Dokumentation zu: Zero-emission Wer baut das schnellste Boot und gewinnt?

Transkript

1 Käthe-Kollwitz-Schule Dokumentation zu: Zero-emission Wer baut das schnellste Boot und gewinnt? Dirk Höppner Finja Mieth Niklas Niebuhr Sven Räther Jan Reese Tim Stohn

2 Fragestellungen am Anfang: 1) Welche Form soll das Schiff haben? Wir haben uns für einen Katamaran entschieden, da er eine große Stabilität bietet, das Verhältnis zwischen Wasserverdrängung und Nutzfläche sehr gut ist, die Schwerpunktfindung bei einem Boot mit 2 Schwimmkörper problemlos ist und er einen besseren Geradeauslauf hat, wodurch eine Lenkung nicht zwingend notwendig ist. 2) Welches Material ist am besten für den Schwimmkörper geeignet? Um einen möglichst geringen Reibungswiderstand zu haben, muss das Material möglichst glatt sein. Diesen Vorteil bieten Plastikflaschen, die uns zuerst als Schwimmkörper dienten. Die Befestigung des Motors muss ein möglichst geringes Gewicht haben. Daher haben wir uns dabei für einen Sikablock entschieden, aus dem wir eine Halterung herausgearbeitet haben. Auch die Platte, auf der die Brennstoffzelle stehen soll, hat ein geringes Gewicht. So haben wir ein möglichst leichtes Boot, das nur geringfügig einsinkt, was den Widerstand im Wasser verringert. Nach einer Probefahrt mit Plastikflaschen als Schwimmkörper haben wir herausgefunden, dass sich Flaschen nicht optimal eignen. Daher haben wir versucht aus einem Sikablock zwei Schwimmkörper herauszuarbeiten. Diese haben nun verhältnismäßig gute Strömungseigenschaften und sind fast so leicht wie die Flaschen. Ein großer Vorteil ist, dass sich diese Schwimmkörper viel besser an der Platte befestigen lassen. 3) Wie und wo soll der Motor angebracht werden? Da der Motor selber nicht im Wasser liegen soll, muss er in einem gewissen Winkel im Wasser stehen. Des Weiteren muss das Motorblatt rechtwinklig zur Fahrtrichtung stehen, damit die komplette Antriebskraft in die richtige Richtung wirkt, sodass es keinen Kraftverlust gibt. Um den Motor möglichst stabil und fest zu befestigen, haben wir uns für eine Halterung aus einem Sikablock entschieden, damit der Motor auch beim Transport nicht mehr bewegt oder verändert werden kann.

3 4) Welcher Motor sollte verwendet werden? Wir haben uns für einen sehr kleinen, wenig Strom verbrauchenden Motor entschieden, da die Brennstoffzelle bei 1,3 V Spannung ca. 500 ma Strom liefert. Das ist gerade genug, um unseren Motor mit einer ausreichenden Drehzahl betreiben zu können. 5) In welchem Modus sollte die Brennstoffzelle betrieben werden? Wir haben uns für den H 2 / O 2 Modus entschieden, da die Brennstoffzelle mit reinem Sauerstoff effizienter und störungsärmer arbeitet. Die Leistung die dem Motor bereitgestellt wird ist also höher. Notwendigerweise müssen dadurch ein H 2 - und ein O 2 - Tank auf dem Schiff montiert werden, die dieses schwerer machen. Der Vorteil durch die Mehrleistung ist jedoch nach eigenen Erkenntnissen höher, als der Nachteil durch die Gewichtszunahme. 6) Wo sollen die Tanks und die Brennstoffzelle untergebracht werden? Wir hatten die Idee, die Tanks in die Schwimmkörper zu setzen, jedoch war es nicht möglich, sie ohne eine Beschädigung der Schwimmkörper darin unterzubringen. Daher haben wir uns dazu entschieden, die Tanks und auch die Brennstoffzelle auf der Platte, die sich auf den Schwimmkörper befindet, zu stellen. Dabei sollen die Tanks in Fahrtrichtung hingelegt werden, um den Luftwiderstand minimal zu halten. Die Brennstoffzelle wird ebenfalls mit der kleinsten Fläche in Richtung des Windes gestellt. Es soll alles mit einem 2 Komponentenkleber befestigt werden, damit das Boot auch größere Kräfte durch Wind und Wasser aushält. 7) Was soll sich in den Schwimmkörpern befinden? Um das Gewicht zu minimieren, wollten wir die Schwimmkörper mit Wasserstoff füllen, da er leichter als Luft ist. Dies bietet den Vorteil, dass das Boot weniger im Wasser einsinkt und somit der Wasserwiderstand kleiner ist. Mit den aktuellen Schwimmkörpern ist das natürlich nicht mehr möglich.

4 8) Soll es weitere Modifikationen geben, z.b. Regenschutz? Da jede weitere Modifikation auch zusätzliches Gewicht bedeutet, haben wir uns dagegen entschieden, andere Dinge wie einen Regenschutz anzubringen. Die Gewichtssteigerung wäre größer als der Vorteil, den man bei schlechtem Wetter durch die Modifikation haben könnte. Realisierung der Idee:

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6 Wir freuen uns auf die Wettfahrt!