Skipsdesigneren

Bakgrunn

MF Ampere

16. februar 2015 hadde MF Ampere sin første tur med passasjerer, den gikk over Sognefjorden mellom Lavik og Oppedal som en av åtte ferger på E39. MF Ampere ble med det verdens første batteridrevet ferge. Fergen er 80m lang og 21m bred med en kapasitet på 360 passasjerer og 120 personbiler, og krysser fjorden 34 ganger om dagen, hele året. Fergen har 10 tonn med batterier a energitetthet på 100 Wh/kg, mens én kryssing trekker i snitt 200kWh. Fergen lader i begge kaiene, og har to ulike system for å lade. En elektrisk ferge er spesielt sårbar for vær og vind da det kan øke effektbehovet drastisk, derfor stenger fergeleiet, noen netter, i fire timer slik at MF Ampere får ladet det den ikke rekker når den er i kai og i drift. For mer informasjon se "Bilferga Ampere" av Teknisk Ukeblad og "World's first zero emission electrical car ferrypå YouTube.

 

Problemstilling

Som et klimavennlig tiltak ønsker vi å erstatte en eksisterende diesel-ferge med en elektrisk

ferge. Fergen skal ha en kapasitet på minst 150 passasjerbiler. Gruppen skal designe et skip

som løser en slik transport-oppgave. Estimering av total batterivekt samt effektbehov pr. tur vil være sentralt. I tillegg skal det utredes hvorvidt fergen kan lade i alle eller kun deler av kaiene da strømnettet må tåle at en ferge kobler seg på og lader. Effektoverføring ved lading skal også beregnes og det skal tas utgangspunkt at ladetiden kun tilsvarer normalt kai-opphold, ett minutt forsvinner til å koble seg av og på strømnettet. Pr. natt kan det legges inn et lengre ladeopphold i en av kaiene på 30 min, da pågangen trolig er lav.

 

Konkurranseregler

Dette prosjektet er beregnet på elever i videregående skole. Elevene bør ha 40 timer eller mer tilgjengelig for å gjennomføre prosjektet. Det skal designes, bygges, utrustes og utprøves en modell av en ferge.

 

Design, bygging og utrustning av skipsmodellen

Modellen skal:

  • Lages i skala 1:100. Maks lengde er 90cm.
  • Utformes i "hard"isopor.
  • Ha areal til å frakte minst 150PBE (Personbilenheter). Under testing i Havbassenget skal 25 stk. fyrstikkesker brukes (Nittedals "Større Fyrstikker"), som har et areal på ca. 40cm2, som tilsvarer 40m2 i fullskala. Disse kan ikke stables i høyden eller på høykant så 1000cm2 må være tilgjengelig dekksareal på modellen. Hver eske vil veie 16g, i fullskala blir dette 400 tonn, som skal tilsvare 150 biler og passasjerer i fullskala. Dekket skal ligge over vannlinjen.
  • I tillegg til lasten (fyrstikkeskene) skal modellen utstyres med ballast/last slik at totalvekten av skipet er minst 7 kg. Dette skal kompensere for en realistisk lettskipsvekt samt annen dødvekt. Det er hensiktsmessig å plassere dette lavt, men her må dere finne ut selv hvordan lasten skal fordeles.
  • Drives av elektrisk batteri (type NiMH /Lipo 7,4V), motor og propell
  • Det er ikke et krav at skipet må kunne laste biler i begge ender eller kunne kjøre frem og tilbake uten å snu (to propeller/akslinger).
  • Hydrostatikk og motstand skal beregnes ved bruk av dataprogrammet "DELFTship" (eller Freeship), som har over 200 fartøy i sin database.
  • Utstyres med overbygning og dekksutstyr.
  •  Utstyres med korrekt plassert fribordsmerke.
  • Beregninger og eksperimenter

  • Dypgang skal fastlegges vha. dataprogrammet og kontrolleres vha. eksperiment.
  • Det skal påvises at modellens stabilitet er tilfredsstillende ved bestemmelse av metasenterhøyde og tyngdepunktets beliggenhet.
  • Modellens motstand og effektbehov, som funksjon av fart, skal fastlegges vha. databeregninger og slepeforsøk (hvis dette lar seg gjennomføre).
  • Elevene skal gjennomføre en krengeprøve hvor målet er å måle seg frem til KG og GM, og sjekke dypgang og rulleperiode.

     

    Informasjon om leveringsdato og kontaktperson kommer senere!

    Gruppenummer og skolenavn må stå på forsiden av rapporten og formatet må være i PDF, WORD godkjennes ikke!

    Ved forsinket innlevering av rapporten, vil det bli to poeng i trekk per dag på overtid.

     

    Under konkurransedagen vil gruppene vil få poeng etter følgende punkter:

  • Fartsprøve (maks 20p): Seilingsdistansen er 1 x 50 meter, hurtigst mulig fram til mål.
  • Stabilitetsprøve (maks 20p): En krengeprøve blir utført og GM blir målt. Målet er å komme nærmest mulig GM = 2m (i fullskala). Krengeprøven blir utført ved å sette på en last som gir en moment på 0,75Nm.
  • Manøvreringsprøve (maks 10p): Modellene skal kjøre en "slalåmrute" på kortest mulig tid.
  • Finish/kreativitet (maks 10p): Alle deltakende modeller skal stilles ut for publikum på forhånd. Både modellens fysiske utførelse og grad av kreative / konstruktive løsninger vil bli vurdert.
  • Rapport (mak 20p): Rapportens faglige innhold og skriftlige framstilling vil bli vurdert av en jury på tre personer. Det kan være hensiktsmessig å gi informasjon om følgende i rapporten:

     

    1. Beskrivelse av fergen som blir byttet ut, samt inspirasjon til ny ferge.
    2. Linjetegninger (profil/oppriss, vannlinjeplan og spanteriss), pluss oversiktsbilde av ferga.
    3. Stabilitet: Resultat fra krengeprøve (minst KM og GM) og måling av rullperiode.
    4. Hoveddimensjoner: Tabell med dimensjoner og deplasement. Blokkoeffsienten (Cb) må inngå. Beregning av dypgang og måling ved testing i basseng.
    5. Reiseplanlegging: Valg av rutestrekning, samt vurdering av strømnettet.
    6. Motstand og effekt: Figurer eller tabeller som viser hvordan motstanden/effektbehovet øker med farten i ulike lastkondisjoner.
    7. CO2: Beregning gevinst av CO2-utslipp vs. et diesel-skip. Ha med en diskusjon om ulike alternative drivstoff.
    8. Referanser: Kildeliste og referanser. Hjelp til dette finnes blant annet på nettsidene til NTNU.
    9. Presentasjon: Orden; innholdsliste, fine bilder, figurer og tabeller, ryddig bruk av formler og tall.
    10. Faglig: Kvalitet i konklusjoner og beslutninger og at arbeidet gjenspeiler interesse og engasjement.

       

       

      Særs viktige punkt som må overholdes:

  • Last (fyrstikkeskene) skal ligge på dekk som ligger over vannlinje.
  • Modellens totale lengde (LOA) skal ikke overstige 90 cm og bredden (B) kan ikke overstige 60 cm.
  • Lasten og ballast skal være som spesifisert.
  • Det er ikke lov å avvike fra spesifisert batteri type (LiPo 7,4V/NiHM), motor eller propell.

 

Kontroll: Modellen vil bli sjekket før konkurranse. Modeller som ikke overholder reglene vil få trekk, evt. bli diskvalifisert. Ved for lang båt, vil det bli 5 poeng i trekk pr. cm ekstra lengde.

 

Informasjon om leveringsdato og kontaktperson kommer senere. Gruppenummer og skolenavn må stå på forsiden av rapporten og formatet må være i PDF, Word godkjennes ikke!

Ved forsinket innlevering av rapporten, vil det bli to poeng i trekk per dag på overtid.

 

Regler for gjennomføringen av selve konkurransen i Havbassenget på MTS, finnes under fanen «konkurransedagen». 

 

Tips:

Pass på at antenneledningen ikke blir våt, i såfall vil du 'jorde' signalet og få problemer med å

kontrollere båten. Dersom dette blir et problem vil vi ha noen 'frekvensfrie' sendere/mottakere i beredskap.

 

Anbefalt utstyr for å lage skipsmodell:

 

Utstyr

Leverandør

Pris

Kontursag

Biltema

498,-

Lim

36-2436 Biltema

34.90

En halv plate hardisopor

Byggmakker ?

ca 80,-

 

 

Anbefalt utstyr for å utruste skipsmodell:

Vi har forhandlet en utstyrsliste med «Norwegian Modellers». Send mail til shop@modellers.com og referer til Per Henrik Christoffersen. Han kjenner prosjektet og gir dere minst 10% rabatt.

For dere som har utstyr fra før så er det ingen forandringer her. Bilde av propell og motor kan sees nedenfor. Ta kontakt om dere lurer på noe angående utstyr! 

 

Utstyrsliste