Bau eines X-Bow mit Diesel Elektrischen Antrieb

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    • Bau eines X-Bow mit Diesel Elektrischen Antrieb

      :moin:
      Da ich grade in wenig zeit habe, fange ich jetzt mal mit mein Baubericht an.
      Da meine CNC Fräse fertig ist, hab ich vor kurzen angefangen ein Schiff mit Inverted Bow Bug zu bauen.

      Was soll es den werden :kratz:
      Geplant ist ein Schiff was angelehnt ist an die Bourbon Orca der Ulstein Werft.
      Das Schiff ist ca. 90cm lang, 20cm breit und 24cm hoch.
      Das besondere ist, das dass Schiff einen Diesel-Elektrischen Antrieb und Rim Thruster als Antrieb und Querstrahlruder bekommt.

      Der Diesel-Elektrische Antrieb:
      Vorweg, der Motor läuft gar nicht mit Diesel sondern mit Methanol + Nitro.
      Zur Erzeugung der Elektrischen Energie wird ein 3,5cm³ OS Marine Motor verwendet. Dieser Treibt dann über eine Welle einen Brushlessmotor an der als Generator dient. Angelassen wird der Motor durch einen fest eingebauten Elektrischen Starter. Gekühlt wird der Motor über einen Wasserkreislauf mit Luft kühler. Der sinn dahinter ist, das der Verbrennungsmotor immer im Optimalen Wirkungsgrad läuft um mögliches wenig Sprit zu verbrauchen. Damit das geschehen kann, bekommt der Dampfer auch einen Akku. Sobald der Akku zu leer wird, soll automatisch der Verbrennungsmotor anspringen und den Akku wieder laden. Das ganze soll dann überwacht und gesteuert werden über eine Arduino.

      Hier der Prototyp mit 2,5cm³
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      Dank der erfolgreichen Linienriss suche hier im Forum Thread konnte ich eine Spanntensatz zeichnen.

      CAD.JPG

      Und hab's dann auch gleich ausgefräst
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      Auf dem PC sahst größer aus :kratz:
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      Naja, Motor passt aber zum glück noch rein.
      20181229_210619_klein.jpg

      Und jetzt bin ich beim Beplanken. Bitte verhaut mich nicht, das ist mein erstes Boot was ich mit Leisten beplacke.
      20190103_213651_klein.jpg

      So das war's fürs erste.

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von PaulW ()

    • Moin Paul,

      klasse Idee. Nur einen Motor als Generator zu verwenden, geht zwar grundsätzlich, ist aber nicht wirklich effizient, da ein Motor einen zu hohen Innenwiderstand hat.
      Und, wenn Du einen Bruhlessmotor verwendest wirst Du einen Drehstrom erzeugen. Die Frequenz hängt dabei von der Motordrehzahl und der Polpaarzahl des Motors ab.
      Ich vermit daher, dass Du eine recht hohe Frequenz erreichen wirst. Du wirst Dir also einen 3-Phasigen Gleichrichter besorgen/bauten müssen, der das auch kann.
      Wie hast Du das gelöst?

      Gruß
      Thomas
    • Der Hamma schrieb:

      Du wirst Dir also einen 3-Phasigen Gleichrichter besorgen/bauten müssen, der das auch kann.
      Wie hast Du das gelöst?
      Wen man genau auf das Bild vom Prototypen schaut sieht man den 3-Phasen Gleichrichter aus schnellen Silicium Dioden mit 6A. Der Brushlessmotor wird Leider fast komplett vom Anlasser verdeckt (man sieht nur noch unten ein wenig blau). Fürs Modell bau ich aber noch einen anderen Gleichrichter aus 20A Schottky Dioden (sind noch schneller und haben ein deutlich geringere Abfallspannung in Vorwärtsrichtung).

      Die Pläne vom Modell werde ich am ende hier Hochladen, noch fehlen ja die aufbauten und das Schanzkleid. Muss vorher nur noch ein paar rechtliche dinge klären, da der Linienriss nicht von mir ist.

      Und was ich noch vergessen habe, hier ein erster Entwurf des Rim Thruster
      34mm Innendurchmesser, 45mm Außendurchmesser, 20pol Innenläufer
      Antrieb_CAD.JPG
    • Wie ich oben geschrieben habe kommt da auch ein Akku rein, sonst würde es gar nicht klappen. Somit ist rein elektrisch fahren auch kein Problem. Und da der Motor über einen geschlossenen Kreislauf gekühlt wird (wie die Wasserkühlung im Auto oder PC) kann ich den Akku über den Verbrennungsmotor auch an land aufladen 8) . Natürlich wird der Verbrennungsmotor Schwingungsgedämpft und Schallgedämpft im Boot eingebaut und bekommt noch einen neuen Schalldämpfer damit das schön leise wird. Hauptsächlich ist das ganze ja nur eine große technische Spielerei. Gedacht war es das ich in Bad Bodenteich in den 3 tagen Modellboot fahren nicht einmal den Akku laden muss (und da darf man Verbrenner fahren :yes3: ).
    • So, hier mal ein Update zum Baubericht,
      in der letzten Zeit kam ich einfach nicht dazu, hab lieber gebastelt :pf: .
      In der Zeit war ich aber dennoch fleißig am X-Bow.

      Habe den Rumpf, nach dem ich mit dem Beplanken fertig war, einmal von innen mit Hartz Ausgestrichen.
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      Dann hab ich die überstehenden Leiten abgesägt und das Boot einmal Geschliffen.
      Danach hab ich die Seitenwände und die Decks angebaut.
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      Einmal kurz das grobe übergespachtelt...
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      und dann Laminiert.
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      Darauf folgte dann auch gleich der erste schwimm versuch.
      Ergebnis: Der Rumpf wiegt 1,5kg und 7,5kg können maximal noch rein und liegt sehr stabil im Wasser.
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      Jetzt gehst weiter mit dem Innenausbau.
      Als erstes hab ich mir das Herzstück vorgenommen, den Diesel-Elektrischen Generator. Der alter Motor 2,5ccm musste weichen, dafür ist jetzt ein 3,5ccm Motor ( 21 OS MAX Marine ) der deutlich besser und zuverlässiger läuft drinnen. Ein weiterer vorteil von dem Motor ist, das dieser eine zweite welle hinten heraus geführt hat, wegen dem Seilzugstarter, dadurch kann ich den E-Starter deutlich schöner und robuster einbauen.
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      Zum testen des Motors wurde eine neue Testplatte aufgebaut. Diesmal auch schon mit PID Regler für die Motor und Lüfter (vom Kühler) Temperatur, Glühkerzen Automatik, Drehzahlmesser und Automatischer Startroutine (ein Kopf drücken und der Motor geht an).
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      Der Schalldämpfer am Auspuff ist ein einfacher Absorptionsschalldämpfer aus einer Dose (nur ein einfacher Prototyp) und macht den Motor fast leiser als mein Rasenmäher Roboter :D . Der große Schwarze Kasten ist der Luftfilter der auch zur Schallreduzierung beiträgt (wird aber noch etwas kleiner). Zudem hat der Motor eine große Schwungscheibe aus Messing bekommen. Mit dieser Schwungscheibe liegt die Leerlaufdrehzahl unter 4000 U/min :saint: .
    • Jetzt muss der Motor + Generator ins Boot. Da der Original Auspuff nicht ins Boot passt, hab ich aus Kupfer Blech und Rohr eine neuen Krümmer Hart gelötet. Das fast fertige Träger Gestell sieht dann so aus.
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      Da das Boot vorne kleiner ist als gedacht, musste ich noch ein paar kleine Änderungen an der Gestell Befestigung und dem Anlasser vornehmen, jetzt passt aber alles.
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      Zur Kühlung des Innenraums, damit ich da keine Sauna habe, sind in die Seitenwände 2 Radial Lüfter eingebaut die die Luft ins Boot pusten und dann vorne Links und Rechs vom neuen Schalldämpfer und oben aus der Brücke wieder rauskommt.
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    • Hallo Paul
      Puhh, das ist ne Technik...
      Aber wie Bernd schon schrieb: 90cm sind etwas klein.
      Hab' ja selbst eine AX102, allerdings 1/50 und damit 160 lang. Damit kommt erst das richtige Fahrgefühl auf ;)
      In einem kleineren Modell hätte ich mich garnicht an so eine Idee des Antriebs rangewagt. Und auch nie in Betracht gezogen. 2 Sätze Akkus und eine Steckdose reichen bei mir auch für einen mehrtägigen Einsatz bei Veranstaltungen.
      Und das ganze Geschmodder mit den Verbrennern will ich mir wirklich ersparen - andere bauen sich Plexi-Vitrinen, um ihre Modelle vor Staub zu schützen...

      Gelinde gesagt: Ich halte die Idee für etwas abstrus, aber denkenswert.
      (Mein nächstes Modell wird dann mit Wasserstoff fahren ;)

      Werde den Beitrag mit Argusaugen mitverfolgen
      Peter
    • PeterS schrieb:

      [...]2 Sätze Akkus und eine Steckdose reichen bei mir auch für einen mehrtägigen Einsatz bei Veranstaltungen.

      Und das ganze Geschmodder mit den Verbrennern will ich mir wirklich ersparen[...]
      Ja schon, aber das kann ja jeder, es geht mir halt mehr um die Technik als um das Modell :whistling: .
      Hobby = Mit dem größt möglichen Aufwand den geringst möglichen nutzen erzielen. :saint:
      Das "Geschmodder" versuche ich so weit wie möglich zu unterbinden. Der Auspuff ist außerhalb vom Boot, der Krümmer hat eine Dichtung und wegen den Luftfilter kommt auch nix aus dem Vergaser. Das einzeigst wo noch "Geschmodder" raus kommen kann ist an dem hinteren Gleitlager und aus dem vorderem Kugellager.
      Was die Größe angeht, ja es ist eng und kleiner als es auf dem PC aus sah aber ich wollte kein so großes Modell.
      Zudem passt es mit 90cm genau in den Kofferraum meines Smarts :thumbsup: war zwar nicht beabsichtige aber schlimm ist es auch nicht.
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      Das ist Präzision :yes3:
    • So, hier ist der Bau vom neuen Schalldämpfer (noch nicht ganz fertig)
      Der Dosen Schalldämpfer funktionierte schon rech gut, allerdings ist dieser weder Schön, noch passt er ins/ans Boot. Der Neue Schalldämpfer kommt direct an die Wand auf dem Deck. Dazu muss hinten in dem Zwischendeck ein Loch geschnitten werden. Der Schalldämpfer wird aus zwei 15mm Alu Platen gefräst. Damit der Schalldämpfer so gut wie möglich dämpft, hab ich erst einmal den Motor Sound aufgenommen und analysiert welche Frequenzen ich dämpfen muss.
      Einmal ohne Dosen Schalldämpfer bei ca. 10.000U/min
      Ohne Schalldämpfer.JPG
      Und einmal mit Schalldämpfer bei ca. 10.000U/min
      Mit Schalldämpfer.JPG
      Auf die db Anzeige würde ich mich nicht verlassen, weil die Aufnahme mit dem Handy gemacht wurde und man da die Mikrophon Verstärkung nicht feststellen kann und das Mikrophon auch nicht kalibriert ist aber zum heraufrinden der Spitzen ist das auch gar nicht wichtig. Nachdem ich mir dann die Frequenzen aufgeschrieben habe, hab ich angefangen die Rohr Länge, die Rohr Querschnittsfläche und das Kammer Volumen des Reihenfilters für die "Nervenden" Frequenzen zu berechnen. Trotz das ich gerne mit CAD Programmen Arbeite und schon vier verschiedene CAD, drei Zeichen, zwei CAM und ein Modulation Programm habe, geht doch nix über Papier und Bleistift - und ein guter Taschenrechner.
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      Die ersten zwei Kammern namens A und AB hab ich 1 zu 1 vom Original Expansion Schalldämpfer übernommen. Dien nächsten vier Kammern mit dem namen B sind Reihenfilter. Diese sperren/dämpfen alle Frequenzen von 2 x Fres. Teil C ist wieder ein Absorptionsschalldämpfer der alles über 500Hz dämpft. Nach dem Bleistift gingst dann ans CAD und danach ans CAM.
      Schalldämpfer.JPG
      Der Einlass ist ein stück Kupfer Rohr, die Innenrohre werden aus Messing mit 0,5mm Wandstärke. Das Kupferrohr hat 15mm Augendurchmesser und 1mm Wandstärke, die Messingrohre haben einen Innendurchmesser von 9mm, 12mm und 8mm. Alle Wände vom Schalldämpfer haben eine stärke von 2mm und einen Eck Radius von 6mm. Die beiden Hälften werden nachher mit Dichtmasse verklebt und verschraubt, die Rohre werden mit Spezialkleber eingeklebt.

      Aus Spaß an der Freude hab ich auch mal eine Flow Simulation erstellt. Es ist nicht das feinste Netzt und die Löcher vom Absorptionsschalldämpfer hab ich auch für die Simulation dicht gemacht, den ich wollte mein Komposter nicht 5 Tage Rechnen lassen (hab es versucht). An dieser Simulation hat der i7 schon 30min auf 100% CPU rum gekaut.
      2019-05-11 21-18-34.mp4

      Dann gingst auch schon an die CNC Fräse.
      Fräsen1.mp4
      Fräsen2.mp4
      Für die die es interessiert:
      Spinde AMB1050 (ehemals Kress1050) mit ER16 Aufnahme, 6mm "Gladium Tools" Fräser 2 Schneiden, Vorschub 1800mm/min, Drehzahl ca. 20.000U/min, ap 7,5mm, ae 0,5mm, Gekühlt mit Spiritus Nebel, Leistungsaufnahme Spindel ca. 600W.
      Für die rundungen kamm ein Kugelfräse 6mm 2 Schneiden von Sorotec zum Einsatz, Drehzal ca 20.00U/min, Vorschub 1000mm/min, ae 0,2mm, ap max 1mm.
      Die Bohrungen wurden mit einem 2,5mm Hartmetallbohrer von Sorotec gemacht, Drehzal ca. 18.000U/min, Vorschub 500mm/min, kompletter Rückzug nach 1mm bohren, gesamt Tiefe 8mm.

      Und das Ergebnis kann sich sehen lassen.
      20190509_215124.jpg
      Die zweite hälfte muss ich noch fräsen.
    • Neu

      Moin Paul,

      alter Verwalter. Hut ab. :resp: Genialer Bericht. Verfolge ich sehr gerne weiter.

      Grüße
      Leichtmatrose an Neckar, Kocher & Jagst

      In Planung:
      A1414 Glücksburg (Typ 701 C)

      Im Trockendock:
      U.S.S. Iowa (BB-61) 1:200 [Semi-Scale] "the big stick"

      In der Werft:
      U.S.S. New York (LPD-21) 1:200 [Semi-Scale] "never forget"
      robbe "Schütze"
    • Neu

      Danke für die positiven Kommentare, das ermutigt mich weiter zu machen.

      Der_Hammer schrieb:

      [...]Mach Doch mal ein Video, will mal sehen und hören.

      Hast Du mal gemessen, werlche Spannung und welchen Strom Dein "Generator" liefert?[...Ja
      Ja, werde mal versuchen in nächster zeit ein paar Videos auf YouTube hochzuladen, wen es soweit ist, sag ich euch natürlich bescheid.

      Und ja, ich habe mal gemessen wie hoch die Spannung vom Generator ist, bei 12.500U/min (mit der Frässpindel getestet) sind es ca. 11V. Es wird noch ein wenig mehr ca. 0,5V wen ich die besseren Dioden einbaue. Das sollte reichen, vor allem weil direct hinter dem Generator ein DC/DC Konverter kommt, damit ich von der Generatorspannung unabhängig bin und mich nur auf die Leistung konsentieren muss. Eigendlich war das ziel nicht über 10.000U/min zu kommen, wegen der Lautstärke. Und die ca. 400W die ich maximal verbrauchen wohle (200W Antrieb, 50W Elektronik etc., 150W Akku Laden) sollte ich da schon erreichen. Hoffe ich zumindest :whistling: .
      Ja ich weis, Energie wird nicht verbraucht sondern nur Umgewandelt, klingt aber im Sachzusammenhang doof.