När du håller på att ramla när du cyklar, du styr in i fallriktningen utan att ens inse det. Denna korrigering kan förklaras med hjälp av fysikens principer; ditt stöd, dvs hjulen, förbli i balans på grund av tyngdpunkten. Nu, för första gången, det har också bevisats vetenskapligt att denna princip om cykelstabilitet också kan användas för att upprätthålla stabiliteten hos en bärplansbåt, som TU Delft Solar Boat. Studenterna publicerade nyligen sina resultat i Naval Engineers Journal, en akademisk tidskrift publicerad av American Society of Naval Engineers.

Matematisk modell

Folier (eller strävor) är små vingar under en båt, som, förutsatt att båten färdas med tillräcklig hastighet, kan höja skrovet ur vattnet på samma sätt som ett flygplans vingar lyfter upp skrovet på ett flygplan i luften. Forskare och forskare har kämpat med utmaningen att förbättra stabiliteten hos "flygbåtar" i många år. Studenterna Gijsbert van Marrewijk och Johan Schonebaum har gripits av detta fenomen ända sedan de var medlemmar i TU Delft Solar Boat Team 2013." vattnet skulle förbli stabilt på samma sätt som vi stannar upprätt på en cykel, " säger Marrewijk. Experimenterar med 2016 TU Delft Solar Boat, designad och byggd av TU Delft-studenter under ledning av cykelforskaren Arend Schwab, de visade att bärplansbåten verkligen kan hållas upprätt under flygning med hjälp av principen att styra in i fallet.

Under dessa experiment, piloten styrde in i fallriktningen och eleverna registrerade saker som hastighet, höjd och rullningsvinkel." Eftersom att styra och hålla en bärplan upprätt är mycket svårare än att cykla, piloten fick intensiv träning av eleverna i Solar Boat-teamet, " förklarar Schonebaum. Men en båt är inte en cykel; istället för roterande hjul har den små folier under vattenytan. För att inte tala om det faktum att vikten fördelas och bärs på olika sätt." Det är extremt svårt för en bärplanspilot att ta helt enkelt till vattnet direkt, Det är därför vi utvecklade en datorsimulator för att göra det möjligt för piloten att öva i förväg." Den validerade matematiska modellen byggdes in i detta träningsverktyg. Från och med nu, teamen kommer att kunna använda den här modellen för att beräkna stabiliteten hos nya solbåtskonstruktioner i förväg." Innan vi utvecklade den här modellen, vi skulle bara få reda på att båten inte var tillräckligt stabil när vi kom upp på vattnet. Denna simulator kommer förmodligen att spara framtida Solar Boat-team många onödiga timmar av byggande och frustration, " säger Schonebaum. Forskningen har redan tagits i bruk i designen av årets solbåt. Teamet har utökat styrsystemet baserat på dessa forskningsresultat, vilket gör att båten nu kan svänga i högre hastighet och med en mindre vändcirkel.

Väl ute på vattnet, det stod snart klart att den låga vikten på 2016 TU Delft Solar Boat (100 kg) i kombination med den innovativa styrmekanismen gjorde att båten kunde uppnå topphastigheter på upp till 55 km/h. Under 2016, denna hastighet vann TU Delft Solar Boat Team två silvermedaljer; vid solbåts-VM i Friesland och vid Monte Carlo Cup i Monaco. Men det här är första gången det har funnits några vetenskapliga bevis för att stödja denna stabilitetsmekanism." Det är fantastiskt att dessa studenter har kunnat visa med detta forskningsdokument att en pilot kan segla en båt ungefär som vi cyklar, " säger Schwab. Och det är inte varje dag som forskning utförd av masterstudenter publiceras i en akademisk tidskrift."

"Att bli publicerad är fantastiskt, självklart, men ännu viktigare, denna nya kunskap om hur bärplanstekniken fungerar kan nu också användas för att göra sjöfarten mer hållbar i framtiden, " säger Marrewijk. Traditionella båtar behövde alltid flera folier för att lyfta upp båten ur vattnet utan att tappa balansen. "Precis som stabilisatorer håller en cykel upprätt när barn lär sig att cykla, " förklarar Marrewijk. En båt som lyfts upp ur vattnet på detta nya sätt behöver färre folier och har därför mindre vattenmotstånd, vilket gör segling mycket mer ekonomisk." Det här motståndet kan jämföras med det hos en mänsklig hand som glider genom vattnet, " enligt Marrewijk. "Det behövs uppföljningsforskning för att ta reda på exakt hur mycket mer ekonomiskt det skulle kunna vara för en större båt, men vi förväntar oss att varvsföretag säkert kommer att vara intresserade av denna princip för att hålla bärplansbåtar upprätt under flygning."