Wir, bin ich und der Hersteller Neptun-Yachten. Es sind natuerlich Neptun's umgeruestet worden. Aus der Erfahrung wissen wir, das ein 2,78kW Synchron-Scheibenlaeufer bis max. 23-24ft und ca. 1.8to im Monohull einsetzt werden kann. Danach kommt ein 5.5kW zum Einsatz. Wir beziehen auch das Aufstoppen aus Rumpfgeschwindigkeit ein. Es sollten max. 2 Bootslaengen sein, besser
1.5. Der Motor ist hierbei der gleiche. Es wird nur die Spannung verdoppelt und einem der Spannung entsprechender PWM-Regler eingesetzt. Wir arbeiten also mit Gleichstrom. Der max. Strom liegt bei allen Motoren bei 130A (fuer 3 Minuten Ueberlastung bei 3.12kW). Der Wirkungsgrad liegt nach Herstellerangaben bei ca. 86-94% je nach Spannung und Lastabgabe. Da direkt auf eine Oel- und Wassergeschmierte Welle uebertragen wird (ca. 6% Reibungsverluste) ist der Gesamtwirkungsgrad recht gut. Bei Vollast hat der Regler fast keine Verluste, da die Spannng direkt am Motor anliegt. Der Motor hat ein Gewicht von ca. 11kg. Aus diesem Grund halte ich Drehstromantriebe bei Leistungen unter 10kW fuer ungeeignet, da zu schwer und zu aufwendig in der Ansteuerung.
Wenn ich Tom richtig verstanden habe will er den Generator ueber die vorhandene Antriebswelle-Schraube betreiben.
Das ist jedoch nicht effektiv, das eine Schleppschraube eine deutlich andere Geometrie wie eine Antriebsschraube hat. Schau die mal die Schleppschraube von den alten VDO-Logen an. Ein Kompromiss ware einen Verstellpropeller, die sind jedoch (sehr) teuer und anfaellig.
Am Fri, 12 Nov 2004 12:40:06 +0100 schrieb Thomas Mager:
Ah, die guten und zurecht beliebten Neptuns :-)
Hier in meinem Binnenrevier am Edersee lag so eine ein paar Jahre neben meinem Boot, die hatte aber nur einen Elektro-Aussenborder mit vielleicht
500 Watt. Aber die brauchte den Motor ja auch nur, um in die Box ein- und auszuparken, was ich mit meiner schweren Rebell 25 natürlich immer segelbootgerecht unter Segeln gemacht habe :-)
Also rund 1,5 kW/t. Ist dieser IMO recht hohe Wert auf die Anforderung des kurzen Aufstoppwegs zurück zu führen? Wird Rumpfgeschwindigkeit erreicht? Und bei welcher Leistung werden etwa 70% der Rumpfgeschwindigkeit erreicht?
Bei einem leichten Multihuller wäre der Aufstoppweg vermutlich dramatisch kürzer. IMO wird dieser kurze Weg aber wohl auch eher im Binneneinsatz benötigt als auf offener See, und im Hafen bewegt sich ein Segelboot selten mit hohem Tempo.
Das Gewicht spielt besonders auf einem Multihuller schon eine wichtige Rolle, und so ein Drehstrommotor wiegt ja wohl in dieser Leistungsklasse auch seine 50 kg. Aber auch durch die anderen Beiträge ist ja klar geworden, dass es ein Synchronmotor oder Gleichstrommotor sein sollte.
Wird der Motor bei Euch während des Segelns auch als Generator genutzt? Falls ja: mit welchen Ergebnissen?
Am Fri, 12 Nov 2004 12:55:08 +0100 schrieb Thomas Mager:
Das ist gar keine Frage. Aber selbst ein (für den Antrieb wenig effizienter) Faltpropeller hat noch einigen Widerstand beim Segeln, und wenn sich der Propeller sowieso mitdreht, dann kann man damit vielleicht noch ein paar Ah gewinnen.
Da würde ich dann eher auf eine Lösung zurück greifen, bei der sich der Antriebspropeller beim Segeln ganz wegklappen oder zurück ziehen lässt, um dafür dann auf die bewährten "Wassergeneratoren" zurück zu greifen, die extra dafür gebaut werden.
Am Fri, 12 Nov 2004 12:40:06 +0100 hat Thomas Mager geschrieben:
Ein Synchronmotor ist doch normalerweise ein Drehstrommotor, der natürlich mit einer geeigneten (ev. eingebauten) Leistungselektronik als Bürstenloser DC-Motor betrieben werden kann. Aber auch bei diesem brauche ich dann einige Leistungshalbleiter. Oder ist nur ein normaler, permanenterregter mech. Kommutierter DC-Motor gemeint?
Ev. denkst du hier ja an einen Drehstrom-Asynchronmotor?
Das stimmt nicht. Ein feststehender Propeller mit geringer Steigung (typischer Antriebsprobeller) hat weniger Stroemungswiderstand als ein frei mitlaufender. Klingt erstmal unlogisch, jedoch erzeugt der mitlaufende Propeller eine Bremskraft entgegen der Stroemungsrichtung proportional zur Kreisfrequenz. Das haengt mit der Zirkulation um die Propellerflaeche zusammen und dass der Soganteil groesser als der Druckanteil ist. Das ist auch der Grund warum ein Hubschrauber im Autorotationsflug (ausgekoppelter Antrieb) nicht wie ein Stein zu Boden faellt sondern noch steuerbar bleibt und genuegend Auftrieb erzeugt. Ein Hubschrauber mit stillstehenden Rotorblaettern verhaelt sich hingegen wie ein Stein.
Sobald das Schiff in Fahr kommt reagiert es auf das Ruder. sonst koennte man mit einem Schiff nicht Achtern (Rueckwaerts) fahren.
Natuerlich setzt die Ruder-Wirkung bei einem durch die Schraube angestroemten Ruders frueher ein. Die Geschwindigkeit erhöht man dann einfach durch Erhöhung
Der Hauptgrund ist der Drehmonentverlauf von Verbrennungsmotoren, der im Leerlauf gering im Vergleich zum maximalen Drehmonent ist. Deshalb wird die Steigung so ausgelegt, das der Motor bei Einkuppeln nicht abgewuergt wird. Das Gewindigkeitsproblem ist ein anderes und wird bei leisungsstarken Motoren mit einem Untersetzungsgetriebe fuer Hafenfahrt geloest. Um den Schubverlust auszugleichen muss die Drehzahl erhoeht werden, doch da schiebt die Kavitation (Dampfblasenbildung durch Unterdruck) einen Riegel vor, d.h. ich kann meine Drehzahl nicht beliebig erhoehen. D.h. mein Arbeitsbereich ist eingeschraengt, es muss ein Kompromiss zwischen Kavation und Drehmoment im Leerlauf gefunden werden. Der E-Motor hat schon bei wenigen 10 Umdrehungen fast 100% seines Drehmomentes. Dadurch kann die Steigung und die Blattflaeche groesser gewaehlt werden. Damit brauch man fuer den benoetigten Schub eine kleinere Kreisfrequenz und kommt nicht in den Bereich der Kaviation.
ist Wasser keine Luft aber das ist wohl "eh klar", es läßt sich so ungern komprimieren wie eine Frau und eine Katze erziehen.
sind die Schaufeln eines Propellers im Wasser so groß, daß sie ohnedies 100% der Scheibenfläche bedecken zumindest annähernd, während beim Hubschrauber und beim Propeller eines Flugzeuges und einer Windturbine die Gesamtfläche nur bei Rotation "gilt".
Dieser 1wurf ist höchst unwissenschaftlich, rein gefühlsmäßig, berücksichtigt zB. nicht die Zentrifugalkraft/bewegung und allerlei andere Spezialitäten.
Bitt höflich um 'tschuldigung :-)
Trotzdem stimmt das sicher: der Propeller für den Antrieb sieht GANZ anders aus als der für einen Generator und ich möchte den Antriebspropeller beim Segelboot nicht eingetaucht lassen.
Am Fri, 12 Nov 2004 18:17:38 +0100 schrieb Franz Glaser (KN):
Nun, das lässt sich mit vertretbarem Aufwand kaum anders machen und wird auch so gut wie nie gemacht. Wenn der Widerstand des Propellers ein Problem darstellt, dann wird ein Faltpropeller verwendet.
Propeller, die sich aus dem Wasser ziehen lassen, gibt's nur bei Aussenbordern und bei Elektroantrieben. Bei Innenbordern funtkioniert das auch nur dort, wo ein E-Motor den Propeller über ein Saildrive antreibt.
Sorry, ist ein permanenterregter mech. Kommutierter DC-Motor. War schon in Gedanken weiter, da uns ein Hersteller einen Synchronmotor mit hoeherer Leistung anbieten will.
Am Edersee faehrt eine Neptun 23 rum, die den 2,78kW Motor eingebaut hat.
Nicht nur, wir brauchen auch die Power um bei Starkwind und Welle siche in dne Hafen zukommen.
Wird Rumpfgeschwindigkeit erreicht?
Ja, es wird spielend Rumpfgeschwindigkeit erreicht.
Ich denke bei 1.7kW, dann muss es jedoch windstill sein und keine Welle geben.
Jedoch hast du mehr Wind im Seehafen und braucht viel Schub zum manoevrieren. Gerade bei Seitenwind must du zuegig in die Box einbiegen und dann dementsprechend scharf aufstoppen. Ansonsten steht man quer in der Box. Leichte Schiffe haben da mehr Schwierigkeiten.
Nein, das macht mit einer Antriebsschraube keinen Sinn. Da brauchst du eine Schraube mit verstellbarer Geometrie. Ist aber teuer und bringt wenig Strom.
Ja ich hab mal kurz nachgedacht. Da Du einige Warnungen schon ziemlich barsch abgewiesen hast will ich mich vorsichtig ausdrücken.
Da Du auf offener See fahren, und Dein Leben wohl nicht in Gottes Hand legen willst, bedenke bitte folgendes:
mit einem 2kW Generator hast Du keine 2kW an Deinem Antrieb! Jede Um- und Wechselrichtung hat Verluste. Wenn die gesammte Umrichtergeschichte einen Wirkungsgrad von 85% hat dann bekommt Dein Antrieb gerade mal 1,7kW. In der Strom/Drehmomentkennlinie des DAM kannst Du sehen wieviel Drehmoment dann an der Welle/Schraube anliegt. Ersetzt das immer noch Deinen 27 PS Diesel?
Batterien sind was feines, aber auch sie haben einen Wirkunsgrad der unter anderem auch temperaturabhängig, alterungsabhängig etc.ist und du weisst nie wann Du Notleistung brauchst, desshalb kannst Du Dich niemals darauf verlassen, dass Du auch den vollen Strom ziehen kannst (und wie lange?) wenn Du ihn brauchst. NUR Strom macht Drehmoment und das brauchst Du im Notfall. Für den Notfall kannst Du Dich nur auf den E-Diesel verlassen und dass er anspring. Alles andere ist Glück.
Du hast hier eine reine Schönwetter-Rechnung aufgemacht. Auf dem Bodensee wird Deine Rechnung aufgehen, aber im Sturm auf hoher See wird die Antreibsleistung eventuell nicht ausreichen. Du rechnest hier mit theoretischen Werten. 500Ah installiert, liefern nicht 500Ah. Du musst eine Best-Case und Worst-Case Rechnung aufmachen. Du machst nur Best-Case! Wenn Du einen 27PS Diesel hast, kannst Du so lange AK laufen bis der Tank leer ist oder der Diesel auseinanderfliegt. Und dann erst musst Du auf Gott vertrauen. Mit Deinen max. 1,6kW musst Du dass vielleicht schon vorher. Ein Elektrofahrzeug kannst Du im Notfal am Strassenrand parken. Aber auf See kannst du dich nicht verkriechen.
Und wenn Du dann noch schreibst, dass Du den Wechselrichter selber löten willst wird die Geschichte kriminell. Überleg doch mal was für Ströme da fliessen können. Ein Schaltungsfehler und da können schnell mal 600 oder 800A fliessen wenn dann eine Diode explodiert, dann wird Dein Boot in 1000 Stücke gerissen. Überleg mal: 500Ah heisst, das 1 Stunde lang 500A fliessen. Da ist eine Propangasflasche noch harmlos. Achtung, Du machst keine Hausinstallation. Da ist keine 63A Sicherung am Hausanschluss, oder ein FI (Fallschirm für Bastler). Wenn durch einen Installationsfehler oder Schaltungsfehler ein Kurzschluss entsteht, dann fliesst der Strom so lange bis die Batterien leer sind. Batterien sind da so gnadenlos wie ein Kraftwerk! Es interessiert sie nicht ob der Strom jetzt fliessen darf oder nicht. Die drücken den Strom bis sie platt, oder explodiert sind, oder die Kontakte weggeglüht sind. Gleichstromtechnik ist bei 12V nur ungefährlich, wenn man mit kleinen Strömen arbeitet. Unterschätz das nicht! Kannst Du die ganze Istallation überhaupt fachgerecht durchführen?
Wenn Du auf Binnengewässern fahren willst würde ich Deinem Konzept zustimmen, aber wenn Du auf offener See fahren willst kann ich Dich nur schärfstens warnen. Denn es geht nicht nur um Dein Leben. Wenn Deine Rechnung nicht aufgeht, und die Leistung im Notfall nicht reicht, müssen andere raus um Dir zu helfen! Ich war selber auf Bereitschaft in der Ostsee und ich hätte eine Stinkwut wenn ich bei Sauwetter nachts raus müsste nur weil da einer rumgebastelt hat. Du hast selber geschrieben dass Du Bastler bist! Mit Deinem Konzept würdest Du ein E-Auto nicht durch den TÜV kriegen bzw. Ich als Prüfer würde aus Mittleid mit den Anderen Verkehrsteilnehmern keine Zulassung erteilen. Die Gas-Technik ist sicherer als Du denkst. Bei über 90% aller Häuser die durch Gas in die Luft fliegen hat ein Bastler rumgeschraubt. Wenn die Anlage richtig gewartet und fachgerecht repariert wird ist die Gefahr grösser, dass Du auf Deck ausrutscht und Dir den Hals brichst.
Also lass den Quatsch bevor Du Dich und Andere in Gefahr begibst. Stell ein vernünftiges Konzept auf und lass die Arbeit fachgerecht durchführen. Aber dann wird es wohl billiger sein und schneller gehen einen Diesel zu kaufen.
Am Tue, 16 Nov 2004 14:41:10 +0100 hat Gerhard Wegel geschrieben:
Rein vom Energiekonzept würde ich den Generator auch lieber überdimensionieren. Also wenn die Planung ergibt, daß 4kW an der Welle ausreichen, dann zB 6kW Generatorleistung, das ist wahrscheinlich _nicht_
3 mal schwerer als 2kW. Wenn ich den Generator nicht brauche, weil genug Wind/Sonne etc., dann verbraucht er auch keinen Diesel. Wenn ich ihn doch brauche, weil die Energie der Batterien weg ist, dann bin ich froh, wenn ich ihn hab. 500Ah*12V = 6kWh entspricht nur etwa dem Energiegehalt von
1,5l Diesel - durch einen durchschnittlichen Motor+Generator gejagt. Naja, ein Rennboot würde man vom Gewicht her so knapp als möglich auslegen, ein Langstreckenboot hingegen mMn mehr auf Sicherheit. Die "Quadratur des Kreises" gelingt nicht wirklich und ein Kompromiss ist oft nach allen Richtungen ungeeignet.
Am Tue, 16 Nov 2004 14:41:10 +0100 schrieb Gerhard Wegel:
Das ist nicht das Konzept - der Motor wird IMMER aus der Batteriebank betrieben, und die liefert mindestens eine Stunde volle Leistung für einen
4kW Motor und ist dann zu 50% entladen. Der Dieselgenerator füllt nur kontinuierlich Strom nach, während gleichzeitig entnommen wird, und damit wird die Zeit, für die die volle Leistung aus der Batteriebank entnommen werden kann, noch deutlich gestreckt.
Na, da besteht ja dann kein Unterschied zum normalen Dieselantrieb. Der verweigert sich in Übereinstimmung mit Murphy's Gesetz sowieso immer dann, wenn's drauf ankommt.
Nein, das sehe ich anders. Mal ganz abgesehen davon, dass ein Motorantrieb auf einem Segelboot immer ein "Hilfs"antrieb ist, auf den auch so mancher neuzeitliche Weltumsegler komplett verzichtet, und der das Boot auch nicht auf Rumpfgeschwindigkeit bringen soll (das schaffen tatsächlich auch die wenigsten Dieselantriebe), beschränkt sich seine Aufgabe auf den Einsatz zum Ein- und Ausfahren aus Häfen (hier ist er unverzichtbar, aber da würde es sogar ein noch wesentlich kleinerer Motor tun), als Flautenschieber (dfa ist er komplett verzichtbar, man liegt dann halt ein paar Tage in einer Flaute fest (selbst mit einem herkömmlichen Dieselantrieb muss man angesichts des begrenzten Tankvolumens schon sehr gut überlegen, ob man den Motor dafür einsetzt), und v.a. als Antrieb für die Lichtmaschine, über die man alle paar Tage in stundenlanger Leerlaufmotorzeit die Batteriebänke wieder auflädt. Ja, und dann eben der Einsatz in der geschilderten Notsituation - da sollten 2 Stunden reichen, sich so weit frei zu fahren, dass man der Gefahr entkommt.
Nein, aber vielleicht hast Du nicht mitgelesen. Ich habe von einer 700 Ah Batteriebank gesprochen und einem 4kW Elektromotor. Aus der 700 Ah Batterie kann ich problemlos die Hälfte entnehmen, macht 4,2 kWh, und das bedeutet bei ein wenig Verlusten der Wechselrichter 1 Stunde volle Leistung für den Motor.
Wenn ich während der Motorfahrt den Dieselgenerator laufen lasse, dann pumpt der währenddessen vielleicht wieder netto 1,5 kWh in die Batteriebank, so dass die Batteriebank mit Generatorunterstützung für etwa
2 Stunden, im Extremfall mit Risiko der Tiefentladung der Batterien sogar für 3 oder 4 Stunden volle Motorleistung ausreicht. Das ist keine "best case" Berechnung, sondern ist "worst case", denn unter Normalbedingungen wird nie mehr Energie aus der Batteriebank entnommen, als der Generator gleichzeitig nachladen kann.
Nun, ich denke, ich habe mich mit Segeln und dem Motorisierungsbedarf eines Fahrtenseglers ein wenig mehr befasst als Du, so dass ich Deine Warnungen gut als unbegründet zurück weisen kann. Nochmals: gutgemeinte Ratschläge zur Ausrüstung eines Segelboots sind nicht das, was ich hier suche.
Hmm, ein richtiger Schiffsdiesel (R)(tm) hat doch Ventilumsteuerung für den Rückwätsgang, dachte ich. Oder Gebläsespülung, den kann man dann auch einfach "rückwärts" anwerfen.
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