Den unge skipsdesigneren

Den unge skipsdesigneren

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 batteridrevne ferge.

Fergen er 80 meter lang og 21 meter 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 med en 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 i fire timer noen netter 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 ferry" på YouTube.


Konkurranseregler i Den unge skipsdesigner-klassen

Konkurranseregler i Den unge skipsdesigner-klassen

Som et klimavennlig tiltak ønsker vi å erstatte en eksisterende dieselferge med en elektrisk ferge.

Fergen skal ha en kapasitet på minst 150 personbiler.

Gruppen skal designe et skip som løser en slik transportoppgave. Estimering av total batterivekt samt effektbehov per 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.

Hver natt kan det legges inn et lengre ladeopphold i en av kaiene på 30 minutter, da pågangen trolig er lav.

En viktig del av konkurransen er rapporten. Her er informasjon om hva den bør inneholde og hvordan den skal sendes inn. Vi ønsker at lærerne sender inn rapportene.

Det vil komme lenke til innlevering av rapporten og bilde(r) her fra begynnelsen av januar.

Hva rapporten må inneholde

  • Forsiden på rapporten skal ha:
    - Et passende forsidebilde
    - Navn på gruppedeltakerne
    - Navn på båten 
    - Skolens navn
    - År
  • Formatet på rapporten må være i PDF. Word godkjennes ikke! Ved forsinket innlevering av rapporten, vil det bli 2 poeng i trekk per dag på overtid.
  • Rapporten må
    - dokumentere hva dere har gjort
    - hva dere har ønsket å undersøke 
    - presentere resultater og
    - diskutere funnene.
  • Rapporten vil bli gjennomgått av juryen, en gruppe eksperter innen elektronikk og teknologi. 
  • Juryen vil ta en samtale om prosjektet med hvert lag på konkurransedagen. 

Leveringsfrist 

Lærerne skal sende inn elevenes rapporter. Leveringsfrist for rapporten er innen utgangen av mandag 21. februar.     

Dokumentasjon av prosessen og gruppebilder

Nytt av i år er at vi også ønsker at det sendes inn

  1. Godkjent(e) lagbilde(r).
  2. Bilde av bilde av båt/vindturbin/havbøye eller annen konstruksjon sendes sammen med rapporten, men separat. (Helt i orden om bildet også brukes i rapporten.)
  3. En kort film om prosessen med å lage enten skipet, vindturbinen, havbøya eller det man har laget i åpen klasse. Maks 20 sek.

Dette vil brukes til en åpningsfilm om alle lagene på konkurransedagen og i profileringen av Ocean Space Race.          

Hvordan skjer innleveringen

  • Rapport og lagbilder skal lastes opp av læreren på et nettskjema.
  • Når det gjelder film vil den ansvarlige læreren bli invitert inn i en Dropbox-mappe eller kan sende via WeTransfer til live.oftedahl@ntnu.no. 

NB: Bildene og rapporten må merkes med gruppenummer, konkurranseklasse og skolenavn. Eksempelvis: 9.vindtubin.Skienvgs. 

Er rapporten større enn 30 MB må den sendes til hillevi.strand@ntnu.no.

Dette prosjektet er beregnet på elever i videregående skole med Teknologi og forskningslære på læreplanen.

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 90 cm.
  • Utformes i "hard" isopor.
  • Ha areal til å frakte minst 150PBE (Personbilenheter). Under testing i Havbassenget skal 25 fyrstikkesker brukes (Nittedals "Større Fyrstikker"), som har et areal på ca. 40 cm2, som tilsvarer 40 m2 i fullskala. Disse kan ikke stables i høyden eller på høykant så 1000 cm2 må være tilgjengelig dekksareal på modellen. Hver eske vil veie 16 g, 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), en motor av type Dualsky ECO 2216C 980KV eller en motor av type Dualsky ECO 2316 C-980KV en propell av type 29 mm plast 2-bladet RM4
  • 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.
  • 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.   

 

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 Thor-Erik Brudvik tlf. +47 33 37 80 00. Han kjenner prosjektet og gir dere minst 10 % rabatt.

For dere som har utstyr fra før så er det ingen forandringer her. Ta kontakt om dere lurer på noe angående utstyr. Alle påmeldte skoler vil få tilsendt riktig propell og motor via posten.

Under konkurransedagen vil gruppene 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 = 2 cm (i modellskala). Krengeprøven blir utført ved å sette på en last som gir et krengende moment.
  • 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 (maks 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. Bestemme hoveddimensjoner: Tabell med dimensjoner og deplasement. Blokkoeffsienten (Cb) må inngå. Beregning av dypgang og måling ved testing i basseng.
    3. Stabilitet: Resultat fra krengeprøve (minst KM og GM) og måling av rullperiode.
    4. Linjetegninger (profil/oppriss, vannlinjeplan og spanteriss), pluss oversiktsbilde av ferga.
    5. Reiseplanlegging: Valg av rutestrekning, samt vurdering av strømnettet og positive og negative sider ved strømproduksjon.
    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 (fordeler og ulemper skal inkluderes).
    8.  Kort beskrivelse av byggeprosessen (maks tre sider med tekst og bilder).
    9. Presentasjon og referanser: Orden; innholdsliste, fine bilder, figurer og tabeller, ryddig bruk av formler og tall.
    10. Faglig kvalitet i konklusjoner og beslutninger, gjenspeiling av interesse og engasjement.

Tips om rapporten 
Hjelp til rapportskriving finnes på NTNU sine nettsider. 
Tips rapportskriving

  • Særs viktige punkt som må overholdes:
  • Faglig: Kvalitet i konklusjoner og beslutninger og at arbeidet gjenspeiler interesse og engasjement.                                                           
  • 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 før konkurranse 
Modellen vil bli sjekket før konkurranse. Modeller som ikke overholder reglene vil få trekk, eventuelt bli diskvalifisert. Ved for lang båt, vil det bli 5 poeng i trekk pr. cm ekstra lengde.

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

Tips om antenneledning

Pass på at antenneledningen ikke blir våt, i så fall 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.

Fartsprøve

Skipene skal kjøre bassenget på langs (ca. 50m) én vei, hurtigst mulig. I sekretariatet vil det finnes skjermer som viser video av mållinjen. Tidtakingen skjer med en nøyaktighet på 1/10 sekund.

Poenggivning: 20 poeng til raskeste båt, 19,5 til neste osv. 

Manøvreringsprøve

Skipene skal kjøre sikksakk mellom fem bøyer som ligger med to meters mellomrom. Det skal kun kjøres sikksakk frem og rett strekning tilbake. Start- og mållinjen er den samme. 

Poenggivning: 10 poeng til raskeste båt, 9,5 til neste osv. 

Stabilitet/krengeprøve

Skipet plasseres i en testkasse med vann hvor en krengeprøve blir utført og GM blir målt. Målet er å komme nærmest mulig GM = 2 m (i fullskala). Modellene vil bli testet for hvor stor krengning som oppstår ved en gitt lastforskyvning. Testen blir blir gjennomført ved å sette på en last som gir et krengende moment.

Poenggiving: 20 poeng til beste, 19,5 til neste osv. 

Poengtrekk ved vann på dekk: -5 poeng. 

Teknisk sjekk på krengeprøven

I forbindelse med krengeprøven blir det også utført en teknisk sjekk der følgende sjekkes: 

  • Modellens totale lengde (LoA) skal ikke overstige 90 cm. Ved for lang båt vil det trekkes 5 poeng per cm ekstra lengde. 
  • Kontroll av at riktig type propell, motor og batteri er brukt. 
  • Lasten fordelt på 25 stk "Nittedals større fyrstikker" skal ligge på dekk over vannlinjen. Totalvekt av skipet vil veies, og skipet skal veie minst 7kg totalt. 

De fem beste båtene fra de innledende prøvene vil delta i en fartsfinale hvor det konkurreres om ekstra poeng som legges til den totale scoren.

Skipene skal kjøre ned langs bassenget som under fartsprøven, men skal i tillegg runde en bøye ved enden av banen og kjøre tilbake igjen til startstreken.

Poeng­giving: 20 poeng til raskeste båt, 16 til neste osv.

Alle konkurranseklassene vil bli vurdert av juryen på kreativitet og finish.

Juryen vil gå rundt i Havbassenget og se på modellene (både båter, vindmøller, havmåling og åpen klasse) og gi poeng.

Det tildeles opp til 10 poeng basert på hvor godt skipets skrog er konstruert for å ta seg fram i vannet, samt kreativitet i utformingen av overbygg.

I Åpen klasse vil også publikum kunne bidra til scoren ved å stemme fram den konkurransegruppen de mener har kommet opp med den beste ideen eller som har den beste finishen.

Det tildeles også her 10 poeng, der både juryens og publikums stemmer vil bidra til å avgjøre scoren.

Konkurransegjennomføring skipsdesigneren

Konkurransegjennomføring skipsdesigneren

I Skipsdesigneren skal modellene gjennom tre tester: fart, manøvrering og stabilitet. Det vil bli gitt maks 20 poeng for fart og stabilitet og 10 poeng for manøvrering. 

Fart og manøvrering vil foregå i Havbassenget, mens stabilitet vil foregå i et testkar ved siden av førstehjelpsstasjonen. 

I Havbassenget vil det være en heatsjef, en heatassistent og fire tidtakere for hvert heat.

Deltakerne får beskjed om når de skal starte, enten fra speaker eller fra heatsjef som signaliseres ved bruk av flagg.

Etter fartstesten flyttes båtmodellene over til manøvreringstesten.

Ved tekniske problemer

Modellene får bare ett forsøk på å kjøre farts- og manøvreringsprøve, men dersom dere opplever større tekniske problemer underveis (stopper helt opp eller ikke starter), får gruppen en ny sjanse helt på slutten av konkurransen.

Det er heatsjefen som har siste ordet.