Monotekeningen.

Het is de bedoeling dat wij drie monotekeningen per persoon maken. Ik heb de monotekeningen van de conisch, de standaard van de conisch en van de spacers van de bodemplaat gemaakt.

In de monotekeningen moesten we rekening houden met maattoleranties, de maattoleranties omdat er binnen één monotekening veelal eenzelfde bewerkingsmethode wordt toegepast heb ik rechtsonder de algemene tolerantie van bijvoorbeeld lasersnijden aangegeven. Daar waar de algemene tolerantie afwijkt is dit in de tekening aan gegeven.

Verder hebben we bij gaten rekening gehouden met passingen, de soort passing is afhankelijk van de toepassingen van het gat. De juiste passingen zijn te vinden in de diverse tabellen die in Producttekenen staan. De toleranties van de passingen kunnen op twee verschillende manieren worden weergegeven: Door middel van een letter gevolgd door een cijfer (bijvoorbeeld H7) achter de maataanduiding, maar ook door de maximale waarde rechtsboven- en de minimale waarde rechtsonder de maataanduiding te plaatsen.

De monotekeningnen van de spacers en de houders van de conisch waren niet heel erg moeilijk om te maken, hier zaten geen vreemde vormen of bewerkingstechnieken in. Die van de conisch was wel een stuk lastiger, De conisch zouden we in eerste instantie van aluminiumplaat maken, maar door de vreemde vorm blijkt dit zeer lastig te realiseren. De oplossing is om het aluminium te vervangen door glasvezel. In de monotekeningen wordt er nog wel uitgegaan van aluminium, omdat anders de maten van vele onderdelen aangepast moeten worden. Wat verder nog een uitdaging van de conisch vormt is om alle gaten juist weer te geven, deze zitten op diverse plaatsen over de conisch verspreid, en deze gaten zitten niet op een recht vlak.

In de monotekeningen heb ik de volgende criteria in acht genomen
- projectie rechter onderhoek
- maten correct
- algemene tolerantie
- F-maten
- geometrische tolerantie
- fabricage passing

Wat we eigenlijk in het begin al anders hadden moeten doen is uitvoeren van de 3D sketch met behulp van de functie sheedmetal, omdat we nog niet bekend waren, en pas toen we klaar waren met onze sketches van deze functie hoorden, hebben we hier geen gebruik van gemaakt. Dit is jammer omdat we nu geen monotekeningen hebben kunnen maken van de uitslagen van bepaalde onderdelen. We hopen hier in de beoordeling niet te steng op aangekeken te worden.

Pressurecooker vermogen bepalen

Tijdens de pressurecooker van vandaag hebben we een opstelling moeten bouwen om de luchtdruk onder de hovercraft te berekenen, om zo het motor vermogen te testen. Hiervoor hebben wij een manometer gebouwd. Het principe van de manometer is een u-vormige buis gevuld met water. Op deze buis wordt een schaalverdeling van de druk aangebracht. Wanneer er van een kant druk op de buis wordt gezet komt het water aan de andere kant omhoog, en kan zo de druk worden afgelezen.

ΔP=ρ*G*Δh, hier is Δ P het drukverschil, ρ de dichtheid van water, G de zwaartekracht, en Δ h het verschil in hoogte hoogte.

Proces

Voor deze opdracht hebben we bedacht om een Manometer te maken. Deze meter wordt gebruikt om druk te meten. Deze druk komt van een motor die zorgt voor de lift van een hovercraft. Door middel van een U-vormige buis waar water in zit kan je meten hoeveel druk je kan genereren met je motor. De Formule die hoort bij deze meetopstelling is de volgende: ΔP=ρ*G*Δh.

Alleen de waarden ΔP en Δh zijn onbekend. ΔP (verschil in druk tussen de motor en de atmosfeer) is het resultaat van deze som, deze wordt gemeten in N/m². ρ staat voor de dichtheid van de vloeistof, omdat er gebruik wordt gemaakt van water is dezen 0,998 Kg/dm³. De G staat voor Gravitatie of zwaartekracht, deze is 9,81 m/s. Δh is af te lezen aan de hand van de beginstand van het water en de eindstand van het water., deze wordt gemeten in meter.

De U-vormige buis is gemaakt van een doorzichtige slang die verbonden zit aan de liftmotor van een hovercraft. Doordat de weggeblazen lucht door de slang stroomt, ontstaat er druk. Deze druk drukt het water omhoog en geeft een stand aan, deze stand is Δh

Hieronder is een plaatje te zien van een manometer.

Handleiding Manometer

Het vullen van de manometer

1.       Vul het bijgevoegde flesje tot de streep met water. (voeg eventueel een kleurstof toe aan het water)

2.       Draai de dop op de fles.

3.       Vul met behulp van de dop de slag op de meetplaat via de bovenkant tot het waterniveau op "0" staat.

Het aansluiten van de manometer op de luchtpomp

1.       Neem de bijgevoegde halve fles met pastic zak, en schuif de zak over de luchtuitlaat van de pomp.

2.       Sluit de zak om de pomp luchtdicht af met een elastiekje  of een stuk tape.

3.       Sluit het tutje aan het uiteinde van de slang

Het meten van de luchtdruk

1.       Activeer de luchtpomp

2.       Wanneer er een druk ontstaat zal het niveau van het water het rechter deel van de slang stijgen.

3.       Lees in de rechter kolom de grootte van de luchtdruk af, deze is gelijk met het water niveau in het rechter deel van de slang.

4.       Om tot een juiste uitkomst van de druk te komen dient de afgelezen luchtdruk vermenigvuldigd te worden met twee.

x2 is omdat we alleen het verschil in de hoogte van het rechter buisje hadden meegenomen, maar het moet het verschil zijn tussen de hoogte van het linker en het recher buisje.

Integraal concept en sub- sub systemen

We hebben het integraal concept met de sub- sub systemen op verschillende manieren gemaakt. In de vorige fase hebben we al bepaald wat we ongeveer nodig zouden hebben aan onderdelen, vermogen enzovoort, nu zijn we hier nog dieper op in gegaan. We hebben onderzoek gedaan naar wat voor soort motors er op de markt zijn, welke propellers zijn geschikt, hoe veel energie verbruiken die, welke soorten accu's zijn er op de markt? 

De testen van de motoren zijn in andere posts terug te vinden, over de accu's hebben Roel en ik ons laten informeren door de accuboer, die heeft ons een leen accu meegegeven om te testen. Helaas bleek deze loodaccu te zwaar te zijn, daarom hebben we onderzoek gedaan naar batterijpacks voor modelbouw. Hier hebben we de geschikte batterijpacks voor de hovercraft gevonden.

Alle sub- sub systemen hebben we al in Solidworks gemaakt, door veel te oefenen ben ik er vele malen beter in geworden, en heb ik ook een nuttige bijdrage hierin kunnen leveren. De sub- sub systemen hebben we geassembleerd tot sub systemen, en deze hebben we weer geassembleerd tot het hele systeem (V-model).
Ik heb onder andere de volgende sub- sub systemen gemaakt:

Thrust

Venturi conisch

De motor wordt geplaatst in een conisch die een venturi-effect zal veroorzaken, hierdoor heeft de lucht die achter uit de conisch wordt geblazen meer snelheid, waardoor de hovercraft ook meer snelheid heeft. De conisch is gemaakt van aluminium om het gewicht te minimaliseren, ook is hij rood geverfd, dit is niet alleen om corrosie tegen te gaan, en een mooi kleurtje, maar ook om beter op te vallen op het water.  Het stuursysteem is op de conisch bevestigd, net als de houder voor de motor, en het vogel afschrik systeem

Standaard venturi conisch

De conisch wordt gedragen door twee standaards van aluminium, deze zullen door middel van boutverbindingen aan de conisch en de bodemplaat worden bevestigd. De servo voor het stuursysteem zal tevens aan een van de standaards worden bevestigd.

Thrustmotorhouder

deze houder wordt in de venturi conisch geplaatst, aan deze houder is de thrustmotor bevestigd.

Stuursysteem

Pennen flaps

De pennen zorgen dat de flaps kunnen schanieren, deze pennen worden door het omgebogen gedeelte van de flaps gestoken.  Op de uiteinden van de pennen wordt schroefdraad gedraaid, zodat de pennen aan de conisch kunnen worden bevestigd.

Venturi busjes

Daar waar de pennen door de conisch komen worden onder en boven busjes geplaatst. Deze zorgen ervoor dat de moeren die op de pennen worden gedraaid volledig ondersteund worden, omdat ze anders tegen een schuin vlak zouden zitten. Ook zorgen de busjes dat de flaps niet rechtstreeks tegen de conisch aan zitten.

Liftsysteem

Liftmotor

De liftmotor heeft een spanning van kan tot een spanning van 24 volt, en een stroomsterkte van 4 ampère. Omdat de batterijen maximaal 22.2 volt kunnen leveren zal dit het maximum zijn dat de motor zal krijgen. Met de hulp van collega studenten is de motor getest, de motor is op een bodemplaat met rok geplaatst en aangezet. De motor gaf voldoende lift, zelfs wanneer we er een gewicht van 7 kilogram aan toevoegden was er nog voldoende lift.

Op de bodemplaat

Spacers

Deze spacers houden de twee bodemplaten van elkaar gescheiden en zorgen er tevens voor dat de rok gelijk matig opgeblazen wordt omdat ze de bodemplaat boven de grond houden in plaats van erop.

Accu lift

Deze accu heeft een spanning van 11,1 volt en een capaciteit van 5000mAh. De accu is een li-po accu met 3 cellen en heeft een C waarde van 2 wat betekent dat er een maximaal maar 10000 mA getrokken mag worden. De accu heeft een gewicht van 392 gram. Deze accu wordt gebruikt om de thrust aan te sturen. De accu zou voldoende vermogen moeten leveren om de hovercraft met een redelijke snelheid voor te duwen.

Accu thrust

Deze accu heeft een spanning van 22.2 volt en een stroomsterkte van 2700 mA, en een capaciteit van 2700 mAh. Ook deze accu is een Li-po accu maar deze accu heeft een C waarde van 25. De accu bestaat uit 6 cellen en weegt 380 gram en wordt gebruikt om de lift aan te drijven. De accu heeft genoeg vermogen om de accu van ongeveer een uur te laten zweven en zorgt ervoor dat alle onderdelen op de plaat kunnen blijven staan zonder dat dat invloeden heeft.

Het complete systeem ziet er zo uit:

Aanscherping PvE/W

Gedurende deze fase krijgen we steeds meer inzicht in de specificaties van alle (sub)systemen van de hovercraft. We kunnen bijvoorbeeld steeds nauwkeuriger zeggen hoe zwaar de hovercraft wordt, hoe lang gaan de accu's mee, hoe snel wordt de hovercraft enzovoort. Omdat dit steeds duidelijker wordt hebben we het programma van eisen en wensen aangescherpt. het aangescherpte PvE/W staat hieronder weergegeven:

Programma van Wensen
Hovercraft					Ballenkanon
No.	Omschrijving	weegfactor 1 tot 3	Bron		No.	Omschrijving	Weegfactor 1 tot 3	Bron
		[1 - 3]					[1-3]
1	het ontwerp heeft voldoende lift en thrust om:				1	Eventuele energiebronnen zijn binnen veertig seconden te vervangen/bij te vullen.	2
a	op land bij vlakke ondergrond een minimale snelheid van 20 kilometer per uur te halen	1			2	Het kanon is in minder dan twee handelingen te bedienen.	2
b	op water een minimale snelheid van 5 kilometer per huur te halen	1			3	Het kanon bevat geen scherpe randen.	1
2	het model is op een afstand van minimaal 400 meter nog bestuurbaar	2	x		4	Bij het afschieten wordt het kanon niet zodanig warm dat men zich eraan kan bezeren.	2
3	Het model heeft een fabricageprijs onder 200 euro	2			5	Het kanon brengt geen schade toe aan het gehoor bij het afvuren.	2
4	het ontwerp is geschikt voor een eenmalilge seriegrootte van 100 stuks in één jaar	2			6	Het kanon wordt zo goedkoop mogelijk geproduceerd.	2
5	het ontwerp kan minimaal 1,5 kilometer varen per rit	1			7	Het kanon kan perfect worden geintegreerd op de hovercraft.	2
6	het ontwerp kan 6 ritten per dag maken	2			8	Het supplement wordt gedropt binnen een straal van 5m.	1
7	de grondplaaat heeft een maximale afmeting van 400x600 millimeter, exclusief de rok	1			9	Het ontwerp kan 10 supplementen droppen per rit.	1
8	oplaadbare accu's zijn binnen 40 seconden te vervangen	1	x		10	Eventuele energiebronnen zijn gemakkelijk te vervangen/bij te vullen.	2
9	het ontwerp heeft een gewicht dat minder is dan 5 kilogram	1			11	Het kanon heeft een maximaal bereik van 20m.	1
10	er zit een handvat aan de hovercraft waaraan je het apparaat kunt oppakken	2			12	Het kanon heeft een minimaal bereik van 5 centimeter.	1
11	de elektronische componenten zijn helemaal waterdicht afgesloten	1			13	Het kanon kan gemakkelijk producten ter grootte van golfballen afvuren/droppen.	2
12	de lift kan 40 minuten op vol vermogen draaien	1			14	Het kanon is 360 graden te draaien.	2
13	het tijdsinterval bij de besturing is maximaal 3 seconden	2			15	Het kanon kan gemakkelijk elke richting op schieten/droppen.	1
14	De hovercraft en het ballenkanon zijn demontabel van elkaar, zonder gereedschap.	1			16	Het kanon staat stabiel.	2
15	De hovercraft en het ballenkanon maken gebruik van de zelfde energiebron.	2			17	Het kanon is niet té hoog.	2
					18	Het kanon wordt niet nat tijdens gebruik op water.	1
					19	Het kanon weegt niet meer als 5kg.	2
					20	Het kanon heeft een ruim magazijn.	1
					21	Het magazijn bevat ruimte voor 15 supplementen.	1
					22	Het kanon schiet niet harder dan 70 m/s.	2
					23	Het kanon brengt geen schade toe aan het milieu en zijn omgeving.	2
					24	Het kanon vervuilt het water niet.	2

Test thrust

We hebben een thrust motor met propeller gekocht, die in theorie aan de eerder opgetelde specificaties voldoet. Om er achter te komen of dat de motor ook in de praktijk aan de specificaties voldoet heb ik een testopstelling gebouwd waarin we de windsnelheid meten.

Samen met Roel heb ik de test uitgevoerd, we hebben een volt, en een ampèremeter neergezet, en de thrustmotor met verschillende stroomsterktes laten draaien. Hierbij hebben we de verschillende windsnelheden gemeten, en verwerkt in een grafiek. 

Test liftmotor

We hebben een krachtige liftmotor nodig, een ventilator uit een auto is voor de hand liggend, maar véél te zwaar. Op internet hebben we een ventilator gevonden die slechts 250 gram weegt, en genoeg druk op kan bouwen voor de hovercraft. Deze ventilator is 24 Volt, 4 Ampère. We hebben de ventilator getest op onze 12 volt loodaccu, maar deze accu is te zwaar, en de ventilator bouwt niet genoeg druk op. We hebben een andere accu gevonden, deze 22.2 volt 2.9 Ah accu is wel krachtig genoeg om de ventilator voldoende druk op te laten bouwen (we hebben dit met onze collega studenten getest, en we zelfs met 7 kg extra gewicht bleef het proof of concept van de hovercraft hoveren. Deze accu weegt slechts 350 gram, wel hebben we voor het productiemodel een 4 Ah accu nodig voor het productiemodel, zodat deze 3 kwartier kan hoveren.

Tekening stuursysteem

Ik heb een schets van het stuursysteem op papier gemaakt, deze zal verder uitgewerkt moeten worden in 
Solidworks. De reden om eerst op papier te werken is omdat ik hierin meteen duidelijk kan weergeven wat er gebeuren moet, en omdat dit gemakkelijker en sneller is. Her maken van eerst een schets en daarna een Solidworksmodel is tevens een opdracht voor Tools.
De flappen zijn vast gemaakt door middel van busjes die gemaakt zijn door de uiteindes van de aluminium flappen om de pennen die door de busjes lopen heen te buigen.

planning fase 3

Reglement en veiligheid in de werkplaats

In de werkplaats dient men de volgende regels in acht te nemen:

·         Aanmelden bij binnenkomst

·         Afmelden bij vertrek

·         Draag bescherming (veiligheidsbril, gehoorbeschermers, veiligheidschoenen, overal etc) in de zonde waar aangegeven is welke bescherming hier van toepassing is.

Voor de overige regels verwijs ik naar het reglement dat ik begin dit jaar ondertekend heb, deze heb ik nogmaals doorgenomen.