De Monaco Energy Boat Challenge prikkelt de verbeeldingskracht van jonge ingenieurs. Doel: alternatieve voortstuwingssystemen ontwikkelen op schone energiebronnen. Ook de Universiteit Antwerpen is in de race met haar Solar Boat. VIRO kijkt over de schouders mee.
Solar Boat teamleider Seppe van den Broeck en eerstejaars teamlid Cédric van Sweefeldt kijken terug op een mooie zomer. In de Solar Class behaalde de boot uit Antwerpen voor de tweede keer de zesde plek: de beste klassering sinds de eerste deelname in 2017. “In de klasse waarin we meedoen gaat het om de complete boot. Zowel de romp als het voorstuwingssysteem worden beoordeeld. Je kunt ook inschrijven op separate klassen. Een aantal teams dat normaal gesproken vóór ons eindigt kwam nu achter ons door problemen. Daar hebben we de hoge klassering ook aan te danken.” Mede dankzij hun keuze voor een nieuw type boot, waarover straks meer. Want wat de studenten uit Antwerpen betreft is de kous hiermee niet af. Een nog betere klassering lijkt haalbaar.
De UA en VIRO
Bij onze meeting met Seppe en Cédric is ook Jos Duelen aangeschoven. Jos is Analysis Engineer bij VIRO. “In België is VIRO vorig jaar verhuisd naar Herentals. Een goede band met de Universiteit van Antwerpen geeft ons meer bekendheid in de regio bij de toekomstige ingenieurs. Dat willen we niet alleen bereiken door VIRO te presenteren op beurzen en dergelijke, maar ook door de studenten daadwerkelijk te helpen. Waarmee kunnen we een steentje bijdragen?” Jos is zelf afgestudeerd aan de Universiteit Antwerpen. Hij had nog connecties met het laboratorium van de universiteit en wist van het bestaan van de solar boat. “De ontwikkeling van de boot heeft veel raakvlakken met wat VIRO doet. Vandaar dat we het project sinds dit jaar sponsoren.”
Master thesissen
In eerste instantie werd gekeken of VIRO binnen het solar boat project één meer of masterthesissen van studenten kon begeleiden. Dat bleek niet direct het geval. Maar: “Dit jaar begeleiden we Seppe en Cédric voor hun masterthesissen. Daarvóór stonden we meteen open voor vragen en gaven we tips en tricks. Hoe kunnen jullie de ontwikkeling van de solar boat het beste aanpakken? Waar zouden wij naar kijken en waarnaar niet? Verder heeft CFD een belangrijke rol, Computational Fluid Dynamics: de manier om vloeistofstromingen te onderzoeken en te stimuleren. Dat is ook de reden waarom ik aansluit als Analysis Engineer. In het verleden beoordeelde ik voor het solar boat team als jurylid ook al thesissen over dit of een soortgelijk onderwerp.”
Robuust en hydrodynamisch
Tot voor corona deed de Universiteit Antwerpen mee aan de solar race met een trimaran. In 2022 was dat voor het eerst een monohull. “De romp is compleet anders. Hydrodynamischer, echt gemaakt om door de golven te klieven. De materialisatie is niet veranderd. Dat is nog altijd een koolstofvezelcomposiet, hoewel het type koolstof wel is gewijzigd.” Seppe en Cédric denken niet dat de hydrodynamica de doorslag gaf voor hun hoge ranking: ”Dat was voornamelijk de betrouwbaarheid. Veel teams hadden last van schade of onderdelen die niet werkten. Onze boot is heel robuust gemaakt. Er ging niets kapot. Het is simpel: om hoog te finishen moet je wel eerst de finish halen.”
Vliegen op hydrofoils
In Monaco richtte Seppe zich voornamelijk op de bewaking van het stuursysteem. Daarvoor lopen twee staalkabels door de boot die soms uitrekken. Het is essentieel om dit alert te onderhouden. Voor zijn masterthesis heeft Seppe iets anders onderhanden: de sturing van de hydrofoils. “Zeg maar draagvleugels. Een constructie onder water die door zijn vorm opwaartse druk genereert als je snelheid maakt. Hierdoor kun je de boot boven het wateroppervlak tillen voor de minimale weerstand. Je vliegt dan als het ware over het water.” De draagvleugels zijn manoeuvreerbaar gemonteerd aan de boot. “We gaan dit jaar werken met een mechanisch systeem met twee tasters op het water. De tasters voelen waar de golven zijn en sturen zo de invalshoek van de vleugels. In de toekomst willen we dit elektronisch doen. Je krijgt dan net als een vliegtuig een flight controller die de vleugels automatisch inregelt.”
“Je vliegt over het water met een flight controller die de vleugels automatisch regelt.”
Stuurgedrag
Cédric maakt sinds deze zomer deel uit van het team. Hij ontfermt zich over de aandrijving, de aanpassing van het stuursysteem en hij ontwerpt de bevestiging van de achterste foil. “Het vorige team had de montage van de aandrijving aangepast. Daarvan moesten nog een paar onderdelen worden bijgewerkt. Ik heb ook het stuursysteem aangepast, zodat we onder alle omstandigheden zo licht mogelijk kunnen blijven sturen.” De motor hangt ook aan het roer. Bij het gas geven wordt het roer naar de voorkant van de boot getrokken. Dit oefent veel kracht uit op de lagers en de bussen die het roer vastklemmen. Cédric: “De stuurkabels kwamen dwars op het roer aan. We hebben ze nu in de lengterichting van de boot gelegd; in dezelfde richting als de krachten van de motor en de propeller. Zo wordt minder kracht uitgeoefend op de lager-inrichting, waardoor het stuurgedrag consistenter en vlotter is.”
In stappen naar de top
Naast de aandrijving en de sturing houdt Cédric zich ook bezig met de bevestiging en aansturing van de hydrofoils. De volgende Monaco Energy Boat Challenge vindt plaats van 3 tot 8 juli 2023. Gaan we dan zien hoe de plannen uitpakken die we nu besproken hebben? Cédric: “Waarschijnlijk niet. We moeten nu in één jaar een volledig hydrofoilsysteem maken. Daarna gaan we onder meer nog onderzoeken hoe we de flight controller kunnen aansturen. Dat lukt allemaal niet voor volgend jaar.” Seppe: “Vier van de teams die vóór ons zijn geëindigd hadden hydrofoils. Voor ons is de winst in efficiency naar schatting zo’n 70 procent, een enorme stap vooruit dus. Dat moet eerst goed gebeuren als we de top willen halen!”