Breedte: 1,5 M
Hoogte chassis: 0,3 M
Oppervlakte (dit is niet 4,5 M² door de afgeronde hoeken) : 4,22 M²
Omtrek (niet 9,0 M door afgeronde hoeken): 8,10 M
Gewicht(geschat, met bestuurder en brandstof e.d.): 400 kg

Rok en liftsysteem
Hoogte rok: 0,2 M
Hover Gap (de ruimte tussen de rok en de grond): 0,005 M
Diameter liftfan (dit is nog niet zeker): 0,6 M
Toerental liftfan (dit is nog niet zeker): 3000RPM
Type liftfan (dit is nog niet zeker): 600 / 7-7 / P6Z / 25 / PAG

Tip clearance (ruimte tussen de duct en de fan in % v/d diameter): 1%
Geschatte druk (geen rekening gehouden met weerstand): 929 Pa
Geschat luchtverlies (geen rekening gehouden met weerstand): 1,53 M³/s

Voorstuwing
Gewenste snelheid: 50 Km/h
Frontaaloppervlak (geschat): 1,53 M²
Luchtweerstand (Geschat): 115 N

Motoren
Liftmotor: 18Pk Honda motor met verticale as (15 Pk bij 3000RPM)
Drooggewicht liftmotor: 42 kg
Aandrijving Liftfan: Snaar/riem aandrijving

Het Chassis

Het chassis zal opgebouwd worden uit 2 delen. Er zal een soort van badkuip gemaakt worden met verstevigingribben en daarop zullen de onderdelen gemonteerd worden. Deze bak zal 3 x 1,5M worden. In die badkuip zal ook een gat gemaakt worden voor de ventilator. Aan deze onderste bak zal de rok gemonteerd worden en de onderste bak zal dus ook voornamelijk het dragende gedeelte zijn. De bovenste helft is eigenlijk voornamelijk voor het uiterlijk. Het zal natuurlijk ook de aërodynamica en algehele sterkte verbeteren. De bedoeling is ook dat de hovercraft kan drijven mochten de motoren uitvallen. Met de wet van Archimedes kun je mooi berekenen hoeveel water je moet verplaatsen om te blijven drijven. Dan is het dus ook van belang dat de naad tussen de onderste en de bovenste bak goed waterdicht is.

Het Liftsysteem

Om de hovercraft van de grond te krijgen is er een bepaalde druk nodig. Wij hebben berekend dat deze 929 Pa zal zijn in optimale omstandigheden. Dus waar geen rekening gehouden wordt met weerstand. Dat is nu ook eigenlijk het grootste probleem. Ik heb weinig ideeën over hoe ik dit het beste kan schatten. We hebben als groep besloten dat wij een druk van minimaal 1000Pa bij een luchtopbrengst van 2.5 M³/s willen. Wij denken dat we hier voldoende aan hebben en dat we zelfs kleine obstakels kunnen nemen met een dergelijke opbrengst.
De fan die wij nu gekozen hebben kan dit makkelijk leveren. Hij levert zelfs een iets hogere druk (1049Pa) bij de gewenste luchtstroom.

Vervolgens komt de lucht dus onder de hovercraft terecht. We hebben aangenomen dat wij de fan gewoon rechtstreeks omlaag laten blazen en dat wij de lucht niet eerst de rok op laten blazen en dan pas een overdruk onder de hovercraft. We weten niet of dit de juiste keuze is. Dit is een punt waar wij nog te weinig over gesproken hebben. (dit staat voor volgende week op de agenda dus binnenkort volgt er meer info)

De snelheid van de fan zal waarschijnlijk geregeld worden met een gashendel die je ook in motorboten kunt vinden. Dan is het makkelijk te varieren en terwijl je niet steeds iets in hoeft te drukken zoals bij een voetpedaal. De motor zal ook voorzien worden van een dodemansknop. Dus mocht je van de hovercraft afvallen dan vallen de motoren uit.

De voorstuwing

Een volgende belangrijk punt van de hovercraft is de voorstuwing. Ik ben er nog niet uit hoeveel stuwkracht er nodig is om de gewenste snelheid van 50 Km/h te halen. Ik het wel de luchtweerstand geschat op 115N met behulp van de formule: Fr=Cw*(Rho/2)*A*v²
Fr= weerstand
Cw= Luchtweerstandscoefficiënt (0,6 geschat)
Rho= dichtheid lucht (1,293 Kg/M³
A = frontaaloppervlak
V = snelheid in m/s

Ik ben er nog niet uit hoe ik nu het beste verder kan gaan met het schatten van de benodigde stuwkracht. Misschien met de wet van stoot en impuls. Alhoewel ik niet weet of deze bruikbaar is bij het schatten van de benodigde stuwkracht.
Tips hierover zullen erg van pas komen.

De snelheid van deze fan zal geregeld worden met een voetpedaal of met een gashendel van een brommer. De voorkeur gaat uit naar een de brommergashendel. Dan kun je meer je gewicht gebruiken om te sturen terwijl je bij een voetpedaal daar enigszins in gelimiteerd bent. De motor zal ook voorzien worden van een dodemansknop. Dus mocht je van de hovercraft afvallen dan vallen de motoren uit.

De besturing

De besturing bij een hovercraft is erg belangrijk. Doordat er nauwelijks wrijving is met de ondergrond heeft is een hovercraft erg moeilijk te besturen. We gaan hem besturen door middel van roeren achter de fan. De roeren zullen waarschijnlijk doormiddel van kabels gedraaid worden en met een fiets of brommerstuur bediend worden.
Verder zal de hovercraft bestuurd worden door je gewicht te verplaatsen en door de snelheid van de fan te veranderen.

De Skirt

Wij hebben gekozen voor een finger skirt. Deze soort skirt is handiger bij het nemen van obstakels en hoewel het maken van deze rok arbeidsintensiever is wegen de voordelen op tegen de nadelen. Als er ergens iets kapot gaat kan een enkele vinger vervangen worden terwijl bij een bagskirt je niet een apart segment kunt vervangen. (die bestaan maar uit 1 segment)
Ook is de fingerskirt makkelijker bij de ronde hoeken te monteren. De rok zal waarschijnlijk eerst van een goedkoop materiaal gemaakt worden. (oranje bouwzeilen ofzo) Dit is nog niet zeker. Misschien gaan we wel een kwalitatief beter plastic gebruiken. Aan de rok wordt nog volop ontworpen dus kan ik hier nog niet veel zinnigs over zeggen.

Wat is nu eigenlijk het probleem

Ik heb als opdracht om het het lift en voorstuwingssysteem te ontwerpen. Ik ben vastgelopen doordat ik veel moeite heb met het schatten van de weerstanden die er in dit systeem aanwezig zullen zijn. Ook weet ik bij het liftsysteem nog niet of er gebruik gemaakt moet worden van een soort diffuser die de rok opblaast en dan pas een overdruk creëert onder de hovercraft.
Als jullie nog op of aanmerkingen hebben zijn die natuurlijk altijd welkom. Dit is een erg moeilijk project wat onze groep toch graag tot een goed einde wil brengen.

[ Voor 6% gewijzigd door Ernie op 14-12-2006 23:43 ]

[Verwijderd]

Je moet in ieder geval niets aan de vertikale luchtstroom doen. Het doel van de skirt is niet om bolgeblazen te worden, het doel is om de druk vast te houden tot laag bij de grond, zodat de onderkant van de hovercraft hoger komt. Dit verkleint de kans op contact tussen bodem en obstakels, en vermindert dus wrijving. In principe is een luchtlaag van 1 mm al genoeg, maar dat werkt alleen op een vlakke ondergrond, en als je hovercraft stabiel is. Bovendien zorgt de grotere luchtlaag mét skirts dat als je een dipje hebt in vermogen (ongunstige windvlaag), de hovercraft meer ruimte heeft om dat dipje op te vangen.

Uiteindelijk is je doel om gewoon met zo weinig mogelijk arbeid zoveel mogelijk lucht onder je hovercraft te krijgen. Dat doe je door de ventilator simpelweg loodrecht naar beneden te laten blazen. Sturen van de luchtstroom is niet nodig.

[drooger]

Klein vraagje: Gaan jullie dit zelf allemaal betalen, of helpt de school ook?

Als je nou á la mythbusters-style doet, neem je bladblazers, werkt (goed) genoeg

Ik vraag me ook af als die 50 km/h wel reëel(hoe je dit ook schrijven mag) is, want je gaat er dus vanuit dat je 100-150 kg kag gaan optillen en dan ook nog eens met een hoge snelheid gaan verplaatsen. Wel een voordeel bij een profielwerkstuk: je hoeft je doel niet persé te halen, zolang je het maar geprobeerd hebt.

[Ernie]

Zo had ik het inderdaad ook al beredeneerd. Gewoon zoveel mogelijk lucht onder druk brengen en naar beneden pompen. Dan houden we dat ontwerp aan. Er zal nog wel wat meer onderzoek gedaan worden.

De school betaalt.
Voor het composietmateriaal worden wij waarschijnlijk gesponsord en de rest mogen wij van de school kopen. Als het binnen de perken blijft dan, ik zal het precieze budget niet noemen. Ik weet niet hoe de school en de rest van de groep daar tegenover staat. Ga er maar vanuit dat het genoeg is. Als er echt bepaalde onderdelen nodig zijn dan wordt daar geld voor vrijgemaakt.
Het wordt zelfs veel meer dan 150 Kg. We hebben het geschat op 400 Kg.
100 Kg voor bestuurder
en 300 Kg voor de hovercraft. Aan dat gewicht zitten we zo als je bedenkt dat de liftfan en motor samen al tegen de 60 Kg zullen wegen. Dan komt daar nog voorstuwing bij. Een 40 Pk motor en fan van een meter is onze gok.

We hoeven inderdaad het doel niet te halen. Het zou wel een ongelofelijk tegenslag zijn als het niet gaat werken. Er gaat namelijk zoveel tijd en moeite insteken. Laten we er nou maar vanuit gaan dat het werkt.

[Sjaak_Afhaak]

Studenten van de hogeschool van Arnhem en Nijmegen hebben een heus hovercraft team opgericht, en doen nog met enige regelmaat mee met (internationale) wedstrijden.

linkje

Misschien is het een idee om deze personen eens aan te spreken en ideeën mee uit te wisselen/jatten

[Mr_gadget]

Welke school zit je eigenlijk? Toevallig in Delft?

Leuk project, klasgenoten van me hebben ooit een radiografische gemaakt voor hun PWS maar dit is natuurlijk het echte werk

Dit is denk ik een goede site voor je: http://www.hoverfiets.nl/new_index2.php
Het is een site van werktuigbouwstudenten van TU Delft (b'vo). Zij hebben voor de ontwerpwedstrijd een mensaangedreven(!) hovercraft gebouwd. Ik heb zelf ook dit project gedaan en kan je vertellen dat je niet moet verkijken op de tijd. Met acht studenten een grote werkplaats heb je weinig tijd, bij dit project waren zelfs negen studenten. Waarschijnlijk heb je ook niet veel gereedschap beschikbaar. Misschien is het leuk om daarom contact te zoeken met de TU , ze helpen je graag

[ Voor 4% gewijzigd door Mr_gadget op 14-12-2006 21:17 ]

[Ernie]

Ik zit op het Hondsrugcollege in Emmen.
Het zal inderdaad veel tijd gaan kosten. Het ontwerpteam bestaat uit 5 VWO leerlingen (waaronder ik) en 1 Havo leerling. Het bouwteam bestaat uit de 6 leerlingen die de hovercraft ontworpen hebben en ongeveer 10 VMBO leerlingen en een docent. Het is dus behalve een PWS ook een samenwerkingsproject waarbij mensen met theoretische kennis en praktische kennis samen gaan werken.

Met de apparatuur zit het wel goed denk ik. We kunnen hulp krijgen van het plaatselijke HBO en er is een ruime hoeveelheid apparatuur aanwezig bij de techniek afdeling hier op de middelbare school. Denk dan niet alleen aan een zaag en een lasapparaat maar ook aan CNC draai en freesbanken, plasmasnijder (laser of CnC dat weet ik niet precies). Veel apparaten om metaal te knippen, buigen, ponsen. Kortom een heleboel

Er zijn inderdaad plannen om eens op bezoek te gaan bij een van de technische universiteiten. Alleen willen we dan wel echt wat hebben om te bespreken. Dus het ontwerp moet voor 90% voltooid zijn. Dan kunnen wij nog eventuele grote fouten verbeteren.

Bedankt voor de link van het raceteam en van de hoverfiets. Die laatste kunnen wij wel vergeten. Het is al moeilijk genoeg om een hovercraft te ontwerpen. Laat staan eentje enkel door een mens aangedreven.

Het belangrijkste probleem waar ik momenteel mee zit is dat ik de weerstanden in het systeem niet goed kan schatten. Vaak draait alles om een bepaalde coëfficiënt die aan de hand van tests ingevuld moet worden. Er is geen tijd om een model te maken en om dat ding in een windtunnel te leggen. Dus ik moet het op een andere manier zien te schatten.

[LauPro]

Leuk project moet ik zeggen, een hovercraft bouwen is ook nog iets wat ik op mijn todo heb staan *ooit*. Bij dit soort projecten zou ik persoonlijk niet al teveel proberen willen te berekenen. Zoals aangegeven is de weerstand van de lucht en ondergrond behoorlijk variabel. Als je over een fietspad gaat dan is het niet zo'n probleem maar zodra je over gras/berm gaat dan is het volgens mij onmogelijk om dit nog fatsoenlijk te berekenen.

Maar ik begrijp dat dit aspect vanuit de opleiding er wel in is gebracht .

Meest simpele methode is denk ik trial en error. Je kan het nog zo mooi berekenen hoeveel druk je theoretisch nodig hebt maar als er ergens een speling van 1mm hebt dan mag je die waardes al snel gerust keer 2 doen. Je hebt een beetje een idee wat voor een motor je nodig hebt zou zeker het dubbele vermogen nemen wil je safe zitten. Brandstofmotoren zijn redelijk eenvoudig in toerental te variëren en het is volgens mij niet te doen om voor een dergelijk project de meest ideale motor uit te zoeken. (qua rendement)

En zeker als je geen tijd hebt voor windtunnel tests dan is wat meer vermogen (mits het binnen het maximum gewicht past) altijd een must. Mocht de propellor te snel gaan kan je een lager toerental nemen of een andere versnelling voor de snaar/riem gebruiken.

Misschien dat er wat software is (plugin voor Inventor?) waarmee je enigzinds die waardes kan inkloppen en testen.

Heb je bij de besturing ook nagedracht over het gasgeven enzo? Want de propellor die je voort stuwt die moet je naar mijn idee altijd vast houden (zoals op een scooter bijvoorbeeld) en de propellor voor de lift moet je in een aantal standen zetten, ga je ruig terrein op dan zet je hem harder bijv. Daarnaast moet er volgens mij ook een dodemansknop op?

[ Voor 11% gewijzigd door LauPro op 15-12-2006 01:36 ]

[Ernie]

Jouw laatste 3 punten kloppen helemaal. Die was ik even vergeten te melden.
Ik zal ze even toevoegen aan de TS.

Het gas van de liftmotor zal waarschijnlijk met een zon hendel voor een motorboot geregeld worden. Je weet wel zon grote hendel die vast blijft staan op de stand die jij gebruikt.
Voor de voorstuwing nemen wij een voetpedaal of het idee van een brommer. Dus een gashendel aan het stuur. De dodemansknop moeten wij zelf ergens in zien te bouwen. Waarschijnlijk gewoon een schakelaar tussen de accu en de motor hangen o.i.d. Ik weet niet waar zon knop gewoonlijk tussen wordt gezet. Dit lijkt mij echter de meest logische plek. Dan zon mooi touwtje om je arm zoals bij een boot en het komt helemaal goed.

Eerst was het plan om de motor direct op de fan te monteren. Hier zijn wij echter vanaf omdat dit erg moeilijk zal worden. Als wij het vermogen twee keer zo groot nemen dan worden de motoren en de fan ook groter. Vooral voor de lift fan is dit vervelend omdat wij deze zo dicht mogelijk bij het zwaartepunt willen monteren ivm de stabiliteit.

Ik heb verder ook geen idee wat de maximumsnelheid van het gekozen propellortype is. Morgen Wingfan even mailen en om hulp vragen.

[ Voor 5% gewijzigd door Ernie op 14-12-2006 23:36 ]

[LauPro]

Arno E schreef op donderdag 14 december 2006 @ 23:35:
Het gas van de liftmotor zal waarschijnlijk met een zon hendel voor een motorboot geregeld worden. Je weet wel zon grote hendel die vast blijft staan op de stand die jij gebruikt.
Voor de voorstuwing nemen wij een voetpedaal of het idee van een brommer. Dus een gashendel aan het stuur. De dodemansknop moeten wij zelf ergens in zien te bouwen. Waarschijnlijk gewoon een schakelaar tussen de accu en de motor hangen o.i.d. Ik weet niet waar zon knop gewoonlijk tussen wordt gezet. Dit lijkt mij echter de meest logische plek. Dan zon mooi touwtje om je arm zoals bij een boot en het komt helemaal goed.

Klinkt goed, dodemansschakeling werkt voor zover ik weet meestal met een relais. Om de motor(en) te starten druk je op een knop, deze knop schakelt het relais in het deze verziet de motoren en het relais zelf van stroom. Wanneer je op de dodemansknop drukt dan wordt de stroom naar het relais onderbroken en vallen het relais en de motoren uit.

Eerst was het plan om de motor direct op de fan te monteren. Hier zijn wij echter vanaf omdat dit erg moeilijk zal worden. Als wij het vermogen twee keer zo groot nemen dan worden de motoren en de fan ook groter. Vooral voor de lift fan is dit vervelend omdat wij deze zo dicht mogelijk bij het zwaartepunt willen monteren ivm de stabiliteit.

Dat is waar, het zal altijd een compromie zijn tussen snelheid en stabiliteit. Ik ging er even vanuit dat jullie die 18 hp (of eigenlijk 16) motor gekozen hadden op basis van een berekening, maar dit is al eigenlijk een gok als ik goed begrijp? Is het trouwens niet veel makkelijker om 1 motor te gebruiken voor zowel aansturing als lift? Je kan dan met een klep bepalen hoeveel lucht je naar beneden wil blazen, zie bijv hier: http://home.hetnet.nl/~tinustennis/stretchpage1.htm

Ik heb verder ook geen idee wat de maximumsnelheid van het gekozen propellortype is. Morgen Wingfan even mailen en om hulp vragen.

Je bedoelt rpm?

[Yor]

Arno E schreef op donderdag 14 december 2006 @ 22:38:
Het ontwerpteam bestaat uit 5 VWO leerlingen (waaronder ik) en 1 Havo leerling. Het bouwteam bestaat uit de 6 leerlingen die de hovercraft ontworpen hebben en ongeveer 10 VMBO leerlingen en een docent. Het is dus behalve een PWS ook een samenwerkingsproject waarbij mensen van hoog niveau samenwerken met mensen van een lager niveau.

Met alle respect, niets persoonlijks maar...;

Zou je mooi staan als je dat eens vertaalt in een samenwerkingsverband tussen mensen met theoretische kennis en mensen met praktische vaardigheden.
Ik vind het tamelijk arrogant overkomen, hoger en lager niveau...

Het doel van jullie project is immers samenwerking, toch? Als je de insteek vanaf het begin verkeerd maakt, zul je er nooit een goed einde aan overhouden.

Voor de rest een leuk idee van de school...in mijn tijd deden ze al moeilijk over één pc!

[MadMarky]

Ik zie dat je het in de startpost over Carbon Fibre hebt. De school betaald dan wel, maar ik zou als ik jullie was toch maar terugvallen op glasvezel en polyester

[LouisXV]

Eens gezien op Mythbusters: je eigen hovercraft bouwen met stofzuigermotoren.. drie stuks was genoeg om een mens te dragen! Met een paar meer moet je nog veel verder kunnen komen al zit je dan wel vast aan een of andere stroomvoorziening.

[warcow]

LouisXV schreef op vrijdag 15 december 2006 @ 02:17:
Eens gezien op Mythbusters: je eigen hovercraft bouwen met stofzuigermotoren.. drie stuks was genoeg om een mens te dragen! Met een paar meer moet je nog veel verder kunnen komen al zit je dan wel vast aan een of andere stroomvoorziening.

Electro werkt misschien mooi, maar voor zoiets is een of meerdere brandstof motoren toch wat praktischer. Die 18 Pk zal vast wel voldoende zijn. (Op de website stond vermeld dat ze 18 pk max hebben, bij normaal gebruik zal dat een stuk lager liggen uiteraard)
En zoals altijd is een beetje extra vermogen nooit mis, dan hoef je bij het ontwerp iig ook niet op welk onderdeel gewicht te besparen. (Is alluminium niet mogelijk, lekker cheap en makkelijk te vervormen lijkt me, kan je de mbo'ers lekker aan het lassen zetten, mooi werk )

edit: Nadeel van electro motoren is in zo'n geval ook dat je echt een uber accu moet hebben die zwaar is, en vervolgens vaak ook niet zolang mee gaat.

edit2: Misschien ook handig om meteen al goed rekening te houden met een manier om het geval tot stilstand te krijgen / afremmen. Want op zo'n luchtlaag schiet je al snel eens door dacht ik...

[ Voor 15% gewijzigd door warcow op 15-12-2006 02:41 ]

[LauPro]

Remmen lijkt me vrij makkelijk te doen door een soort van ski's er onder te monteren? Door dan de lift de verlagen raak je de grond en krijg je (veel) weerstand.

Electromotoren zou kunnen maar dan moet je eigenlijk weer een generator aan boort hebben, denk dat het qua aansturing e.d. te complex wordt voor een dergelijk project.

[Ernie]

Electromotoren zijn geen optie. We willen geen mythbuster hovercraft bouwen met een bladblazertje of stofzuigers. Bedankt voor de tip maar deze keuze staat al vast. Het is veel te onpraktisch om enorme accu's mee te slepen. Die moeten steeds opgeladen worden dus veel te onpraktisch.

De keuze voor carbon fibre staat waarschijnlijk ook vast. Het staat nog wel op de agenda voor komend overleg want we gaan waarschijnlijk sponsoring krijgen van een bedrijf dat met composieten werkt. Het enige nadeel is dat wij waarschijnlijk zelf moeten gaan lamineren dan en ik heb geen idee of dat een beetje te doen is.

Remmen kan op 2 manieren. Je maakt een draai van 180 graden en geeft dan even flink gas of je laat de skirt (gedeeltelijk) leeg lopen door de liftfan langzamer te laten draaien. Het is alleen jammer dat je rok erg slijt bij de laatste manier.

LauPro schreef op vrijdag 15 december 2006 @ 01:52:
[...]
Klinkt goed, dodemansschakeling werkt voor zover ik weet meestal met een relais. Om de motor(en) te starten druk je op een knop, deze knop schakelt het relais in het deze verziet de motoren en het relais zelf van stroom. Wanneer je op de dodemansknop drukt dan wordt de stroom naar het relais onderbroken en vallen het relais en de motoren uit.

Wij willen geen knop maar een dodemansknop zoals bij een boot. Een kabeltje om je arm en als jij van de boot afvalt dan schiet dit kabeltje los en schakelen de motoren uit. Dat klinkt ook wel logisch. Ik zal het in even in de volgende vergadering meenemen.

[...]
Dat is waar, het zal altijd een compromie zijn tussen snelheid en stabiliteit. Ik ging er even vanuit dat jullie die 18 hp (of eigenlijk 16) motor gekozen hadden op basis van een berekening, maar dit is al eigenlijk een gok als ik goed begrijp? Is het trouwens niet veel makkelijker om 1 motor te gebruiken voor zowel aansturing als lift? Je kan dan met een klep bepalen hoeveel lucht je naar beneden wil blazen, zie bijv hier: http://home.hetnet.nl/~tinustennis/stretchpage1.htm

Ik heb deze gekozen aan de hand van het vermogen dat de propellor opneemt. 10,6 Kw. Dat is 14,2 Pk. Ik heb de wet P=F/A, F=m*a en de wet van Bernoulli gebruikt om het te berekenen. Ik zal vanmiddag even de berekeningen in de TS zetten.
Het probleem met deze berekeningen is dat ik de weerstand heel moeilijk kan schatten. De druk en luchtsnelheid berekenen bij een perfect systeem zonder weerstand is niet echt moeilijk.

[...]
Je bedoelt rpm?

De maximumsnelheid van een propellor heeft volgens mij te maken met de snelheid van de punten van de propellor. Als die boven een bepaalde snelheid komt dan gaat het enorm veel herrie maken en gaat de prestatie enorm achteruit. Dan is er ook een kans dat hij kapot gaat doordat er heel veel kracht op de bladen komt te staan. Dit is dan weer om te rekenen naar RPM.

Yor_13 schreef op vrijdag 15 december 2006 @ 02:06:
[...]


Met alle respect, niets persoonlijks maar...;

Zou je mooi staan als je dat eens vertaalt in een samenwerkingsverband tussen mensen met theoretische kennis en mensen met praktische vaardigheden.
Ik vind het tamelijk arrogant overkomen, hoger en lager niveau...

Het doel van jullie project is immers samenwerking, toch? Als je de insteek vanaf het begin verkeerd maakt, zul je er nooit een goed einde aan overhouden.

Voor de rest een leuk idee van de school...in mijn tijd deden ze al moeilijk over één pc!

Zo bedoelde ik het zeker niet. We hebben de leerlingen al wat persoonlijker leren kennen door samen naar een informatiedag bij de marine te gaan. Ik zie ze dan ook zeker niet als minderwaardig. Zij hebben andere kwaliteiten. Ik heb het veranderd.

[Verwijderd]

Arno E schreef op donderdag 14 december 2006 @ 20:11:

Inleiding

We willen graag dat de hovercraft aan de volgende eisen voldoet:
De gewenste snelheid is 50Km/h
Hij moet een kleine heuvel kunnen nemen (10 graden)
Hij moet over kleine obstakels heen kunnen varen
Hij moet veilig zijn. (bescherming om de fan e.d.)

*Als je eis voor snelheid 50 km/u is moet je het wel halen of je moet deze eis terugdraaien als het voor je project onredelijk hoog is. Het is niet acceptabel om de eis aan te houden en dan achteraf te stellen dat je maar 30 haalt omdat je 50 achteraf te veel vond. Vergeet niet dat je ook de tegenwind moet specificeren!

*De obstakel afmeting en aantallen moet je keihard definiëren ander faalt je ontwerp. Kiezeltjes van 10 mm zijn kleine obstakels. . .1 steen van 19 cm hoog is ook relatief klein als je eis voor de hoogte van het luchtkussen 20 cm is. Als je over een volledig oppervlak van 15 cm hoge stenen wilt zweven dan is dat een drastisch strengere eis omdat je een zeer grote luchtstroom nodig hebt: tussen elke twee stenen van 15 cm aan de rokrand is er een groot gat waar je dus veel lucht moet door persen. Dat maakt een gigantisch verschil in de specificatie van de liftfan. Stel vast over wat soort grond je wel en niet wilt gaan. Je moet ook specificeren of je wel of niet over een stoeprand, loodrecht dan wel schuin, wilt gaan en hoe hoog die stoep mag zijn.

Rok en liftsysteem
Hoogte rok: 0,2 M
Hover Gap (de ruimte tussen de rok en de grond): 0,005 M

Dit moet je ook in relatie tot grondconditie specificeren: is de 5 mm over grind of op een 100% vlakke stalen plaat. . . .alle afwijkingen t.o.z.v. een 100% vlakke plaat veroorzaakt een ontwerpmarge die je moet berekenen op basis van een grotere luchtstroom uitlaat-doorsnede en dit vertaalt naar een extra luchtroom boven de 2,5 m3/s die je noemde.

Geschatte druk (geen rekening gehouden met weerstand): 929 Pa

Misschien denk je dat ik muggen aan het ziften ben: Hint: Als je iets een schatting noemt is het niet informatief een waarde tot 1 Pa nauwkeurigheid te noemen. Geef het op in afgeronde getallen met een onzekerheidstoevoeging. Bijvoorbeeld [930 (-10 /+50)] Pa. . . .hoe je aan dergelijke +/- onzekerheden komt heeft te maken met de informatie en uitgangspunten die je gebruikt heb.

Geschat luchtverlies (geen rekening gehouden met weerstand): 1,53 M³/s

Voor een Hovercraft luchtverplaatsing naar het luchtkussen is er geen sprake van luchtverlies, tenzij je doelt op luchtverlies tussen de fan and het luchtkussen(bijvoorbeeld via gaten in de aanvoer naar het luchtkussen. In een straaljager noem je het gas dat uit de straalpijp stroomt ook geen "uitlaatgasverlies". De luchtstroom vanuit het luchtkussen is een principiële behoefte voor het functioneren van een hovercraft! (Het is me een beetje onduidelijk of je 2,5 of 1,53 m3/s bedoeld.(hieronder is ook een getal van 1,53 genoemd. . .het is zeer gemakkelijk om een paar getallen te verwisselen)

Voorstuwing
Gewenste snelheid: 50 Km/h
Frontaaloppervlak (geschat): 1,53 M²
Luchtweerstand (Geschat): 115 N

De 115 N lijkt me nogal laag(gevoelsmatig). Controleer dat op basis van vorm weerstand coëfficiënt en totale snelheid, inclusief tegenwind, als je daar nog niet over gedacht heb. Als je voertuig goed gestroomlijnd is kan dat misschien minder dan Cd= 0,6. Voor de voortstuwing met deze gegevens(op 50km/h) heb je theoretisch ongeveer 1,6 kW nodig. Neem een efficiency van hooguit 50% en een onzekerheid factor van 30% en dat brengt je vermogen voor de voortstuwing(horizontale grond) op ongeveer 5 kW. Tel hierbij iets op om de 10 graden heuvel continu te kunnen klimmen:(sinus 10 graden en totale gewicht geeft je de extra kracht die je moet kunnen opbrengen voor de gewenste maximale snelheid en daaruit het extra benodigde vermogen). Vergeet ook niet dat de rok over een ruw oppervlak een weerstand veroorzaakt.

Mijn ruwe berekening voor het extra vermogen om de 10 graden heuvel te klimmem @ 50 km/h komt op minimaal 10 kW extra(zonder foutmarge). Dat iets extra is dus 200% extra heuvel klimmen kost het meeste energie. Je zit dus al op minimaal 15 kW. . .enige frictie hier en daar plus losse eindjes en je zit op 20 kW (voor de 50 km/.h).

Motoren
Liftmotor: 18Pk Honda motor met verticale as (15 Pk bij 3000RPM)
Drooggewicht liftmotor: 42 kg
Aandrijving Liftfan: Snaar/riem aandrijving

Ik zou voor de 1000 Pa druk misschien 2000 Pa nemen om een ruime drukmarge te hebben. . .met strakke argumenten misschien 1500. Met de volume stroom op 2,5 kuub/s @ 5 mm wordt dat al gauw gemiddeld 15 mm gemiddeld als je oneffenheden mee calculeert en dan heb je in de buurt van 7,5 kuub/s nodig. Op 1500 Pa heb je dan ~ 23 kW nodig(ongeveer 30 Pk). Met je 18 Pk kom je naar mijn mening vet te kort(of je moet de gemiddelde hoogte van de luchtdoorstroming beperken tot je 5 mm en dan zit je ongeveer goed.

Vervolgens komt de lucht dus onder de hovercraft terecht. We hebben aangenomen dat wij de fan gewoon rechtstreeks omlaag laten blazen en dat wij de lucht niet eerst de rok op laten blazen en dan pas een overdruk onder de hovercraft.

Dit is naar mijn mening onjuist. Het idee van een efficiënt luchtkussen is dat de lucht vanuit een plenum(waarin lage luchtsnelheid heerst) door een jet vanuit de [i]buitenkant[i] (dus net binnen de rok) horizontaal naar het center van het voertuig geblazen wordt. De dynamische druk van de lucht die het luchtkussen creëert is dan maximaal goed verdeeld onder het center van het voertuig. De lucht ontsnapt, nadat het in het center tot stilstand gebracht is, vanuit het center onder het luchtkussen stroomt het min of meer gelijkmatig naar de rok en stroomt onder de rok naar buiten. Dit geeft een luchtkussen met goed verdeelde druk over de gehele boden van het voertuig. Als je de lucht vanuit de fan direct naar beneden blaast ontsnapt het direct naar de buiten rand en verdwijnt onder de rok(een veel minder dik luchtkussen). Het nadeel van een dergelijke constructie is dat je veel gemakkelijker het voertuig kantelt en dat je de lucht naar 1 kant van het voertuig wegblaast. Bijvoorbeeld de linker kant van de rok komt vast te zitten op de grond en de rechterkant tilt op en laat 100% van de luchtstroom door. . .er is dan geen spraken van goed verdeeld statisch luchtkussen maar van een zeer asymmetrische eenzijdige uitstroming vanuit een scheef staand voertuig. Met de constructie van de plenum-jet variant is het luchtkussen relatief stabiel en het voertuig zweeft veel stabieler(minder kantelen). Het formeren dan de jet kost relatief weinig energie en het voordeel van een stabiel kussen is belangrijk.

We weten niet of dit de juiste keuze is. Dit is een punt waar wij nog te weinig over gesproken hebben. (dit staat voor volgende week op de agenda dus binnenkort volgt er meer info)

Een volgende belangrijk punt van de hovercraft is de voorstuwing. Ik ben er nog niet uit hoeveel stuwkracht er nodig is om de gewenste snelheid van 50 Km/h te halen. Ik het wel de luchtweerstand geschat op 115N met behulp van de formule: Fr=Cw*(Rho/2)*A*v²
Fr= weerstand
Cw= Luchtweerstandscoefficiënt (0,6 geschat)
Rho= dichtheid lucht (1,293 Kg/M³
A = frontaaloppervlak
V = snelheid in m/s

Als je de 50 km/h hanteert moet de in het programma van eisen stellen dat het voor een windstille conditie is. Voorts is standaard lucht dichtheid 1,2 kg/cuub. Je hebt hier kennelijk lucht op 0 C genomen! In je programma van eisen moet je dus invoegen dat in de winter als het onder 0C is je in principe de snelheidseis niet kan halen(op vlakke grond). Als je de 10 C heuvel wilt klimmem moet je niet vergeten gewichtscomponent mee te rekenen( 400 kg*9,8*sin(10 gr.)

Ik ben er nog niet uit hoe ik nu het beste verder kan gaan met het schatten van de benodigde stuwkracht. Misschien met de wet van stoot en impuls. Alhoewel ik niet weet of deze bruikbaar is bij het schatten van de benodigde stuwkracht.
Tips hierover zullen erg van pas komen.

In elk geval moet je de netto stuwkracht van de fan(ducted fan specs.) compenseren met verlies van de frictie van de twee roerconstructies. Deze kan je met een model berekenen op de zelfde wijze als je de 115 N voor de luchtweerstand hebt berekend. . .de constructie belemmert de luchtstroming en je zou de maximale hoekverdraaiing van het roer moeten gebruiken om de weerstand te berekenen over het roer (min of meer dezelfde berekening als voor een vliegtuig vleugel). Voorts is de stuwkracht van de fan als de lucht er met 50 km/uur op af vliegt niet identiek aan een fan die stilstaat en de lucht moet aanzuigen. Bekijk dat in overleg met de fabrikant van de fan. Voor een stationaire fan is een kracht nodig om de lucht aan te zuigen en door de lucht een versnelling te geven is er ook een kracht nodig. Met een wind van 50 km/uur is het aanzuigen niet of minder van toepassing en de versnelling moert dus de stuwkracht leveren. Hier kom je in het gebied van stuwkracht principes die ook voor propeller vliegtuigen gelden.

Hint: als je de stuwkracht hebt berekend om met 50 km/h een 10 graden heuvel op te klimmen dan moet je beslissen tot hoeverre je al klimmend ook nog eens van richting wilt veranderen zonder snelheid te verliezen. Op dit punt moet je vaak compromissen sluiten: Klimmem op 10 Graden met of zonder sturen . . .of de hoekverdraaiing tijdens het klimmen beperken.

Ik heb als opdracht om het lift en voorstuwingssysteem te ontwerpen. Ik ben vastgelopen doordat ik veel moeite heb met het schatten van de weerstanden die er in dit systeem aanwezig zullen zijn. Ook weet ik bij het liftsysteem nog niet of er gebruik gemaakt moet worden van een soort diffuser die de rok opblaast en dan pas een overdruk creëert onder de hovercraft.
Als jullie nog op of aanmerkingen hebben zijn die natuurlijk altijd welkom. Dit is een erg moeilijk project wat onze groep toch graag tot een goed einde wil brengen.

Veel internet onderzoek of tekstboek studies zullen je helpen.
Je hebt inderdaad een grote klus uit te voeren. Zoals ik min of meer hebt uitgelegd is het een zaak van het opsplitsen van het vraagstuk in een aantal eenvoudige zaken die te behappen zijn. De fricties zijn je minste probleem omdat je uit tabellen allerlei weerstand coëfficiënten kan vinden. Je vraag over de luchtstroming uit de fan onder het voertuig is niet eenvoudig te beantwoorden omdat je ook de dynamiek van het geheel moet berekenen(stabiliteit). De lucht rechtstreeks uit de fan naar beneden blazen is een optie maar je krijgt dan een onstabiel voertuig: in de praktijk is een perfecte balans onmogelijk: Je moet tussen twee uitersten kiezen: enerzijds kan je kiezen voor een zeer dunne luchtlaag met vele uitstroom gaatjes in de bodem(wordt gebruikt op zeer vlakke vloeren en zonder rok); anderzijds wil je een zo dik mogelijke luchtkussen maar ook minimale luchtstroming. De rok heeft enerzijds het effect om de zweefhoogte groot te maken maar dat is niet alles wat je nodig hebt. Bedenk een concept met een zeer diepe flexibele rok op een zeer vlakke vloer. Theoretisch kan de rok 10 m hoog zijn per 1 m2 oppervlak en met een 100% afdichting is het geval stabiel. In de praktijk zal er een verstoring van het evenwicht zijn en het zootje gaat kantelen. . .ongeacht het feit dat er een luchtkussen is zal de lucht aan 1 kant wegstromen en er is geen enkele kracht die het kantelen tegenwerkt.
Dit effect is ook zo als het statische luchtkussen laag is in verhouding tot het oppervlak. . .zeg 100 m2 oppervlak en 1 m hoog. Door een evenwichtsverstoring zal het gevaarte kantelen en de lucht bij voorkeur aan een zijde wegstromen. Je kan dit tegenwerken door het luchtkussen dynamisch in stand te houden door de lucht onder hoge snelheid vanuit de rand horizontaal naar binnen te blazen. Het luchtkussen handhaaft zich over een groter oppervlak onder de bodem. Je kan een dergelijk luchtkussen theoretisch vergelijken met grote flexibele dikke “pannenkoekballon” met aan de onderkant in het midden een gat er in. Als deze samenstelling een beetje kantelt blijft de druk in het kussen aan de lage kant gehandhaafd en de lucht dat uit het gat stroomt verdwijnt ongeveer gelijkmatig in alle richtingen en het kantelen is dan geen probleem meer en je hebt een stabiel platform.

[drooger]

Verwijderd schreef op vrijdag 15 december 2006 @ 08:06:
[...]

Als ik dit zo hoor, lijkt het meer op scholieren die graag een hovercraft willen bouwen en de theorie helemaal niet interressant vindt of gewoon niet veel aandacht aan besteedt.

Tip: Neem een motor van een citroën 2cv, heb je een snelle acceleratie

[Ernie]

Dit is tot op zekere hoogte waar. We willen graag bouwen en eigenlijk geen theorie doen.
Het zal toch moeten. Er mag niet gebouwd worden tot er op zekere hoogte alles doorgerekend is.
Dus erg bedankt voor jouw post Vortex2. Hier heb ik zeker wat aan. Veel punten die jij genoemd hebt heb ik aan de vergadering erbij gezet voor komende dinsdag.

[LauPro]

Arno E schreef op vrijdag 15 december 2006 @ 07:26:
Remmen kan op 2 manieren. Je maakt een draai van 180 graden en geeft dan even flink gas of je laat de skirt (gedeeltelijk) leeg lopen door de liftfan langzamer te laten draaien. Het is alleen jammer dat je rok erg slijt bij de laatste manier.

Stuur omgooien lijkt me wel een hele gevaarlijke
manoeuvre, sowieso zit je met dat wat je ook doet het gevaarte baan aan zou blijven houden. Beste blijft dan om het obstakel gewoon te ontwijken.

Wij willen geen knop maar een dodemansknop zoals bij een boot. Een kabeltje om je arm en als jij van de boot afvalt dan schiet dit kabeltje los en schakelen de motoren uit. Dat klinkt ook wel logisch. Ik zal het in even in de volgende vergadering meenemen.

Met een knop bedoelde ik zo'n kabeltje ook. Knop is ook wel handig want dan heb je meteen een snelle functie om de motor af te zetten.

[Verwijderd]

Over remmen gesproken: het is mogelijk om de twee roeren voor het remmen +90 naar buiten te draaien en dan hard gas geven.. . .een beetje complex om een ontkoppeling mechanisme te bedenken voor een studenten project maar het gaat juist om het interessante idee: studenten denken vaak aan iets dan in bestaande voertuigen niet wordt toegepast.

Het idee is dat aan de roeren vanuit het draaipunt mert een hoek naar voren toe een "vaan" zit. Met normaal sturen acteren de twee roeren parallel en de halve vanen helpen met het sturen. Met het remmen worden de roer aandrijvingen zo ont/koppeld(ontkoppelen en weer koppelen) dat ze beide iets meer dan 90 graden naar buiten draaien. De twee vanen zijn zo aangebouwd dat tijdens het remmen ze een V-vorm maken achter de aandrijffan. De lucht wordt dan in twee stromen gesplitst: een naar links en een naar rechts. De roervlakken staan dan een beetje naar voren gericht zodat de lucht van de aandrijfan min of meer naar voren geblazen wordt: hierdoor heeft het een remmende werking als je vol gas geeft. . .je kan dan zelfs achteruit "varen". . .ongeveer zoals thrust reversers aan een straalmotor van een vliegtuig. Ik weet even niet hoe ik een tekening moet "inplakken".

Als je het leuk vind kan ik je een e-mail tekening sturen. Het is in elk geval de moeite waard om het idee te overwegen. . .een echte uitdaging voor je project! Misschien kan je het een "uitvinding" noemen

[-tom-562]

Hee, ook hier al? Ik zag ej topic op hovercraft.tk
ik zit daar ook (boelie)
Ik zie welke motor je gaat gebruiken, met 18pk moet je zeker mákkelijk 150 kilo kunnen liften. Alleen ik zou zelf persoonlijk gaan kijken voor een lichtere motor kwa gewicht, dit soort motoren zijn best zwaar (wij hebben zelf zo'n briggs & stratton blok liggen, ook flink zwaar).
Over dat diffuser achtige iets, in onze hovercraft hebben wij gewoon laat maar zeggen de luchtbak, en daar zitten direct de gaten in naar de skirts.

Dit ben ik, hier kan je 't zien, in de onderste schaal zit niks, het is gewoon een lege bak. Wat ik wel heb gezien bij hovercrafts met een aparte liftmotor is dat ze een soort van spoiler om het zo maar eens te noemen, hebben bij de tip van de fan, aan de voorkant van de hovercraft, zodat er wat meer lucht naar de voorkant geleid wordt. Voor heb je namelijk veel lift nodig als je op het water zit. Als je voor te weinig lift hebt, krijg je last van plow-ins. Dan duikt je hovercraft ineens naar voren, en hapt hij water, en sta je dus zo stil (wat helpt is om helemaal achterover te zitten in de hovercraft, ik zit tijdens het racen altijd tegen het motorblok aan op het water).

Welke motor ga je als voorstuwing gebruiken? Als je werkelijk zo'n 18 pk motor neemt, heb je niet eens zoveel pk's nodig om 50 km/h te halen. Wijzelf hebben dan zo'n rotax 503 blok, met rond de 60/65 pk (de versie met onze eigen expansie-uitlaten), en wij zouden op een lang stuk zo'n 80 tot 90 km/h kunnen halen (in het voorjaar gaan we testen met m'n GPS). Wij hebben dan niet eens een aparte liftfan.

Wat ook misschien een idee is, om de eerder aangegeven Honda motor te gebruiken als voorstuwingsmotor, en een lichtgewicht 2-takt motor als liftmotor te gebruiken. In de hovercraft wereld is hier ook een aparte klasse voor. De formule 25, deze hovercrafts mogen maximaal maar 25 pk hebben, en als voorstuwingsmotor hebben ze vaak van dit soort motoren, of van de briggs & stratton V-twins, en dan een kleine liftmotor. Deze gaat vaak aardig rap vooruit. Andere uitdaging hierbij is, is om het gewicht van de hovercraft zo laag mogelijk te houden. Want gewicht maakt héél veel uit bij een hovercraft. In groot britannië is deze klasse vrij populair, het is een mooie en goedkope beginnersklasse.

Veel succes met jullie project!!
(Een crashende) Tom

[-tom-562]

LauPro schreef op vrijdag 15 december 2006 @ 17:31:
[...]
Stuur omgooien lijkt me wel een hele gevaarlijke
manoeuvre, sowieso zit je met dat wat je ook doet het gevaarte baan aan zou blijven houden. Beste blijft dan om het obstakel gewoon te ontwijken.
[...]
Met een knop bedoelde ik zo'n kabeltje ook. Knop is ook wel handig want dan heb je meteen een snelle functie om de motor af te zetten.

Remmen doe je niet op een hovercraft Als je écht moet remmen gooi je de hovercraft gewoon 180 graden om, ik spreek uit ervaring Op het water kan je een beetje met je gas spelen om af te remmen, maar niet teveel want dan sta je in 1x stil. Het beste is om te zorgen dat je niet hóeft te remmen. Tijdens hovercraftraces is het bij mij gewoon standje volgas. Je hebt niet veel grip met een hovercraft, maar hij laat zich heel makkelijk snel een hoek om sturen (als je het eenmaal doorhebt).

Overigens vind ik 't heel begrijpelijk dat de TS geen zin heeft in berekeningen... Ik zit nu al 4 jaar (dit is mijn 4e jaar) bij FAST (hovercraftrace team van de HAN), en wij hebben nog nooit echt dingen berekend. Er is in het verleden vanuit school wel eens gerekend aan een hovercraft, maar er zaten teveel aannamens in dat het gewoon niet echt representatief was/is. Wij bouwen onze hovercrafts met de opgedane ervaring, en door te experimenteren, en met advies/hulp uit de hovercraft wereld (en veel contact met de NHC, nederlandse hovercraft club)

[ Voor 22% gewijzigd door -tom-562 op 20-12-2006 09:53 ]

[Ernie]

Excuses dat ik een aantal dagen niet gereageerd heb. Er zijn wat dingen tussengekomen die belangrijker waren.

Nu een update over het hovercraft project.
In de vergadering van afgelopen dindsdag hebben wij een aantal dingen over het ontwerp vastgelegd.
Ondergrond:
lang buigzaam Gras en plakkerige modder. Met behulp van de informatie van de engelse hovercraftclub heb ik de factor die het beste daarbij paste gekozen. Dit is 1,6 geworden.
Obstakels:
Nee we houden geen rekening met obstakels. We gaan wel testen of hij over een obstakel heen kan gaan alleen is het geen eis bij onze hovercraft.
Stoepranden:
We deden geen obstakels dus ook geen stoepranden
Helling:
Nee we hebben besloten dat we geen heuvels gaan nemen. We zullen het waarschijnlijk wel testen alleen is het geen eis.
Maximumsnelheid:
Hier zijn wij nog niet over uit dus kunnen wij ook nog geen goede schatting maken van de benodigde stuwkracht. De berekeningen gaan wij wel zoveel mogelijk al klaar maken zodat het snel uitgerekend kan worden als bekend is wat de leraren een acceptabele snelheid vinden.
Hier ben ik nog niet echt ver gevorderd.
Ik dacht iets te kunnen doen met de wet van stoot en impuls en met die van kinetische energie. (1/2 M*V²). Ik moet alleen uit gaan zoeken hoe dit ook alweer zat. Mijn natuurkundige kennis is niet dusdanig goed dat ik dat zao uit mijn hoofd doe.

De berekeningen

Hierbij de berekeningen die ik uitgevoerd heb. Na overleg met de docent blijkt opeens dat wij het gewoon mogen schatten en dat we het eigenlijk maar tot op een mimimaal niveau hoeven te berekenen. Ik denk dat we met de volgende berekeningen een betere schatting hebben gemaakt. Als jullie nog denken dat dit niet genoeg is meld het dan en als ik eventueel dingen vergeten ben zou ik dat ook graag horen. Ik heb nog geen fan hierbij kunnen kiezen omdat ik hier op school geen beschikking heb over de software.

Druk

P=F/A
F=m*a
In dit geval is a gelijk aan g omdat het om een verticale beweging gaat.
Dus
F=m*g
Dit geeft:
P=(m*g)/A
P=(400*9,81)/4,2
P=934 Pa

We nemen bij deze druk 50% extra. Het is namelijk heel erg moeilijk om de weerstanden in het buizensysteem te schatten.
Dus de geschatte druk is.
Pschatting = P*1,5
Pschatting = 934 * 1,5
Pschatting = 1400 Pa

Luchtsnelheid
Met behulp van de wet van Bernoulli kun je de snelheid berekenen waarmee de lucht uit de rok ontsnapt.
De wet van Bernoulli is:
0,5ρv2+ ρgh+P=constant

Er mag aangenomen worden dat de hoogte niet veranderd en gelijk blijft aan 0. Dan ziet de formule er als volgt uit.
0,5ρv2+p=constant
De totale druk die wij nodig lijken te hebben is 934 Pa als er geen rekening gehouden wordt met weerstand.
Als de lucht de rok verlaat wordt alle statische druk omgezet in luchtsnelheid. Om de luchtsnelheid te berekenen doe je het volgende. De formule voor dynamische druk is:
0,5ρv2=P
v=WORTEL(P/(0,5ρ)
v=WORTEL(1400/(0,5*1.22)
v=47,9 m/s

Ontsnapte lucht

De lucht die ontsnapt tussen de rok en de grond.
De hovergap die wij wensen is 5 mm op een perfecte ondergrond.
Hierover gaan wij op 19 december nog overleggen.
Oppervlakte Hovergap = Omtrek * Hover Gap
Oppervlakte Hovergap = 8,1*0,005
Oppervlakte Hovergap = 0,041 M2

Ontsnapte lucht = Oppervlak * Snelheid
Ontsnapte lucht = 0,041 * 47,9
Ontsnapte lucht = 2,0 M3/s
Luchtverlies door lekken e.d.= 0,3 M3/s

Met behulp van het bestand. Estemating thrust and lift performance van de site van de Engelse hovercraftclub hebben wij gekozen voor een factor Ks van 1.6. Met deze factor zou het mogelijk zijn om over natte of plakkerige modder en lang buigzaam gras te gaan.

Totale lucht = 2,0*1,6+0,3
Totale lucht = 3,5 M3/s

[ Voor 46% gewijzigd door Ernie op 21-12-2006 13:49 ]

[Chillz]

Arno E schreef op donderdag 21 december 2006 @ 13:43:
Stoepranden:
We deden geen obstakels dus ook geen stoepranden

Als je de hoogte van een gemiddelde Nederlandse stoeprand neemt,
en kan zorgen dat de onderkant van je bak altijd hoger dan dit 'zweeft',
dan hoef je volgens mij gewoon geen zorgen te maken over stoepranden als obstakel.

De skirt is flexibel, als je de voorpunt (zonder te stoten) over een stoeprand kan sturen.
Dan zal de skirt zich daaronder vormen en weer vol lucht zetten.

Zolang het oppervlak waar je op stuurt breder is dan de breedte van de skirts en het om een hoogte gaat lager dan de onderkant van de bak, lijkt me dat goed te komen.
Ik neem aan dat dat zo werkt... of zit ik ernaast?

[-tom-562]

juist doordat je skirt inveert heb je grote kans dat je de stoeprand wel raakt met je onderste schaal.
BTW, ik neem aan dat je weet dat het verboden is om met je hovercraft op openbaar terrein (straat etc) te bevinden? Omdat ik hier het e.e.a. lees over stoepranden.
Je mag alleen vliegen tijdens wedstrijden georganiseerd door de NHC, of evenementen/demonstraties georganiseerd door de NHC. En op eigen terrein dan, maar dat heeft niet iedereen, en als je klachten krijgt van omwonenden wordt je altijd verzocht door de politie om te stoppen.

[Ernie]

We hebben van de school toestemming gekregen om op het sportveld te testen als wij het niet helemaal omploegen
We gaan proberen of wij toestemming kunnen krijgen om hem op de rietplas (een grote recreatieplas) te testen. Daar is in de winter niemand dus het zal geen overlast veroorzaken.
Dat wordt geregeld door onze docenten. Het is nu zaak dat onze hovercraft gebouwd wordt. Alles blijft maar vertraging oplopen dus het zal nog spannend worden.

De docent heeft de berekeningen voor de lift geaccepteerd. Nu alleen nog even de voorstuwing en we zijn weer een heel stuk verder

[Snelle Henkie]

Ik zou voor het bedienen van het gas niet zo'n bootgasgeval nemen, maar een motorhandvat. Lijkt mij beter en sneller te veranderen/doseren. Als je er dan een vast stuur in maakt(sturen doe je toch met gewichtverplaatsen) heb je gelijk een handvat waar je je aan vast kan houden.

Heb geen ervaring met deze hoovercrafts, wel met motoren en boten. Is dus gevoelsmatig wat ik hier zeg.

[-tom-562]

Met een bootgasgeefgeval, is dat zo'n hendel aan de zijkant?
Zou ik nooit monteren. Of gewoon een motorfietsgashendel, maar nog beter is een knijphendel (net zoals de rem van een fiets), dit is veel minder vermoeiend, en je vliegt toch altijd bijna volgas.
VOor de liftmotor zou ik net zoiets maken als een schakelhendel van een fiets, die geintegreerd is in het handvat laat maar zeggen. Dat je een aantal vaste standen hebt voor de lift.
BTW sturen doe je ook met je flaps, en een gedeelte met je gewicht

[Verwijderd]

Arno E schreef op donderdag 21 december 2006 @ 13:43:


Nu een update over het hovercraft project.

[Uitkomst vergadering]
. . . .
Ik dacht iets te kunnen doen met de wet van stoot en impuls en met die van kinetische energie. (1/2 M*V²). Ik moet alleen uit gaan zoeken hoe dit ook alweer zat. Mijn natuurkundige kennis is niet dusdanig goed dat ik dat zao uit mijn hoofd doe.

Prachtig dat je vele onduidelijke zaken besproken hebt en er beslissingen over genomen hebt: Nu heb je een duidelijk programma van eisen. Als een leer-project zou het niet voldoende zijn om alleen vanuit "trial & error" een beetje te zweven en een beetje vooruit te komen. Dat kan iedereen. Voor de voortstuwing lijkt het mij essentieel dat je ook specificeert wat voor orde van grote je de versnelling wilt hebben. Op die basis weet je dan de netto voortstuwingskracht die je moet hebben en niet louter een evenwichtssituatie op maximale snelheid. Als je alleen dat laatste doet is de acceleratie iets dat uit het ontwerp voor snelheid valt en je niet van te voren weet.. Het is ook leuk als je van te voren stelt hoe snel je weg wilt scheuren(hier nog een keuze maken). Je hebt dan misschien wel extra vermogen nodig maar dat betekend niet dat je dan automatisch ook een hogere maximale snelheid onder veilige omstandigheden kan halen.

De berekeningen
[verhaal over schatten]

Zo lang je de eisen op een rijtje hebt is schatten van een aantal "uitkomsten" die je nodig hebt natuurlijk OK maar maak er geen wilde gok van. In de techniek is "schatten" iets anders dan gokken. Je zou op basis van limietberekeningen de onder- en bovenwaarde redelijk moeten vaststellen(kunnen verdedigen met informatie &argumenten). De onderwaarden juist berekenen is noodzakelijk om überhaupt te slagen met je project. De bovenwaarden zijn vaak belangrijk om veilig te kunnen functioneren(bijvoorbeeld dat het voertuig niet kan omslaan vanwege instabiliteit of het luchtruim kiest zoals je met raceboten wel eens ziet).

Druk

P=F/A
F=m*a
In dit geval is a gelijk aan g omdat het om een verticale beweging gaat.

. Je moet louter het gewicht kunnen compenseren. Het is doelmatiger om dus direct "m*g" te gebruiken.

Dus
F=m*g
Dit geeft:
P=(m*g)/A
P=(400*9,81)/4,2
P=934 Pa

We nemen bij deze druk 50% extra. Het is namelijk heel erg moeilijk om de weerstanden in het buizensysteem te schatten.

. Dit is niet juist. Het is erg moeilijk om het verlies precies te berekenen. Het schatten kan je doen vanuit het maken van een vereenvoudigd stromingsmodel met buizen, bochten, vernauwingen, etc. Op zijn minst zou zoiets vereist zijn om een beetje een idee te krijgen van redelijke drukverliezen.(standaard drukverlies-factoren kan je uit een tabel halen-lees iets een over het Moody Diagram. . .geverifieerde data van andere ontwerpen is ook goed. Schatten zonder deze aanpak kan je problemen geven. Met deze aanpak kan je bepalen of 30% marge genoeg zou zijn dan wel dat 75 % nodig is).

Dus de geschatte druk is.
Pschatting = P*1,5
Pschatting = 934 * 1,5
Pschatting = 1400 Pa

Ik raad je aan hier nog een slag overheen te doen. Na de ruwe berekeningen/redelijke schattingen kan je uiteindelijk nog een onzekerheidsfactor er op gooien. Als je uiteindelijk met een goed ontwerp je project afrond zal je trots zijn.

Luchtsnelheid
Met behulp van de wet van Bernoulli kun je de snelheid berekenen waarmee de lucht uit de rok ontsnapt.
De wet van Bernoulli is:
0,5ρv2+ ρgh+P=constant

Er mag aangenomen worden dat de hoogte niet veranderd en gelijk blijft aan 0. Dan ziet de formule er als volgt uit.
0,5ρv2+p=constant
De totale druk die wij nodig lijken te hebben is 934 Pa als er geen rekening gehouden wordt met weerstand.
Als de lucht de rok verlaat wordt alle statische druk omgezet in luchtsnelheid. Om de luchtsnelheid te berekenen doe je het volgende. De formule voor dynamische druk is:
0,5ρv2=P
v=WORTEL(P/(0,5ρ)
v=WORTEL(1400/(0,5*1.22)

Hier zie ik een "probleem" voor je. De berekende druk van 934 Pa is om van de grond te komen(zonder "nozzle" verliezen). De verliezen in de aanvoer zorgen er voor dat je voor meer druk moet opwekken door middel van de liftfan(en vermogen van de motor) maar dat betekend niet dat je die 1400 Pa moet gebruiken voor je luchtkussen! Als je dat wel doet houdt het in dat je misschien 30 cm gaat zweven en dat de gap 10 cm wordt. . .(ik zeg maar wat). De berekening voor de luchtsnelheid moet je op ongeveer op 950 Pa uitvoeren omdat dat de druk is die nodig is voor de lift. De extra druk voor verliezen zie je NIET terug in het luchtkussen. Voor de kussendruk moet je hooguit iets extra hebben om de weerstand van de uitstroming te compenseren. Als je 1400 pa gebruikt klopt de berekening niet. Met die hoge druk is de gap niet 5 mm maar wordt groter en wordt de luchthoeveelheid veel groter dan nodig is.

Advies:
Reken eerst de volume stroming uit op 934 Pa. (minimaal vereist). Dan neem 934 + verlies in gap. Neem even aan dat het dan 950 Pa word (maak een redelijke schatting). Bereken dan de volumestroming op 950 Pa(redelijke doelstelling). Dit geeft je de marge voor het luchtkussen. De 1400 Pa is wat de fan/motor moet kunnen leveren.

v=47,9 m/s

. Dit is dus veel te hoog omdat je kussendruk nooit 1400 Pa wordt omdat je niet op 10 cm wilt zweven. Op hogere zweefhoogte krijg je gemakkelijk een onstabiel voertuig en moet de motor snelheid sterk terugdraaien(ook heb je dan een te zware motor).

Ontsnapte lucht

De lucht die ontsnapt tussen de rok en de grond.
De hovergap die wij wensen is 5 mm op een perfecte ondergrond.
Hierover gaan wij op 19 december nog overleggen.
Oppervlakte Hovergap = Omtrek * Hover Gap
Oppervlakte Hovergap = 8,1*0,005
Oppervlakte Hovergap = 0,041 M2

Ontsnapte lucht = Oppervlak * Snelheid
Ontsnapte lucht = 0,041 * 47,9
Ontsnapte lucht = 2,0 M3/s
Luchtverlies door lekken e.d.= 0,3 M3/s

Deze 2m3/s is dus veel te hoog.
Ga nog eens over de redenering van hoeveel druk er echt maximaal in het kussen zit.

Met behulp van het bestand. Estemating thrust and lift performance van de site van de Engelse hovercraftclub hebben wij gekozen voor een factor Ks van 1.6. Met deze factor zou het mogelijk zijn om over natte of plakkerige modder en lang buigzaam gras te gaan.

Totale lucht = 2,0*1,6+0,3
Totale lucht = 3,5 M3/s

Die factoren van 1,6 en 0,3 kunnen best redelijk zijn(empirische informatie) maar 2 m3/s zou naar mijn mening ongeveer bij 2*Wortel[950/1400] uitkomen.