Onderwerp: rudder-head-mount windvaan

Recentelijk kwamen er een paar dingen samen:
- de wens om onze boot met een windvaanstuurinrichting uit te rusten
- een inspirerend ultralight windvaan project van Sunday
- een hoop leeswerk over de ins- en outs van wvsi's
- de ontdekking dat profi 3D (laten) printen voor particulieren heel bereikbaar is
- de ontdekking dat er een pendulum wvsi betsaat die juist goed is toe te passen bij een aangehangen roer (namelijk een rudder-head-mount wvsi)
- de ontdekking dat de bedenker daarvan (Go West) gewoon hier op dit forum te vinden is

Een klein beetje onder het motto "Ik heb het nog nooit gedaan, dus ik zal het wel kunnen." ben ik langzaamaan steeds serieuzer bezig met het ontwerp van een geschikte oplossing, gebaseerd op het RHM concept van Go West.

In dit topic zal ik proberen om een ander bij te houden.

Waarom een RHM?
Onze boot (kielmidzwaard) heeft een aangehangen roer dat omhoog kan schuiven om te kunnen droogvallen. Dit maakt dat bestaande pendulum wvsi's op een fundatie achter het aangehangen roer zouden moeten komen. Dat is kwetsbaar, moeilijk bereikbaar, en (te veel) gewicht ver achterop.
De rudder-head-mount variant van Go West gebruikt het reeds aanwezige roerblad als montage punt. Dat brengt flinke voordelen mee: geen stuurlijnen door de kuip, compacter, en door moderne materialen te gebruiken ook lief voor de weegschaal.

Mijn gedachten tot nog toe:
Ik wil beginnen aan de pendulum kant. Dat wil zeggen: zonder een pendulum dat voldoende kracht heeft om de boot te besturen heeft de rest geen zin. Dus eerst maar eens komen tot een proefvaart met pendulum dat je dan zelf (dus zonder windvaan) gebruikt om de boot te sturen ipv met de helmstok.
Ik ben al aan het rekenen aan de afmetingen die het pendulum moet hebben.

Gewicht besparen waar dat kan. Het zit tenslotte op een ongunstige plek. Dan gaat het mij niet om de laatste grammen. Maar wel om de 'grote' stukken. Denk aan de pendulum-as en de koker waar die in draait. Go West voerde dat uit in rvs (25/22 en 50/47). Met andere dimensies in carbon uitgevoerd kan dat net zo sterk zijn en toch een stuk lichter. Rekenwerk te doen dus!

De horizontale as bovenop het roer (de pendulum helmstok zeg maar) wil ik uitvoeren als buis. Die draait dan in glijlagers. Wanneer dan het windvaansignaal daardoorheen gevoerd wordt, kan dat precies op het snijpunt van de andere assen (pendulum as, roer as) in/uitgevoerd worden zonder afhankelijk te zijn van de roer-/pendulumrotatie.

Linkage: de koppeling van de windvaan naar het pendulum. Ik houd nog vele opties open. Met carbon buisjes kan je mooie lichte trek duw stangetjs maken. Maar de "fiets"kabels van Sunday zijn mogelijk ook heel interessant en geschikt. Ook een 'rotatie' signaal kan prima door een carbonbuisje overgebracht worden. Ik heb ook nog geen ei gelegd over de manier waarop ik de roerstand terugkoppel op de pendulumstand.

Kortom meer dan genoeg te doen.
Wordt vervolgd.

Alweer een zeer interessant project op het forum! Veel succes, ik ga het volgen.

Cool man! Benieuwd!
Ook leuk dat jij ook 3D printing gaat toepassen!

Nu begin ik zelfs nieuwsgierig te worden....

Dag Twist,
Zeer interessant project, ook ik heb een aangehangen roer, boot is een neefje van jouw boot (ook Dick Zaal).Zie een extra constructie om het roer heen ook niet zitten, ga het volgen.

Groet,
Frank Jan

Leuk Frank Jan! Ik had geen idee dat er een Lapwing op dit forum vertegenwoordigd is.

[edit: Frank Jan en ik praten elders even verder over niet windvaan onderwerpen]

Heb mijn reactie beetje gewijzigd, om discussie niet te verhinderen, zou leuk vinden over boot per pb contact te hebben

RHM en USD is inderdaad erg interessant.
Veel succes met het experiment.
Het lijkt mij een vrij zwaar schip zou hier voor die pendulum variant van de RHM gaan.

Freek

In een eerder draadje is al gemeld dat een RHM constructie voor een pendulum niet op elk schip met aangehangen roer toepasbaar is.
De onderstaande schetsen maken dit duidelijk. Links een goede oplossing. Het punt P, waar het pendulum om roteert, kan via de verhouding Y/X het roer verdraaien. De hoeken van de "restraint" lijnen naar de spiegeluiteinden hebben een aanvaardbare grote hoek. De waarde Y/X ligt meestal tussen 0,5 - 1
Rechts bij de "double ender" werkt het systeem niet of nauwelijks omdat de arm X te klein is ( in de schets zelfs nul). Het pendulum zou verder naar achteren moeten worden gepositioneerd om een aanvaardbare waarde van X te krijgen, maar dat heeft duidelijk nadelen. Ook de hoek van de "restraint" lijnen is kleiner waardoor grote krachten kunnen ontstaan.
Ook bij "Twister-achtige" of "IF-achtige" zeilboten kan het wat kritisch worden.

Jan

Hieronder een zijaanzicht schetsje van de afmetingen bij de Zeevink. De spiegel is bovenaan zo'n 2 meter breed.

Ideetje voor pendulum-as, pendulum-koker en de lagers.





Uitgevoerd in carbon buis weegt die combinatie 0.65 kg per meter. Uitgevoerd in RVS (met pendulum as 25/22 mm) weegt het 2.7 kg per meter.

Aanzienlijk lichter dus. Maar is het ook sterk genoeg?

Go West gebruikt een rvs 25/22 buis als pendulum as. Daarvan is het second moment of area I = 7675 mm^4

Een (carbon) buis 30/26 heeft I = 17390 mm^4. De grote radius helpt duidelijk flink mee.

RVS heeft een young's modulus van ongeveer E = 190 GPa.
Van carbon weefsels is het lastig te vinden (want natuurlijk erg afhankelijk van weefselsoort, richting, opbouw, enz). Maar ik kom uit op ongeveer E = 90 GPa als ik het internet afstruin. Zeg even de helft dus van rvs.

De resulterend vervorming (buiging) van een 'beam' (lees buis) hangt samen met het produkt van I en E.
Qua vervorming onder belasting is de 30/26 carbon buis dus vergelijkbaar met de 25/22 rvs buis. Dat wil zeggen, bij benadering is I_carbon = 2 x I_rvs, en E_carbon = 0.5 x E_rvs

Wat ik me wel af vraag is of zulke 'dunne' POM lagers geschikt zijn om de krachten van het pendulum op te vangen. Iemand hier die daar iets zinnigs over kan zeggen (of over mijn beredenering van dimensionering hierboven)

Schets van een mogelijkheid om de horizontale as met behulp van glijbussen uit te voeren. Het bovenaanzicht is een beetje verwarrend want niet alles ligt in hetzelfde vlak.

De ingelijmde driehoekjes zorgen voor een starre/sterke verbinding tussen de pendulumkoker en de horizontale as(/koker).

Even volledig off-topic, maar wat een prachtige schetsen!

Ik denk ook dat het goed kan werken. En het is licht.
Het nadeel vind ik dan bij dit roer weg, ook windvaan weg.
Bij een normale windvaan op een steun achter het roer heb je een lomper ding maar heb je denk ik nog een kans dat je het pendulum roer als noodroer kan gebruiken likt mij...

Freek

Weinig tijd gehad voor het project de afgelopen dagen. Nu weer een beetje vooruitgang.
Bovenstaande schetsen zijn gemaakt op basis van beschikbare materialen, waarbij vooral de verkrijgbaarheid van carbonbuis in grotere diameters een beetje tegenvalt.

Maar inmiddels wel cst express (cst composites) ontdekt. Daar hebben ze wel grotere diameters en daarbij dan nog eens keuze in wanddikte. Niet goedkoop, en ze zitten ook nog eens aan de andere kant van onze aardklont, dus rekening houden met shipping cost, en eventueel invoer en btw hier.
Weet iemand een leverancier van carbonbuis in forse diameters (>40mm) dichter bij huis?

Met grotere diameter buis, wordt alles veel sterker, met relatief weinig extra gewicht. Bij 'normaal' functioneren zal het ongetwijfeld overkill zijn. Maar als op zee die ene brekende golf achter dwars op het hele zaakje terecht komt, moet de boel ook gewoon heel blijven.

Ik kwam een tutorial video tegen voor het ontwerpen van helical bevel gears in Blender (inclusief calculator online voor alle design parameters). Zou een toepassing kunnen vinden in de overbrenging naar het pendulum (soortgelijk aan windpilot).

Deze zit in Dronten:

www.pftprofiles.com/producten/carbon

Als je rond de 5-6 cm zoekt zou ik eens kijken naar tweedehands surfmasten. Vaak is een helft gebroken en de andere helft goedkoop te krijgen. Surfmasten zijn sowieso wel redelijk betaalbaar, hoewel dan niet in vol carbon.

Anders mogelijk deze in Enkhuizen:

p8-spars.nl/producten/

En ten slotte deze nog misschien:

www.atc-compositesolutions.com/leverprogramma

Dank je!
Maar eens informeren her en der wat er zoal mogelijk is.

Ik haal ook wel op eBay: rover.ebay.com/rover/0/0/0?mpr...2Fitm%2F132429815072

Mooi filmpje van een RHM

https://www.youtube.com/watch?v=plSni5LKMCk

Freek

Het zit welliswaar bovenop het roer gemonteerd, maar is geen pendulum systeem zoals dat van Jan Alkema. Vanaf 3:56 komt het geheel kort in beeld (rode pijlen zijn mijn toevoegsels):





De helmstok staat vast met lijntjes in de kuip. Koersafwijkingen worden door de trimtab / het kleine hulproer gecorrigeerd. Het geheel lijkt bij dit bootje vrij aardig te werken.

Wel een leuk idee. Met de vastgezette helmstok kun je een vaste hoek instellen om loef_ of lijgierigheid tegen te gaan. Het hulproertje verzorgt dan de besturing. Het vastgezette hoofdroer zorgt voor een goede demping tegen koersslingeringen.
Het hoofdroer moet gefixeerd blijven, anders ontstaat een meekoppeling in het regelsysteem. Als het hoofdroer verdraait, dan neemt de invalshoek van de windvaan toe, waardoor het roer verder verdraait ....enz.

Walter Murray heeft indertijd ook een tekening gemaakt met een windvaan + pendulumsysteem direct op de "rudder head". Maar in dit ontwerp wordt bij een verdraaiing van het roer, de windvaan via een aparte stang in dezelfde stand t.o.v de inkomende wind gehouden. (Zie z'n website).
Op de tekening is een USD vaan getekend, maar het kan ook bij een gewone windvaan worden toegepast.

Jan

Even als feedback voor eventueel andere geinteresseerden:
redshift schreef : Groothandel, verwijst door naar ceemo.nl en die hebben op hun beurt een webwinkel die het volledige assortiment van pft voert: www.carbonexperience.nl/
Ceemo kan ook bewerkingen uitvoeren op enkele stuks.

Gemailed, nooit reactie ontvangen

Per email contact gehad. Kunnen inderdaad kleine hoeveelheden aan particulier leveren.

@Sunday: ik heb ebay ook wel afgestruind, maar kom daar vooral in maten als bijvoorbeeld 80x76 niks tegen.

Een foto van het roer (paar centimeter omhoog geschoven) met daaroverheen een indicatie van de setup waar ik nu aan denk.





In blauw de de delen van 80x76 buis. Dat weegt in carbon 807 gram per meter. In glas 1060 gram per meter. Iets zwaarder in glas, maar wel veel beter bestand tegen (punt)impact.
Het 'horizontale' stuk (met de groen as erin) is star vebonden met het roer.

In geel de pendulum as 40x37. Weegt 175 gram per meter. Heeft een second moment of inertia ruim 4x zo hoog als 25x22 buis.

In rood de lagering. De pendulum as gelagerd in 6008 uitgevoerd in kunststof + RVS of glas kogels. De groene as gelagerd door middels van glijbussen.

In groen de 'horizontale' as carbon 40x37. Voorzien van een rvs(?) busje ter hoogte van de glijbussen.

De groene as wordt bij de pendulum koker voorzien van een verloopstuk waarmee de 40x37 buis vast gezet kan worden in de 80x76 buis. Door daar een losneembare verbinding te realiseren wordt opbergen een stuk makkelijker.
Ik zou dat verbindingsstuk kunnen 3D printen. Ik weet alleen niet of dat 3D geprinte materiaal een beetje te verlijmen valt. (@Sunday...?) Ik zal eens informeren bij oceanz.

Hiezo een ideetje hoe dat er dan uit zou kunnen zien (dit is geen definitief ontwerp):

Een besturing met "fiets"kabels die Sunday ook gebruikt in zijn wvsi behoort tot de mogelijkheden.
Schematische opzet als in het plaatje hieronder.
De buitenmantel van de kabels komen uit aan weerszijden van een klein pendulum helmstokje. De kabels draaien niet mee als het pendulum uitzwaait. Op die manier wordt tegenkoppeling gerealsieerd. De mate waarin hangt af van de afstand A en B.

Mooi hoor! Degelijke aanpak.
Ik gebruik steeds eigenlijk keramische lagers. EBay en Ali betaalbaar. Veel degelijker dan POM/glas, lichter dan RvS -als je die al kunt krijgen.
Voor structurele lijm verbindingen gebruik ik 3M DP490: www.van-asperen.nl/winkel/3m-p...t/_141_w_13_337_NL_1
(Bestaat ook in 50ml cartridge)
Voor kleine verbindingen bij perfecto passing ook wel metacrylaat (3sec lijm, heb daar een halve liter van)