Als je op het punt staat te vallen tijdens het fietsen, je stuurt in de richting van de val zonder het zelf te beseffen. Deze correctie kan worden verklaard aan de hand van de principes van de natuurkunde; je steunt, d.w.z. de wielen, door het zwaartepunt in evenwicht blijven. Nutsvoorzieningen, voor de allereerste keer, het is ook wetenschappelijk bewezen dat dit principe van fietsstabiliteit ook kan worden gebruikt om de stabiliteit van een draagvleugelboot te behouden, zoals de TU Delft Solar Boat. De studenten publiceerden onlangs hun bevindingen in het Naval Engineers Journal, een wetenschappelijk tijdschrift uitgegeven door de American Society of Naval Engineers.

Wiskundig model

Folies (of stutten) zijn kleine vleugels onder een boot, die, mits de boot met voldoende snelheid vaart, kan de romp op dezelfde manier uit het water tillen als de vleugels van een vliegtuig de romp van een vliegtuig de lucht in tillen. Wetenschappers en onderzoekers worstelen al jaren met de uitdaging om de stabiliteit van 'vliegende boten' te verbeteren. Studenten Gijsbert van Marrewijk en Johan Schonebaum zijn al gegrepen door dit fenomeen sinds ze in 2013 lid waren van het TU Delft Solar Boat Team. het water zou stabiel blijven zoals we rechtop blijven op een fiets, ", zegt Marrewijk. Experimenteren met de TU Delft Solar Boat 2016, ontworpen en gebouwd door studenten van de TU Delft onder begeleiding van fietsonderzoeker Arend Schwab, ze toonden aan dat de draagvleugelboot inderdaad tijdens de vlucht rechtop kan worden gehouden met behulp van het principe van in de val sturen.

Tijdens deze experimenten, de piloot stuurde in de richting van de val en de leerlingen registreerden zaken als snelheid, hoogte en rolhoek." Omdat het sturen en rechtop houden van een draagvleugelboot veel moeilijker is dan fietsen, de piloot kreeg een intensieve training van de studenten van het Solar Boat-team, " legt Schonebaum uit. Maar een boot is geen fiets; in plaats van draaiende wielen heeft hij kleine vleugeltjes onder het wateroppervlak. Om nog maar te zwijgen van het feit dat het gewicht anders wordt verdeeld en gedragen. "Het is buitengewoon moeilijk voor een draagvleugelbootpiloot om gewoon direct het water in, daarom hebben we een computersimulator ontwikkeld om de piloot vooraf te laten oefenen." In deze trainingstool is het gevalideerde wiskundige model ingebouwd. de teams kunnen dit model gebruiken om vooraf de stabiliteit van nieuwe zonnebootontwerpen te berekenen." Voordat we dit model ontwikkelden, we zouden pas ontdekken dat de boot niet stabiel genoeg was als we hem eenmaal op het water hadden. Deze simulator zal toekomstige Solar Boat-teams waarschijnlijk veel onnodige bouwuren en frustratie besparen, ", zegt Schonebaum. Het onderzoek is al toegepast bij het ontwerp van de zonneboot van dit jaar. Het team heeft op basis van deze onderzoeksresultaten het stuursysteem uitgebreid, wat betekent dat de boot nu met een hogere snelheid en met een kleinere draaicirkel kan draaien.

Eenmaal op het water, Al snel werd duidelijk dat het lage gewicht van de TU Delft Solar Boat 2016 (100 kg) in combinatie met het innovatieve stuurmechanisme ervoor zorgde dat de boot topsnelheden tot 55 km/u kon halen. met deze snelheid won het TU Delft Solar Boat Team twee zilveren medailles; bij de wereldkampioenschappen zonneboten in Friesland en bij de Monte Carlo Cup in Monaco. Maar dit is de eerste keer dat er wetenschappelijk bewijs is om dit stabiliteitsmechanisme te ondersteunen. "Het is fantastisch dat deze studenten met dit onderzoekspaper hebben kunnen aantonen dat een piloot een boot kan besturen zoals wij fietsen, ", zegt Schwab. "En het gebeurt niet elke dag dat onderzoek van masterstudenten in een wetenschappelijk tijdschrift wordt gepubliceerd."

"Gepubliceerd worden is geweldig, natuurlijk, maar belangrijker, deze nieuwe kennis over hoe hydrofoil-technologie werkt, kan nu ook worden gebruikt om de scheepvaart in de toekomst duurzamer te maken, " zegt Marrewijk. Traditionele boten hadden altijd meerdere folies nodig om de boot uit het water te tillen zonder uit balans te raken. "Net zoals stabilisatoren een fiets rechtop houden als kinderen leren rijden, " legt Marrewijk uit. Een boot die op deze nieuwe manier uit het water wordt getild, heeft minder foils nodig en heeft daardoor minder waterweerstand, wat het zeilen veel zuiniger maakt." " volgens Marrewijk. "Vervolgonderzoek is nodig om uit te vinden hoeveel zuiniger dat zou kunnen zijn voor een grotere boot, maar we verwachten dat scheepsbouwbedrijven zeker geïnteresseerd zullen zijn in dit principe om draagvleugelboten tijdens de vlucht rechtop te houden."