Startseite
Bilder/ Segeln/ 2020 Ruegen/ 2019 Bornholm Ostschweden/ 2018 Stralsund DK Flensburg/ 2017 Westschweden Berlin/ 2016 Amsterdam Berlin/ 2014 Danzig Berlin/ 2013 Norwegen/ 2012 Seychellen/ 2012 Stockholm Usedom/ 2011 Berlin Flensburg/ 2010 Bornholm Berlin/ 2009 Berlin Schweden Westkueste/ Regatta/
Generator/ Modellbau/ Elektronik/ Software/ Robotik/ Studium/ Server/
Kontakt
Wellengenerator
Ein Wellengenerator, auch Cruising hydro generator genannt, für eine Segelyachten mit festem Propeller.
Die Idee ist den vorhandenen Propeller zu benutzen um beim Segeln Strom für Navigation, Autopilot, Kühlschrank usw. zu erzeugen. Als eigntlicher Generator ist ein Industrie 3 Phasen DC Servo Motor im Einsatz. Diese Motore haben den Vorteil sehr robust, wartungsfrei und wassserdicht zu sein und im Unterschied zu Bruschless Motoren aus dem Modellbau Bereich wird im generator Betrieb schon bei geringen Drehzahlen eine recht hohe Spannung erzeugt. Trotzdem ist noch eine Übersetzung nötig um höhere Drehzahlen am Generator zu erreichen.
In der Najad 343 ist ein Mercedes OM636 mit einem Hurth HBW 150 Getriebe eingebaut.
Als Vorbereitung mussten die sehr engen Platzverhältnisse am Wendegetriebe genau vermessen werden. Diese 4 Gewinde bieten sich schon mal als Befestigungsmöglichkeit an.
Der Festpropeller im Winterlager.
Die Konstruktion für die Befestigung von Generator und Riemenscheibe am Getriebe und Gummikupplung.
Anpassen der Riemenscheibe für die Befestigung an der Kupplung.
Fertig gedrehte und CNC gefräste Riemenscheibe für de Wellengenerator.
Gummikupplung mit Spezial-Riemenscheibe fertig zum Einbau an die Antriebswelle.
Generatorbefestigungen und Riemenscheibe am Getriebe montiert.
Das Aluminium Gehäuse der Elektronik dient auch als Kühlkörper. Der Mikrocontroller Steuert die Ladeelektronik und überwacht Spannungen und Ströme und die Temperatur der Schaltung um Beschädigung durch Überlast und Übertemperatur zu verhindern. Über eine RS232 Schnittstelle kann der zustand während des Betriebs ausgelesen und überwacht werden.
Die elektronische Ladeschaltung für den Wellengenerator mit wasserdichtem Gehäuse.
Erste Version mit einem 200W Servo Motor fertig montiert.
Ein Plot mit dem 200W Motor von: Eingangspannung (Uin) vom Generator, Batteriespannung (UBat), Ladestrom (I) und MPPT PWM Wert.
In dem Bereich wo Uin auf bis zu 80V ansteigt sind wir unter Maschine gefahren und die Akkus waren voll geladen davor und danach gesegelt. Zu beginn sind wir recht langsam unter seglen unterwgs gewesen was man an dem geringen Ladestrom von meistens unter 1A erkennen kann. Als der Strom dann bei Null angekommen war wurde die Maschine gestartet. Zu dem Zeitpunkt wo im Plot die Spannung von 80V auf ca. 35V sinkt wurde der Diesel auf Leerlauf gedrosselt. Zum Zeitpunkt an dem der Strom plötzlich auf nah Null sinkt wurde die Maschine gestoppt (etwa bei 1,5e4) und es war wohl wieder Wind zum Segeln da. Bei ca. 1,8e4 sind wir deutlich schneller geseglt und es konnt wieder ein signifikannter Ladestrom von bis zu 2,5A erzeugt werden.
Ein Ladestrom von 2,5A entspricht mit dem 200W Generator etwa 5,7 Knoten Fahrt durch Wasser. 1.5A etwa 4kn.
In dem Bereich wo Uin auf bis zu 80V ansteigt sind wir unter Maschine gefahren und die Akkus waren voll geladen davor und danach gesegelt. Zu beginn sind wir recht langsam unter seglen unterwgs gewesen was man an dem geringen Ladestrom von meistens unter 1A erkennen kann. Als der Strom dann bei Null angekommen war wurde die Maschine gestartet. Zu dem Zeitpunkt wo im Plot die Spannung von 80V auf ca. 35V sinkt wurde der Diesel auf Leerlauf gedrosselt. Zum Zeitpunkt an dem der Strom plötzlich auf nah Null sinkt wurde die Maschine gestoppt (etwa bei 1,5e4) und es war wohl wieder Wind zum Segeln da. Bei ca. 1,8e4 sind wir deutlich schneller geseglt und es konnt wieder ein signifikannter Ladestrom von bis zu 2,5A erzeugt werden.
Ein Ladestrom von 2,5A entspricht mit dem 200W Generator etwa 5,7 Knoten Fahrt durch Wasser. 1.5A etwa 4kn.
Nach zwei Monaten Test auf der Ostsee im Jahr 2013 wurde ein größerer Servo Motor besorgt und im Frühjahr 2014 eingebaut. Der erfolgreiche Einsatz im Sommer 2014 auf der Ostsee ergab einen deutlich höheren Ladestrom als mit dem kleineren 200W Motor.
Datenplot des 600W Motor bei 3-4kn Fahrt. Mit dem größeren Generator wird bei 3-4kn schon ein Ladestrom von bis zu 3A erzeugt was mit dem 200W Motor nicht mal bei 7kn erreicht wurde.
Das die Signale für Strom und Spannung so "verrauscht" aussehen liegt an der MPPT Logik die in der Ladeelektronik implementiert wurde.
Bei ersten Tests der Servomotor als Generator hat sich gezeigt das sich diese sehr ähnlich zu einer Solarzelle verhalten wobei eine Änderung der Drehzahl eine Änderung der Sonneneinstrahlung entspricht.
Das die Signale für Strom und Spannung so "verrauscht" aussehen liegt an der MPPT Logik die in der Ladeelektronik implementiert wurde.
Bei ersten Tests der Servomotor als Generator hat sich gezeigt das sich diese sehr ähnlich zu einer Solarzelle verhalten wobei eine Änderung der Drehzahl eine Änderung der Sonneneinstrahlung entspricht.
Ab ca. Minute 54 ist der Akku voll geladen und die Ladeelektronik schaltet von maximalem Ladestrom auf eine konstante Akkuspannung um.
Hier konnte bei etwa 7 kn Fahrt ein Ladestrom von über 5A erreicht werden was bei einer Akkuspannung von 13.4V etwa 72W entspricht. Das ist genug Leistung um beim Segeln dauerhaft die Navigation und den Autopiloten zu versorgen, für den Kühlschrank reicht es aber leider noch nicht.
Ich denke um mehr Leistung aus dem System zu bekommen muss eine größere Übersetzung her um mehr Drehzahl beim Segeln am Generator zu haben. Eine größere Übersetzung könnte allerdings beim fahren unter Maschine zum Problem werden da dann die maximale Drehzahl von 3000 1/min des Servomotor überschritten werden könnte.
Ich denke um mehr Leistung aus dem System zu bekommen muss eine größere Übersetzung her um mehr Drehzahl beim Segeln am Generator zu haben. Eine größere Übersetzung könnte allerdings beim fahren unter Maschine zum Problem werden da dann die maximale Drehzahl von 3000 1/min des Servomotor überschritten werden könnte.
