EO

Fietsbewegingen laten draagvleugelboten stabiel over water vliegen

11 april 2018 om 12:50 uur

Dreig je te vallen met je fiets, dan stuur je ongemerkt in de richting van de aankomende val. Dit correctie-principe is natuurkundig te verklaren: de steunpunten - je wielen- blijven namelijk in balans met het zwaartepunt. Nu is voor het eerst wetenschappelijk aangetoond dat dit principe van fietsstabiliteit een draagvleugelboot, zoals de TU Delft Solar Boat, stabiel kan houden.


Draagvleugels zijn kleine vleugels onder een boot, die met genoeg snelheid de romp van de boot uit het water weten te liften op dezelfde manier als vliegtuigvleugels de romp van een vliegtuig de lucht in tillen. De stabiliteit van een ‘vliegende boot' is al jaren een uitdaging.


In dit fenomeen hebben studenten Gijsbert van Marrewijk en Johan Schonebaum zich vastgebeten sinds ze in 2013 deel uitmaakten van het TU Delft Solar Boat Team. "Wij valideerden met een wiskundig model of een draagvleugelboot met twee draagvleugels achter elkaar in het water op dezelfde manier stabiel gehouden wordt als een fiets", vertelt van Marrewijk. Door de TU Delft Solar Boat uit 2016 - ontworpen en gebouwd onder begeleiding van fietsonderzoeker Arend Schwab - te onderwerpen aan diverse experimenten, toonden ze aan dat de draagvleugelboot zichzelf inderdaad op dezelfde wijze stabiel houdt als een fiets.

schemaSchematische weergave van de TU Delft Solar Boat, met twee draagvleugels achter elkaar. Van deze weergave maakten de studenten een dynamisch wiskundig model. Met dit model kan het gedrag van elke draagvleugelboot voorspeld worden.

 

Computersimulator

Tijdens deze experimenten stuurde de piloot in de richting waar de boot heen dreigde te vallen en werden zaken als snelheid, vlieghoogte en rolhoek in kaart gebracht. "Het sturen en stabiel houden van een draagvleugelboot is veel moeilijker dan een fiets", vertelt Schonebaum. "Ze heeft immers geen ronddraaiende wielen maar kleine draagvleugels onder het wateroppervlak. Bovendien wordt het gewicht anders verdeeld en gedragen dan bij een fiets."


Volgens de studenten is het eigenlijk onbegonnen werk om nieuwe draagvleugelbootpilot en direct het water op te sturen. Daarom hebben ze ook een computersimulator gemaakt. Het gevalideerde wiskundige model is in deze trainingstool ingebouwd. De stabiliteit van nieuwe zonnebootontwerpen kan met dit model voortaan van tevoren goed doorgerekend worden. "Tot nu toe kwamen we er pas in het water achter als de boot niet stabiel genoeg was, deze simulator scheelt de komende Solar Boat teams waarschijnlijk veel onnodige bouwuren en frustratie", aldus Schonebaum.

 

Kleinere draaicirkel

Het onderzoek is dit jaar direct gebruikt voor het ontwerp van de nieuwste zonneboot. Het team heeft het stuursysteem uitgebreid op basis van de uitkomsten van het onderzoek waardoor de boot op een hogere snelheid bochten kan maken met een kleinere draaicirkel.


In de praktijk werd al snel duidelijk dat het lage gewicht van de TU Delft Solar Boat 2016 (100 kg) in combinatie met het innovatieve sturingsmechanisme goed was voor topsnelheden van wel 55 km/u. In 2016 leverde dit het team twee zilveren medailles op; tijdens de wereldkampioenschappen zonneboot racen in Friesland en tijdens de Monte Carlo Cup in Monaco. Maar wetenschappelijk bewijs voor dit stabiliteitsmechanisme ontbrak tot nu toe.

 

Zuinigere scheepvaart

Van Marrewijk hoopt dat dit inzicht ook de scheepsvaart duurzamer kan maken. "Oude boten hadden altijd meerdere vleugels nodig om de boot stabiel uit het water te tillen, ongeveer zoals zijwieltjes een fiets stabiel houden voor kinderen. Een boot die op deze nieuwe manier uit het water getild wordt, heeft minder vleugels nodig en dus minder waterweerstand en kan daardoor een stuk zuiniger varen."

 

Gerelateerd nieuws

Als schepen konden praten

Als schepen konden praten (video)

De Rotterdamse haven kan de grootste containerschepen ter wereld aan, maar de doorvoer van de duizenden containers die zo’n schip vervoert, veroorzaakt files op water, weg en spoor. Als schepen en andere…

Opbrengstgrens standaard zonnecellen doorbroken

Opbrengstgrens standaard zonnecellen doorbroken

Solliance Solar Research heeft twee technologieën gecombineerd om licht beter om te zetten in zonnestroom. Dit levert een equivalent omzettingsrendement (licht-naar-elektriciteit) op van 30,2%. Dit is ruim een derde…

Kabinet investeert miljoenen in wetenschap

Kabinet investeert miljoenen in wetenschap

Er komt 108 miljoen voor vernieuwende projecten binnen de Nationale Wetenschapsagenda (NWA), 30 miljoen euro voor de Nederlandse deelname aan internationaal sterrenkundig onderzoek, 55 miljoen voor strategische…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Pilz configureerbare besturingssystemen volop in ontwikkeling

De configureerbare besturingssystemen PNOZmulti 2 van Pilz hebben veel functies en zijn flexibel inzetbaar. U kunt de...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Tosec
Tosec

Specialist in plaatbewerking

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 november 2018, Groningen

BEYOND THE LAB: the DIY Science Revolution

Dit project laat zien dat mensen mee kunnen doen aan wetenschap en samen de verantwoordelijkheid delen...

26 maart 2019, Veenendaal

Industrial Ethernet 2019

Industrial Ethernet biedt voordelen als snelheid, kostenreductie, diagnose mogelijkheden en remote...

Meer agendapunten »