Onderwerp: Ultralight windvaan zelfstuur?

Toch verbaast het me wel dat innovatie-adept Sunday zoiets ouderwets in een nieuw jasje wil gaan maken. Als je toch bootsnelheid om wil zetten in sturen, waarom dan niet een mooie hightech sleepgenerator. Dan heb je meer dan genoeg stroom voor een stuurautomaat die veel beter stuurt dan zo'n windvaangeval..

is hier al eens voorbij gekomen, maar zoals de meeste projecten sterft het een stille dood..

FMJ schreef : Is dit (weer) een voorbeeld van vonkentrekker vs fietsenmaker?

Waarom zou je investeren in meer elektriciteit opwekken als je er (dmv een mechanische servo) ook voor kunt zorgen dat je minder elektriciteit nodig hebt?
En als klap op de vuurpijl (combi waarbij je kunt kiezen tussen windvaan en elektrische automaat waarmee je je servo aanstuurt) redundantie inbouwt waarmee je jezelf sowieso wat minder afhankelijk maakt van de beschikbaarheid van elektriciteit.

Of is dat juist waar je je niet senang bij voelt, bij minder elektriciteit aan boord?

En mocht je het je nog afvragen, ja, ik ben inderdaad een fietsenmaker.

Ik geloof daar niets van....fietsenmakers verkopen/repareren alleen nog electrische fietsen

roozeboos schreef :
Dat denk je maar Roos!
Dit leeft nog steeds vitaal

FMJ schreef :
Zoals ik op Roos’ opmerking al antwoord: ook slee-generator loopt bij mij nog steeds door.
Dus: ideaal voor mij: windvaan van 2500gram en hydrogenerator die 10A levert bij laag gewicht en weinig weerstand

Ook weer niet helemaal waar, een goede sterke windvaan kan beter sturen bij harde wind dan een stuurautomaat en het electriciteitsverbuik is 0.Blijkt dat er denk ik meer zo over denken want een 2e hands WindPilot Pacific, staat eigenlijk nooit lang te koop...

Freek

Wat is een windvaan anders dan een afstandsbediening op je roer?

Een trimtabje, zoals erik noemde, met balansdeel, dat is met heel weinig kracht te bedienen.

De overbrenging met hydraulic, wat mogelijk maakt om de vaan op elke gewenste plaats te zetten, daar waar de wind het best z´n werk doet.

De vaan hangend aan een horizontale as, geen contragewicht nodig dat massawerking geeft.
Die horizontale as over een flinke hoek aanpasbaar aan de situatie.
Oppervlak vaan aanpasbaar aan windsterkte.

Lengte van hefboompjes regelbaar door verschuiven van aangrijpingspunt van de balgjes, zowel op vaan als trimtab.

Slangetjes niet te krap nemen, zonodig een regelventieltje in een leiding om reactie snelheid in te stellen.

Zie ik hierin iets over ´t hoofd?

Dat de vaan zelf niet massaloos is? En dat zonder contragewicht het zwaartepunt dus niet samenvalt met de rotatie-as?

Het lijkt me dat er juist enige massa moet zijn in de vaan en het zwaartepunt zeker niet dient samen te vallen met de rotatie as, maar eronder dient te liggen.
Het contra gewicht is massa die gemist kan worden wanneer het vaan gewicht gebruikt wordt om de vaan verticaal te laten hangen.

Het lijkt mij dat de vaan in de middenstand moet komen te staan als 'ie in de richting van de wind wijst, als gevolg van een belasting door de wind, niet als gevolg van de zwaartekracht. Want anders heb je een slinger gemaakt ipv een windvaan.

JotM,

Kun je me dat uitleggen?

Er zal toch ergens een rustpositie met voorkeur moeten zijn van de vaan om een gedoseerde werking te krijgen?

Ik ben nieuwsgierig naar je uitleg.

een volledig gebalanceerde vaan heeft / krijgt de rustpositie (vertikaal om hoog of om laag) van de wind, als je op juiste koers vaart.

Sunday schreef :
Leuk zo'n hydrogeberator maar heb je wel eens uitgerekend hoeveel weeestand die in het water zal hebben en dus je boot afremd?
Immers , 1Watt= 0,102 mkg/sec . Daarmee en met je snelheid door het water laat zich ook de weerstand uitrekenen. Tenslotte moet dat vermogen ergens vandaan komen.
Niet voor niets wordt in een ander draadje de ruwheid van het onderwaterschipo minutieus verminderd.

Leuk zou ook een sleepgenerator zijn die een electrische buitenboordmotor aandrijft . Heb je een perpetuüm mobile

Dan is een windmolentje nog beter ( zolang je de wind maar niet van voren hebt ) en een zonnepaneel nog veel beter.

Maar dat wist je natuurlijk allemaal wel.
Ad

Sunday schreef : Dat is precies wat ik bedoelde.

Edit: morgen naar BOOT, dus dan kom ik er zeker niet aan toe, maar daarna wil ik wel proberen of ik het mbv GeoGebra inzichtelijk kan maken.

Het komt er iig op neer dat het drukkingspunt van de windvaan enige naloop heeft tov de rotatie-as vd vaan, waardoor de vaan alleen om z'n eigen rotatie-as gaat draaien als die, agv aanstroming onder een hoek, lift gaat ontwikkelen. Die naloop zorgt er in rust dus al voor dat 'ie in z'n middenstand wil blijven staan, vergelijkbaar met de voorwielen van je fiets en je auto.

Je kunt je daarbij voorstellen dat het blad vd vaan loodrecht staat op een denkbeeldige kegel, waarvan de lijnsymmetrische as samenvalt met de rotatie-as vd vaan (die onder een zekere - soms instelbare - hoek met het horizontale vlak staat) en de projectie daarvan op het horizontale vlak gelijk valt met de richtingsvector van de wind. Evenwicht, geen lift, geen rotatie.
Als je nu die kegel een bepaalde hoek tov de wind verdraait rond de verticale as, is er een bijbehorende rotatie van de kegel rond z'n eigen as nodig die maakt dat de richtingsvector vd wind weer precies in het vlak van de vaan komt te liggen. Zodat er daarna weer geen lift overblijft om 'm verder te doen draaien.

Hoe groter de hoekverdraaiing rond de verticale as (koerswijziging tov de wind), hoe groter de bijbehorende benodigde rotatie van kegel (en dus vaan) rond z'n eigen rotatie-as.

Zo al een beetje duidelijk Saeftinghe?

Ik volg JotM niet helemaal, maar volgens mij bedoelen jullie dit in versimpelde termen:

Bij een koersfout staat de vaan niet recht in de wind. Hierdoor ontwikkelt de wind een kracht op de vaan. Tot zover iedereen eens?

In Saeftinghe zijn model, slaat de vaan dan zover uit, dat er een evenwicht ontstaat tussen de kracht van de wind, en de zwaartekracht die de vaan rechtop wil houden. Nadeel: afhankelijk van windsterkte: meer wind is grotere uitslag van de vaan bij gelijke koersfout.

JotM zegt, nee de vaan krijgt nu een uitslag, dusdanig dat er een evenwicht ontstaat tussen de koersfout-kracht en de naloop-kracht. Hierdoor ontwikkeld de vaan een zeker uitslag die samenhangt met de koersfout. En niet (of in elk geval in mindere mate) met de windkracht.

Wat een lagere gain geeft dus? Of wordt de gain verderop in het systeem mede bepaald?

Ik kan me voorstellen dat een niet volledig gebalanceerd systeem bij het wegvallen van de schijnbare wind naar haar nulpositie beweegt (helmstok naar het midden), waar een gebalanceerd systeem haar laatste stand aanhoudt?

Over D-aktie: dat is niet mogelijk bij zo een eenvoudig systeem. I-aktie is er altijd al een beetje, omdat het systeem "boot+roer" zelf een integrerend systeem is: geef je de helmstok een kleine uitslag, dan blijft de boot draaien en neemt niet zelfstandig een constante, nieuwe koers aan.

Ik zie veel in de combinatie om het pendulem te gebruiken als atuurbekrachtiging/servo, waarbij de brains gevormd worden door een moderne stuurcomputer: voordelen: zeer laag stroomverbruik, slim evt zelflerend algorithme, sturen op true wind en de kracht en snelheid van een volledig mechanisch systeem (echter zonder het hoge stroomverbruik)

bron: wikipedia

bovenstaand plaatje vertalen naar een zelfstuurinrichting:
- plant/process = de boot
- y(t) = schijnbare windrichting tov de gevaren koers
- r(t) = gewenste schijbare windrichting tov de gevaren koers
- e(t) = het foutsignaal: het verschil tussen de werkelijke en de gewenste koers
- u(t) = de helmstok/roer-uitslag
- de zelfstuurinrichting brengt de aan de winvaan 'gemeten' koersfout over naar een roeruitslag.

De gain van P,I en evt D kunnen in een ideale PID regeling los van elkaar ingesteld worden. De D (roeruitslag op basis van hoe snel de verandering in koersfout optreedt) is lastig te realiseren in een volledig mechanische wvsi. Het D gedeelte maakt ook niet dat de e(t) over de tijd heen naar 0 geregeld wordt. Tot zover over de D. Vergeet die even.
De I die nachtvlinder beschrijft gaat over de boot, niet de regelaar. De regelaar kent een I component als de stuuruitslag bij gelijkblijvende koersfout als maar groter wordt.
De gain van de P regeling wordt in een praktische wvsi o.a. bepaald door (1) de afmetingen van de vaan; (2) zuiver in balans, of een heel klein beetje zelfrichtend; (3) de hoek van de draai as van de vaan met het horizontale vlak; (4) de overbrenging van het vaan signaal op de roeruitslag.

Wat mij ook vervelend lijkt is dat bij een niet gebalanceerde vaan de vaan kan gaan slingeren bij stampen en/of rollen en/of verzetten van het schip, terwijl er eigenlijk geen sprake hoeft te zijn van een koersafwijking.

Twist schreef :
Als een uitleg met moeilijk woorden en begrippen niet overkomt kun je ook proberen je het volgende experiment voor te stellen.

Stel je een vaan voor waarvan de as een hoek maakt van b.v. 15 ° met het horizontale vlak. De ene kant is rood, de andere kant groen.
Als je recht voor deze vaan staat en naar de voorkant kijkt, zie je een smal streepje groen en rood. Beide de halve breedte van het profiel.
Duw je nu de vaan om, dan zul je zien dat, naarmate de helling groter wordt, de ene kleur smaller en de andere breder wordt. Omdat de as scheef staat ga je immers steeds meer tegen de "onderkant" van de vaan kijken.

Zet de vaan weer rechtop en ga nu vanuit je plaats recht voor de vaan een stuk opzij. Je kijkt nu tegen de zijkant van de vaan.
Duw nu weer tegen de kant waar je tegenaan kijkt (doet de wind ook!!)
Je zult zien dat die kant/kleur steeds smaller wordt en de andere breder.
De beweging van de vaan stopt op de plaats waar je beide kleuren weer even breed ziet.
Hoever de vaan is uitgeslagen is afhankelijk van hoever je opzij bent gegaan (winddraaing) en hoe schuin de as van de vaan staat.

JotM,

Wanneer de boot bij windstilte stil ligt dient de vaan door eigen gewicht verticaal naar beneden te hangen en niet in een willekeurige stand te blijven staan.
Min of meer vergelijkbaar met het contragewicht wat een staande vaan verticaal omhoog houdt.

Zeilend is er altijd enige kracht op de helmstok, het schip wil oploeven.
Die kracht die je normaal met de hand voelt, moet opgebracht worden door de vaan.
Dit betekent dat de vaan NIET precies parallel met de schijnbare windrichting staat.
Er is een balans tussen de kracht van het roer en de kracht die van de vaan komt.
DIE moeten in evenwicht zijn.
De vaan moet dus door eigen gewicht verticaal hangen (of staan door een contra gewicht). Alles staat dan in middenstand.
Zodra de boot vaart ontstaat een kracht op de helmstok Naar loef of naar lij.
De vaan staat dan niet meer parallel in de wind en zal dus door die wind gedraaid worden.
Met een vaan totaal in balans op z´n horizontale draaias geeft dat een snelle enorme uitslag en slingerbeweging.
De wind moet altijd een beetje druk op de vaan houden, een kleine hoek maken dus om de krachten in balans te houden, dus niet voortdurend over een soort "nulpunt" heen te laten gaan. En dat doet het gewicht van de vaan die naar verticaal toe wil.

Vaan oppervlak moet variabel zijn voor verschillende wind sterkten en de kracht die de vaan verticaal wil houden zou ook wat instelbaar behoren te zijn door een klein gewichtje korter bij of verder van de vaanas af te stellen. Een draadeindje met een moer bijvoorbeeld.
Of de as wat stelbaar te maken, een graad of 15 verstelbaar b.v.

Ik hoop dat ik heb duidelijk kunnen maken wat ik bedoel.

Goed opgeschreven zeekraal.

En dus zoals ik ook (tevergeefs?) probeerde te verwoorden: de (neutraal gebalanceerde) vaan ontwikkelt een uitslag die samenhangt met de koersfout (schijnbare wind invalshoekfout).
Terwijl een naar de zwaartekracht hangende vaan een combinatie vormt van een rechtopstand-meter en koersfout meter.

In aanvulling: ja een klein beetje ‘vanzelf weer rechtop’ gedrag is wenselijk om de redenen die Saeftinghe ook aanhaalt.

JotM schreef:
Wat mij ook vervelend lijkt is dat bij een niet gebalanceerde vaan de vaan kan gaan slingeren bij stampen en/of rollen en/of verzetten van het schip, terwijl er eigenlijk geen sprake hoeft te zijn van een koersafwijking.


Een varend schip maakt altijd, in meer of mindere mate de genoemde bewegingen.
Met als gevolg juist koers veranderingen

En juist dan maakt een totaal gebalanceerde vaan de wildste bewegingen, de windkarachten op de vaan komen dan van alle kanten en de vaan weet niet meer wat te doen.
Het gaat om een dynamische balans, niet om een statische.

Er moet altijd enige winddruk van één kant op de vaan staan om goed te kunnen sturen.
Om die reden is pal vóór de wind de moeilijkste koers voor windsturing.
Op NIET voorwindse koersen is er altijd een voorkeurkant waarheen de boot heen wil.
Doorgaans is dat loeven.

Ik zou graag met je meebouwen, lijkt me een mooie oplossing. Ik lees dus ook mee vanaf het begin. Klein idee voor de kabels: Zijn hydraulische (rem)kabels een optie?