Onderwerp: 3D geprinte windvaanbesturing

Een aantal jaren geleden heeft Forumlid Sunday hier al eens een draadje aan gewijd:
zeilersforum.nl/index.php/foru...t-windvaan-zelfstuur

In 2020 heb ik zelf mijn eerste 3D printer gekocht. Goedkoop chinees ding, maar hij leverde verbazend goede en nauwkeurige printjes af. Toen is, mede geïnspireerd door het draadje van Sunday, het eerste idee ontstaan. Een jaar geleden heb ik een nieuwe printer aangeschaft, dez kan grotere objecten
Vroeger heb ik een tijdje een Waarschip 570 gehad, met aangehangen roer. Hier heb ik indertijd ook al een windvaan op gemonteerd. Deze zat bevestigd aan het roer en stuurde rechtstreeks een trimvlakje achter het roer aan. Dit werkte goed, maar een paar takken in het water maakten hier al snel een eind aan. De constructie was te kwetsbaar.
Mijn huidige boot heeft geen aagehangen roer, en een buitenboord motor midden op de spiegel. Deze wil ik niet verplaatsen, en een pendulumsysteem valt ook af, ik wil ook geen extra lijnen door de kuip. En ik wil een systeem wat makkelijkte verwijderen/instaleren en te demonteren is. Daarnaast moet deze windvaan ook uit het midden kunnen worden geplaatst.
Na vele schetsjes, denkwerk, meten op de boot, en zoektochten op internet, kwam ik uit op een simpel systeem dat werkt met een hulproer en trimtab. Net zoals op mijn vroegere 570 stuurt ook hier de windvaan rechtstreeks het trimtabje aan.

Eerst maar eens begonnen met het maken van een model van Mijn spiegel:






Daarna het eerste ontwerp voor de vaankop. Hierbij wilde ik nog met trek/duwstangetjes gaan werken, waarbij de duwstang door de roeras liep. Dat is hem niet geworden, niet simpel genoeg. Dit leverde een extra kwetsbaar onderdeel op aan het hulproer. Ik zag er in gedachten al hele bossen fonteinkruid aan hangen, die je niet even wegduwd met een pikhaak.
Het idee stond ongeveer 2 jaar op m´n bureau, en toen kwam ik uiteindelijk uit op het meest simpele idee tot nu toe.
Dat begon met een doorgebrand electrisch buitenboordmotortje. Daar zit een mooi bevestigingsbeugeltje aan, ideaal voor een makkelijk te verwijderen windvaanautomaat! Met Tinkercad wat schetsjes gemaakt, En de eerste onderdelen geprint. Het hele apparaat moet, als het roerblad al sturend een obstakel tegenkomt om hoog klappen.



Alle onderdelen print ik in PLA+, met een flinke infill en wanddikte. Wit materiaal, dit is beter bestand tegen zonlicht. Alle onderdelen worden ook nog voorzien van een laagje epoxy, en indien nodig een glasmatje en een laagje verf. Mocht de hele installatie goed werken, print ik een exemplaar in beter materiaal.

Het roerblad is 240x800mm met een Naca profiel. Deze maak ik misschien nog 20cm langer.





Hier heb ik dus die pullwinded stok van 20mm voor nodig.

De nieuwe vaankop ziet er zo uit:








Ik ben nu bezig met de vaan zelf, zit nog te twijfelen tussen een profiel of een vlakke plaat.


Martijn

Nog wat meer plaatjes:







Printen gaat ook wel eens mis..




Martijn

Zoiets moet het worden (roerblad is hier nog 60cm, nu 80cm) Er komt oner aan de spiegel nog een extra steun/draaipunt vlakboven het roerblad, dit zal ook de meeste krachten opvangen


Martijn

Leuk project zeg! Ik ga dit zeker volgen.

Zeker, inspirerend!

Onderschat de zon niet hoor. PLA wordt zo zacht als boter in de zomer. Het is wel weer handig voor proof of concept, want niet zo duur.
Bijvoorbeeld ASA is dan beter in het eindprodukt. Maar goed, dat zal je ook wel weten.

Ik heb zelf veel problemen gehad om het waterdicht te krijgen. epoxy enzo. Water is echt verdomd dun.

Maar als het heel blijft is het wel een hele mooie oplossing. Je kan makkelijk onderdeeltjes vervangen en verbeteren.

Waar ontwerp je in?

Ontwerpen doe ik met Tinkercad. Simpel programma, voor de meeste klusjes voldoet het prima. Gewoon PLA wordt inderdaad zacht in de zon, PLA+ kan hier beter tegen. Zeker als je een lichte kleur gebruikt. Ik gebruik wit, behalve voor het roerblad. Deze word bedekt en verstevigd met epoxy en weefsel.
Waterdicht printen lukt mij wel, ik print in PLA+ ook RC zeilbootjes.



Voor de liefhebbers, de print instellingen die ik gebruik voor de bootjes:
Ik print alles in PLA+, taaier en beter bestand tegen hogere temperaturen dan gewoon PLA.
-Vase mode
-205grC printtemp.
-55grC bedtemp.
-40mm/s
-0.15mm laagdikte
-0.6mm wanddikte.
geen support/infill (werkt ook niet in Vase mode)
Als ik met deze instellingen een keer lekkage heb, dan is dat altijd op een lijmnaadje.

Voor de onderdelen van de Windvaan:
GEEN Vase mode gebruiken
-205grC printtemp.
-55grC bedtemp
-40mm/s
-0.15mm laagdikte
-0.4mm wanddikte.
-2 wanden + extra wand
-bodem/bovenkant 1,2mm
-Infill 20-30%
-Support (indien nodig) Tree
Belangrijk bij 3D printen is de oriëntatie van het ontwerp op de printer, om stevige printjes te krijgen is het slim om even te kijken naar de printrichting van de laagjes.
Bovenstaande instellingen leveren verbazend stevige printjes op.




Martijn

Petje af, zeg!

Gepost met de officiële Zeilersforum-app

Knap hoor! Fijn dat je de printinstellingen vastgelegd hebt en hier deelt.

Is dit principe een eigen ontwerp, of heb je een voorbeeld ergens? Ik zie niet goed voor mij hoe het nu gaat werken. Het trimroer stuurt het grotere hulproer weer aan? Je helmstok zet je vast, los, met elastiek in het midden?

Heel gaaf!
En respect dat je het met een Ender doet.

Benieuwd hoe de PLA(+) het doet als het wat langer aan weer, wind en zon blootgesteld is.
Zelf net mijn motor op 3d geprinte motorsteunen gezet (ASA).

Wat is de reden dat er aan die windvanen zo´n complexe overbrenging zit?

Eind jaren 70 had ik een 22 voet scheepje, in die tijd kwamen ook de windvanen in de belangstelling.

Ik heb destijds wat geëxperimenteerd met overbrengingen, eerst met stangetjes en hefboompjes, wat later hydraulisch de trimtab aansturen.
Horizontale as voor de vaan. naar de trimtab aan het (aangehangen) roer.

Bij het bedrijf waar ik toen werkte werd veel met luchtdruk en hydraulische membramen aangestuurd van de firma Festo. Een overvloed aan bruikbare dingen.

Twee membramen aan de vaan met horizontale as en twee menbramen aan de hefboom die de trimtab bediende.

het was een heel eenvoudige construktie, simpel te stellen, met slangetjes die vrijwel onzichtbaar de beide zaken verbonden. Zonder stangetjes met speling en zwaar lopende ovebrenging

Met horizontale as aan de vaan ging beter, was krachtiger dan met verticale as. twee menbramen aan de vaan. Gevuld met water

De trimtab de montage was met lijmtangen aan de hekstoel en de trimtab klembanden aan het roer, boven op het aangehangen roer een hefboompje (verstelbaar) waar twee membramen de tab aanstuurden

Het was een wat gammele constructie, maar veelbelovend wanneer lijmtangen vervangen zouden worden
door een betere bevestiging.

Het scheepje werd verkocht, de vaan was voor de nieuwe boot, maar daar was een doorgestoken roer en was de tab aansturing niet op over te zetten,

Het is er nooit meer van gekomen om het opnieuw te proberen.

Nachtvlinder schreef :
De windvaan stuurt rechtstreeks de trimtab op het hulproer aan, het hulproer stuurt de boot. De helmstok kun je vastzetten, los laten bewegen, of zoals ik van plan ben met een elastiek vastzetten. De boot wordt dus als de windvaan actief is gestuurd door het hulproer. Het roer van de boot doet dan even niet mee. Wel kun je met je helmstok als het nodig is even een klein beetje bijsturen, om bijvoorbeeld een ton te ontwijken (die dingen liggen altijd in de weg)

Op deze foto het deel van de vaankop dat rechtstreeks op de as van de trimtab zit:



En hier het bovendeel, waar de vaan aan vast komt te zitten. Dit kan vrij ronddraaien om de trimtab as, en hierdoor is dit te richten op de wind met het wormasje. Dit is dan ook meteen de koppeling tussen vaan en trimtab.



Het hulproer is ook een balansroer, met een profiel. Hierdoor vrij effectief.


Martijn

Saeftinghe schreef :
Ik probeer mijn windvaan ook zo eenvoudig mogelijk te houden, kan er ook weinig stuk. Wel een leuk idee, aansturing met lucht!



Martijn

Ik vind het mooi. Gaat vast werken zo, je hebt er goed over nagedacht zo te zien.

Zelf ervaring met navik inimini trimtab die de pendule liet uitzwaaien om met lijnen het hoofdroer te bewegen. Werkte goed maar gedoe met lijnen.
Later een Hassler, verticale as vaan die het trimvlak op het hoofdroer bediende. Simpel en zonder lijnen. Ook de helmstokautomaat was er permanent aan verbonden. Slimme geometrie en werkte perfect. Automaat had een luizen leventje met het besturen van alleen het trimroertje.

Met lucht ging het niet goed genoeg, met vloeistof ging het een stuk beter, en dan geen water voor permanent gebruik, maar antivries, het moet niet kunnen bevriezen.

Op de nieuwe boot was een stuurautomaat, dat nam de "noodzaak" voor een windvaan weg en het kwam er nooit van om verder te experimenteren.

Het roergedeelte lijkt erg op de Taurus, alleen hier wel stangetjes. Ding stuurt super, zelfs met bakstagwind. De vaan is bij mij al jaren een taps toelopende flap van epoxy, lekker flexibel zo dat ie met veel wind mee buigt.

Wat kijkvoer:






En deze heeft goed gekeken naar de 3D geprinte windvaan van Sunday, of er 1 (deels) geprint:


En de Windvaan van Sunday:


youtube.com/shorts/tLHyAW5HntU?si=nnc87OBCz8U3ScvO
En als je geen zin hebt in al die apparaten, is er ook nog Sheet To Tiller:




Martijn

Paar kleine wijzigingen aan de fijnafstellig/vergrendeling van de vaankop. De wormas scharnierd nu, door een pen eruit te trekken kan de vaan en het roerblad vrij bewegen, word dus niet aangestuurd:





Het vaanblad wordt gewoon een vlakke plaat, die afhankelijk van de windkracht gekanteld kan worden, of vervangen door een kleiner vaanblad.



Martijn

En alle lagers zijn ook binnen. Kunststof, met glazen kogeltjes. Loopt superlicht! De grote zijn voor de roeras, Zirconia keramische lagers. Loopt ook superlicht. Hierdoor komt de 20mm carbon roeras te lopen. Deze lagers komen (2stuks) op de roeras te zitten op een punt waar de as ook ondersteund word onder aan de spiegel. Hier moet ik nog een opklapbaar steuntje voor bedenken, wat de as bij een eventueel obstakel loslaat zodat de hele vaan installatie kan opklappen.





Martijn

Knap werk hoor, gaat mij boven mijn pet zeg maar.

Dat spul waarmee er geprint word lijkt ook steeds harder en beter te worden
indrukwekkend spul ook zo een 3 d printer

Ja, de printers zijn niet alleen goedkoper, maar ook beter geworden.

Weer een onderdeel klaar, de bus met 2 lagers voor het ondersteunen van de roeras. Deze komt in een soort beugel te zitten, waar hij, als het roerblad een obstakel raakt, ook weer uit kan klappen.




Martijn

blijf je volgen.
ik gooi even wat humor in je technische hoogstandje.

Wat een project! Geweldig zeg.
Maar RESPECT dat je dit allemaal in tinkercad voor elkaar krijgt zeg.
Kwa materiaal is PETG misschien ook een goede optie die niet al te veel verbouwingen aan je printer vereist. Ik heb het al een paar jaar in weer en wind, zomer en winter in gebruik op zout water. Het enige wat stuk is gegaan was de nieuwe bedekking van het slotje (het originele ABS was vergaan), wat ik moest forceren toen ik mezelf buiten had gesloten...
Vase mode bedekken met carbon vind ik trouwens helemaal geniaal. Dan maakt het ook niets uit of het PLA is of zelfs PVA!
Echt, petje af hoor...

PETG gebruik ik wel eens, Heb alleen hiervoor de instellingen nog niet ideaal. Veel last van ¨stringing¨ Nog even wat experimenteren.
Even een voorbeeld hoe de print er van binnen uitziet, ze zijn namelijk niet massief. Wel heel sterk, en op de plekken waar nodig ook extra dikke wanden. Onderstaand onderdeel wordt de onderste steun voor de roeras, hier valt de bus met lagers die om de roeras zit in, en zit daar dan klemvast. Bij een obstakel kan hij dan eventueel omhoog klappen.




Martijn

Welke slicer gebruik je dat je de wanddikte lokaal groter kan maken?