Ogólnopolska giełda jachtów, łodzi i czarterów

Projekt Solar 2014

Czy możliwe jest połączenie pasji opartej na żywiole wody, skomplikowanych rozwiązań inżynieryjnych oraz ekologii? Można tego dokonać angażując swój czas i wysiłek w projekt budowy łodzi napędzanej energia słoneczną. Efekt pracy Bartosza Puchowskiego to nie tylko rzeczywista jednostka, ale również sukcesy w prestiżowych międzynarodowych regatach oraz kolejne wyzwania i projekty. Tym razem jest to – Solar 2014.

Regaty

Ostateczne sprawdzenie kilku lat projektowania i budowy jednostki następuje tak na prawdę na regatach, tylko tam w warunkach rzeczywistych i przy udziale konkurencji okazuje się czy projekt jest poprawnie zrealizowany. Załoga Bartosza Puchowskiego bierze udział w regatach łodzi napędzanych energią fotowoltaiczna od początku istnienia tego typu imprez w Europie. Pierwsze regaty ukończyli na dziesiątym miejscu, jednak eliminacja błędów oraz ciągła modernizacja łódek dawała coraz lepszy wynik w kolejnych edycjach wyścigu. Podczas regat w 2008 roku polski Solar Team wchodził na podium cztery razy co dało im drugie miejsce w klasyfikacji generalnej i jako pierwsi na świecie przełamali dominację Holendrów w tej dyscyplinie. W regatach nie ma nagród poza satysfakcją, więc jest to też projekt który ma być samo wystarczalny, bez aspektu komercyjnego.

Najbardziej prestiżowa impreza związana z rywalizacją łodzi napędzanych energią słoneczną to DONG Solar Challenge, która od 2012 posiada rangę mistrzostw świata Frsian Solar Challenge. Do wyścigu w którym trzeba pokonać 250 km tylko dzięki energii słońca przystępują teamy z całego świata. W edycji z roku 2012, po bardzo skrupulatnej kontroli, dopuszczono do startu 56 jednostek. Podczas całych zawodów nie można doładowywać baterii ani wykonywać znacznych zmian i napraw. Powoduje to, iż samo dostanie się do regat i ich ukończenie jest dużym sukcesem. W przygotowaniu do rywalizacji teamy sponsorowane są przez znaczące uniwersytety oraz firmy przemysłu energetycznego. FSC to regaty o na większym stopniu trudności oraz prestiżu o wymiarze ogólnoświatowym.

Mistrzostwa Świata odbywają się co dwa lata i powoduje to, iż aby walczyć o czołowe miejsca w regatach trzeba zaprojektować i zbudować od podstaw całą jednostkę. Postęp technologiczny głównie w akumulatorach, panelach fotowoltaicznych i elektronice jest tak duży, że łódka może pływać średnio 20% szybciej od poprzedniej wersji. Na co dzień każdy członek teamu zajmuje się projektowaniem oraz budową jachtów co powoduje iż na bieżąco mają styczność z nowatorskimi rozwiązaniami zarówno w konstrukcji jak i technologii. Dzięki dokładnemu projektowaniu konstrukcji polska łódka Solar jest najlżejszą z całej stawki i od lat jest nominowana do nagrody za nowatorskie rozwiązania projektowe.

Etap projektowania

Projektowanie łodzi zaczyna się tak na prawdę zaraz po zakończeniu regat. Spisywane są wszystkie problemy z własną jednostką oraz pomysły i rozwiązania konkurencji jakie należy przeanalizować. Latem 2013 roku zostały opublikowane nowe przepisy regat oraz całkowicie nowa trasa, konkurencję i wszystkie te dane są podstawą do wykonania projektu koncepcyjnego nowej jednostki. Główną modyfikacją w porównaniu do poprzednich lat jest podział odcinków codziennych odcinków na dwa z czego końcówka to około 5km. Powoduje to iż pierwszą część dnia będzie trzeba płynąć z prędkością 4-5 m/s a końcówkę z prędkością 6,5 m/s co znacząco wpływa na kształt kadłuba oraz układ napędowy. Tak różne prędkości powodują konieczność zastosowania dwóch , różnych śrub napędowych, aby maksymalnie wykorzystać energię słoneczną.

Po zaprojektowaniu układu napędowego oraz elektroniki przystąpiono do projektowania takiego kształtu kadłuba, aby zminimalizować opór i znaleźć prawidłowe zrównoważenie dla różnych prędkości. Ten etap, zarówno pod względem obliczeń numerycznych jak i weryfikacji obliczeń na basenie modelowym, realizowany jest przy wsparciu Centrum Techniki Okrętowej w Gdańsku.

(foto) Symulacja układu falowego dla kadłuba solar 2014, prędkość 4,5m/s

lub

(foto) Badania modelowe w Centrum Techniki Okrętowej

Budowa jednostki

Aby zminimalizować opór jednostki konieczne jest uzyskanie jak najmniejszej masy wszystkich zainstalowanych elementów. Przepisy nakazują zastosowanie określonych paneli, maksymalnej masy akumulatorów, a cała reszta osprzętu musi spełniać wymogi odnośnie wytrzymałości, bezpieczeństwa i funkcjonalności podczas regat. Dla tego głównym materiałem stosowanym do budowy kadłuba to włóko węglowe wykonane w technologii próżniowej – infuzji.

Wszystkie prace zaczynają się od budowy kopyt zarówno dla kadłuba, pędnika jak i mniejszych elementów z których następnie ściągana jest forma produkcyjna.

Główna forma kadłuba jest wykonywana ręcznie, gdzie frezowane wręgi są obite listwami z MDF, pokryte cienką warstwą laminatu oraz szpachlówką formierską Sea-Line. Taka technologia umożliwia nam szybkie i tanie wykonanie kopyta z dokładnością wystarczającą dokładnością. Aby zminimalizować pracę nad wykończeniem formy, kopyto lakierowane jest poliuretanem i wygrzane w celu uzyskania wymaganej twardości powłoki lakierniczej. Tak przygotowane kopyto jest bazą do ściągnięcia formy kadłuba bez konieczności szlifowania i polerowania jej przed wykonaniem pierwszego wyrobu.

(fotografia) budowa kopyta kadłuba.

Konstrukcja kadłuba

Główny materiał konstrukcyjny kadłuba i mniejszych elementów to zbrojenie z carbonu o gramaturze 150-200g/m2 oraz pianki przekładkowej PE 4mm, konstrukcja przekładkowa na takich materiałach daje wystarczającą sztywność konstrukcji oraz wytrzymałość na punktowe obciążenia. Miejsca takie jak mocowanie pędnika, bocznych pływaków i paneli są wzmacniane dodatkowymi warstwami i grubości i kierunku włókien dopasowanym do naprężeń jakie występują w konstrukcji. Skrupulatne projektowanie i budowa powoduje iż jednostka Solar jest zawsze najlżejsza na świecie przy jednoczesnym zachowaniu walorów estetycznych.

Masa najnowszego kadłuba z wszystkimi elementami kompozytowymi to zaledwie 12kg

Zastosowana technologia wykonania to głównie infuzja gdyż daje ona możliwość precyzyjnego ułożenia wszystkich materiałów i wykonania konstrukcji w jednym procesie laminowania ze wszystkimi wzmocnieniami lokalnymi kadłuba.

Jednym z trudniejszych elementów do wykonania jest kolumna pędnika która musi być smukła ze względów oporowych i wytrzymała gdyż przenosi napór ze śruby i jest mocno narażona na kontakt z przeszkodami jak mielizny, pływające drewno, których jest dość sporo w kanałach Holenderskich.

Ten element jako jedyny wykonywany jest w technologii prepregów – czyli zbrojenia wstępnie przesyconego żywicą, które normalnie przetrzymuje się w zamrażarce aby żywica się nie utwardziła. Materiał ten układany jest na stalowych formach pędnika, zamykany w worku w celu wytworzenia próżni i następnie umieszczany w piecu gdzie panuje temperatura 120’C. Wygrzewanie w takiej temperaturze powoduje, iż w ciągu zaledwie dwóch godzin uzyskuje się kompozyt o bardzo dużej sztywności i wytrzymałości. Jest to technologia stosowana w formule 1, w budowie jachtów uczestniczących w Pucharze Ameryki i daje ona najlepszy stosunek masy do wytrzymałości.

(foto) Kadłub z ułożonym zbrojeniem zewnętrznym i przekładką z pianki.

(foto) przygotowania do infuzji kadłuba – układanie folii

Badania modelowe.

Przed wyposażaniem jednostki w docelową elektronikę kadłub poddano badaniom modelowym aby ostatecznie zweryfikować projekt. Jest to ostatni etap w którym wprowadza się modyfikację wyposażenia kadłuba i rozłożeniu wszystkiego tak aby uzyskać jak najlepszy efekt w czasie regat.

Solar 2014 dane techniczne

Prędkość maksymalna 7m/s

Moc silnika 2400 W

Moc panel 920 W

Masa łódki ze sternikiem 183 kg.

Napęd – dwie śruby ciągnące

Masa kadłuba 12kg

Konstrukcja carbon – sandwich, epoxyd

Wyniki Teamu

  • II miejsce w regatach Frsian Solar Challenge 2008

  • Nominacja do nagrody innowacje w regatach Frsian Solar Challenge 2008

  • VI miejsce w regatach Frsian Solar Challenge 2010

  • III miejsce w regatach w Brandenburgii 2011

  • Główna nagroda za design łódki w Brandenburgii 2011

  • III miejsce w regatach Frsian Solar Challenge – Mistrzostwa Świata 2012

  • Główna nagroda za innowacje Frsian Solar Challenge – Mistrzostwa Świata 2012

  • III miejsce w regatach w Brandenburgii 2013

Zostaw odpowiedź

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Directory powered by Business Directory Plugin