In recordtijd Het Kanaal over op zonne-energie

10 juli 2017

Uit de naam TU Delft Solar Boat Team valt al veel informatie te halen over wat het team doet, namelijk een boot maken die wordt aangedreven door zonne-energie. Bovendien bestaat het team uit studenten van de TU Delft. Wat niet uit de naam valt af te leiden, is hoe gedreven de deelnemers van het team zijn om de snelste zonnepanelenboot ter wereld te maken.

 

Door Lambert-Jan Koops

Het TU Delft Solar Boat Team is opgericht in 2005 en wordt volledig gerund door studenten. Het team verandert daarbij elk jaar van samenstelling en bouwt elk jaar een volledig nieuwe boot. Het team van 2017 bestaat uit 28 studenten van verschillende faculteiten van de TU Delft. Een deel van deze studenten heeft zijn studie voor een jaar op pauze gezet om fulltime aan de Solar Boat te werken, terwijl anderen hun beschikbare tijd nauwkeurig verdelen tussen studie en teamwerkzaamheden.
Elk lid van het Solar Boat Team heeft zijn eigen taak, waarbij het ontwikkelteam is onderverdeeld in vier verschillende departementen: Hull & Body, Dynamic Stability, Drivetrain en Electronics.

De TU Delft Solar Boat in actie tijdens de Eco Race Challenge die op 6 en 7 mei werd gehouden in Leuven.

CAD-Magazine sprak met Cas Rosier, chief Hull & Body binnen het team. Hij vertelt over de doelen van het team en de manier waarop die doelen behaald zullen worden. “De afgelopen jaren heeft ons team zich voornamelijk gericht op het ontwerpen van een boot voor de binnenvaart. Door de jaren heen is een boot op draagvleugels ontwikkeld die hoge snelheden tot wel 55 kilometer per uur kan behalen. Afgelopen jaar heeft de boot van het TU Delft Solar Team meegedaan aan de Dutch Solar Challenge, het wereldkampioenschap voor zonneboten, waarbij verschillende etappes werden gewonnen. Dit jaar zijn de doelen echter bijgesteld en focussen we op het varen op zee. Concreet betekent dit dat we de Monaco Solar Boat Challenge in juli 2017 willen winnen en dat we het Engelse kanaal in wereldrecordtijd willen oversteken. Daarbij willen we een serieuze tijd neerzetten en het huidige record van zeven uur terugbrengen naar een tijd tussen de één en twee uur.”

Zeewaardig

Om alle doelen te behalen moet de boot van het Solar Boat Team volledig worden geoptimaliseerd. Het ontwerpteam probeert daarbij te profiteren van de lessen die in het verleden zijn geleerd. Dat betekent dat Rosier en zijn collega’s goed kijken naar de voorgaande ontwerpen en behouden wat goed is en optimaliseren wat beter kan. “Een belangrijk verschil is wel dat we nu voor het eerst een zeewaardige boot maken, waardoor de eisen die aan de boot gesteld worden wel anders zijn. Dat vertaalt zich automatisch in het ontwerp. Zo hebben we bijvoorbeeld een extra strut geplaatst, dat is een soort steunbalk die de druk in de lengterichting onder controle houdt. Door het aantal struts uit te breiden van twee naar drie is de stabiliteit van de boot toegenomen en de boot beter te beheersen.”

Omdat de boot zowel licht moet zijn als stevig, was het noodzakelijk om het ontwerp goed door te rekenen. “Een lichte boot maken is niet zo moeilijk, het probleem zit hem in het feit dat er behoorlijk grote krachten loskomen bij het nemen van een bocht op hoge snelheid. Op open zee spelen niet alleen de centrifugale krachten een rol, maar moet er ook rekening gehouden worden met de klappen die de boot maakt op de golven. Daarnaast dient de vorm te worden geoptimaliseerd, want de boot moet als het ware door de golven heen snijden, zodat er zo weinig mogelijk weerstand hoeft te worden overwonnen. De draagvleugels tillen weliswaar de hele romp uit het water zodat de waterweerstand al erg laag is, maar elke verbetering is natuurlijk meegenomen.”

Analyse

Het ontwerp van de boot werd doorgerekend in samenwerking met Femto Engineering, zie kader Partnership, een van de partners van het TU Delft Solar Boat Team. “De body van de boot is van composiet, zodat het opstellen van het rekenmodel nog wel enige aandacht vereiste,” stelt Rosier. “Voor de materialen van de boot zijn we afhankelijk van onze partners die de composieten leveren, zodat we op basis van hun datasheets het model hebben ingevuld. Belangrijk bij composieten is daarbij dat de richting van de krachten goed wordt gemodelleerd, aangezien ze in verschillende richtingen ook verschillende sterkte-eigenschappen hebben.”

Het team van de TU Delft Solar Boat met de cheques van de eerste prijzen van de Eco Race Challenge in de categorieën all-round no-cargo en meest innovatieve vaartuig.

Een van de zaken die de aandacht van Rosier had, was het aantal dwarsschotten in de boot en hun positie. De dwarsschotten zorgen voor de stevigheid van de romp en werden al vrij snel in de buurt van de struts geplaatst. “Het was eigenlijk al meteen duidelijk dat de schotten bij de struts moesten komen, aangezien de krachten daar op de romp worden overgebracht. Nadat we de romp in Femap hadden gemodelleerd en de schotten in het model hadden geplaatst, hebben we een mesh bepaald voor de analyse. Vervolgens zijn de daadwerkelijke berekeningen uitgevoerd en op basis van de resultaten zijn telkens kleine aanpassingen doorgevoerd: waar mogelijk werd er een laagje composiet verwijderd om gewicht te besparen en waar nodig werd er weer een laagje toegevoegd om stevigheid te garanderen.”

Testfase

Na de iteratieve rekencyclus in Femap enkele malen te hebben doorlopen, werd het beste model gekozen en op 23 januari het begin gemaakt met de productie van de boot. Momenteel wordt de boot getest door het team en zetten de leden de puntjes op de i. De piloten (niet bestuurders!) van de boot worden getraind, alle elektrische en mechanische systemen worden getest en de boot zal race ready worden gemaakt. Op 14, 15 en 16 juli is dan het grote moment daar en zal het TU Delft Solar Boat Team meedoen aan de Monaco Solar Boat Challenge, terwijl de recordpoging op Het Kanaal zal plaatsvinden in augustus. De datum van deze poging is nog niet bekend en enigszins afhankelijk van de weersomstandigheden: het team zal de poging doen op een dag dat Het Kanaal er ongeveer net zo bij ligt als de wateren van Monaco, zodat de optimalisatie van de boot gehandhaafd blijft.

Website Solar Boat Team
Website Femto Engineering

Comments are closed.