Software & Elektronik:

Für das Boot wurde eine Kombination von Elektronik und Software entwickelt. Unter anderem werden 2 Servomotoren gebraucht, einer für die Segel und einer für das Ruder. Beide Segel werden durch einen Seilkreislauf vom selben Motor angesteuert.

Ausserdem verwenden wir eine selbstentworfene Windfahne, welche auf wenige Grad genau die Windrichtung bestimmen kann. Dazu klebten wir einen Magneten an eine Plastikwindfahne, so dass sich der Magnet mit der Fahne am Wind ausrichtet. Unter dem Magneten liegt ein Sensor, welche die Richtung des Magnetischen Feldes, und somit auch die Ausrichtung der Fahne messen kann.

Der wichtigste Teil der Software ist der PID-Controller, welcher es ermöglicht das Schiff auf einen Kurs in einem bestimmten Winkel zum Wind zu manövrieren und diesen dann zu halten. Bei geeigneten Wind-und Wellenbedingungen kann das System auf einen Kurs, der auf +/- 10° genau der angegebenen Richtung entspricht. Die Steuerung erfolgt über eine Webseite oder eine App. Auf beiden Wegen kann das Boot sowohl manuell ferngesteuert werden, als auch die automatische Steuerung aktiviert werden.

 

Bootsbau

Das Resultat des Bootsbaus ist ein 1.40m langes, 1.60m hohes und insgesamt ca. 9kg schweres Schiff, sowie ein kleiner, aus Styropor und Alltagsgegenständen gebauter Prototyp.

Nach demselben Verfahren wie auch richtige Segelboote hergestellt werden, konnte ich unser Modellboot in einer Werft in Küsnacht bauen. Der Rumpf wurde als erstes mit einer Software gezeichnet. Die negative Rumpfform konnte ich dann mit einem Spanten Modell nach Plan formen. Spanten sind einzelne Querschnitte des Rumpfes, welche dann in der richtigen Reihenfolge mit dem richtigen Abstand zueinander aufgereiht werden. Zwischen den einzelnen Spanten habe ich Styroporklötze eingeklemmt. So konnte ich das überschüssige Styropor anschliessend bis auf die Spanten runterschleifen. Übrig blieb dann perfekte negative Rumpfform.

Diese Form habe ich anschliessend mit Glasfaserkunststoff (GFK) überzogen. Dabei wird Schicht um Schicht ein Glasfasergewebe über die Form gelegt und mit einem Zweikomponentenkleber eingeleimt. 24 Stunden später ist der Leim ausgehärtet, und man erhält somit eine harte Rumpfschale aus Glasfaserkunststoff. Die Schale wurde dann geschliffen und mit Spachtel konnte ich Unreinheiten ausbessern. Weiter musste ich natürlich die ganzen Überreste vom Spanten Modell aus dem Rumpf lösen. Mit Aceton konnte das Styropor einfach aufgelöst, und die Holzspanten nachher herausgeschlagen werden. Zum Schluss wurde der ausgehölte Rumpf in roter Farbe gespritzt.

Kiel und Ruder habe ich nach dem gleichen Verfahren gebaut. Jedoch verwendete ich hier Holzkerne, welche gleich komplett mit GFK überzogen, geschliffen und gespritzt wurden. Die selbst gegossene Kielbombe aus Blei wiegt um die 3 KG und wurde unten am Holzkern des Kiels angeschraubt.

Die Segel habe wurden mit Polyesterfolie hergestellt. Dabei habe ich einzelne Segelbahnen über einer gebogenen Schablone zusammengeklebt. Somit erhielten die Segel eine leichte Taillierung, wie das auch richtige Segel haben.

Was folgte, war der ganze Einbau der Soft- und Hardware in den Rumpf des Bootes. Dazu kam die Herstellung von diversen Kleinteilen wie beispielsweise Messingringe mit angelöteten Halterungen, welche an den Mast oder die Bäume kamen, sowie die ganze Vorrichtung für den Windrichtungsmesser am Bug des Bootes.

 

 

Software

• Alle programme zur Steuerung wurden mit Python implementiert.
• Die App wurde mit dem Ionic framework erstellt.
• Die Webseite zur Steuerung enthällt HTML,CSS und Javascript.

Elektronik

• Die Gesamte Elektronik ist mit einem Raspberry Pi verbunden.
• Die Windfahne besteht aus einem Magneten und einem Magnetfeldsensor.

Bootsbau

• Spanten Modell zur Formgebung
• Glasfaserkunststoff (GFK) und Zweikomponentenkleber für den Rumpf und den Kiel
• Bleigiessen für den Kiel
• Polyesterfolie für die Segel

 

Wir arbeiteten zu zweit. Die Arbeit wurde aufgeteilt in die Planung & das Bauen der zwei Boote (ausgeführt von Norman) und das Entwickeln der Elektronik und Software (ausgeführt von Marc)

Alle Bilder und Videos wurden selbst aufgenommen. 

Elektronik & Software

• April 2015: Erste Besprechungen mit den Betreuungspersonen
• 24. Juli 2015: Die Windfahne funktioniert
• 10. August 2015: Erste Testfahrt mit dem Prototyp
• 9-15 September 2015: Testen des Autopilotes und Messdaten sammeln
• Oktober-Dezember 2015: Schreiben der Maturaarbeit
• 4. Februar 2016: Abgabe der Maturaarbeit

Bootsbau

Die ganze Bauphase dauerte von den Herbst- bis Anfangs Weihnachtsferien. Während den Herbstferien war ich gut zwei Wochen in der Werft und habe während dieser Zeit sehr intensiv am Rumpf gearbeitet. Nach den Ferien arbeitete ich entweder zuhause in der Garage, in der Werkstatt der Kantonsschule Zug oder in der Werft mehr oder weniger jede freie Minute an der Arbeiter weiter. Das ganze Projekt war sehr zeitaufwendig. Doch wenn man das Resultat anschaut, hat sich meiner Meinung nach jede Sekunde gelohnt!