Design och konstruktion av självreglerande foilande båt

Abstract

Syftet med detta kandidatarbete var att utveckla och utvärdera en prototyp av en foilande båt, även kallad bärplansbåt, med fokus på aktiv stabilisering och syste mintegration. Bärplansteknik utvecklades redan under tidigt 1900-tal, men begränsades länge av otillräckliga material och styrsystem. Med framsteg inom kompositmaterial, sensor teknik och reglerteori har tekniken åter blivit aktuell, särskilt inom tävlingssegling och elektrifierad sjötransport. Genom att lyfta skrovet ur vattnet reduceras den våta ytan och därmed det hydrodynamiska motståndet kraftigt, vilket möjliggör betydande energieffektiviseringar och gör tekniken relevant för eldrivna fartyg. Den utvecklade prototypen består av tre huvudsakliga delsystem: en foilkonfigura tion, ett elektriskt framdrivningssystem samt ett reglersystem. Skrovet utgörs av en modifierad wingfoil-bräda med en längd på cirka 1,5 meter. Foilen består av en huvudvinge som genererar huvuddelen av lyftkraften samt en bakre stabiliserande vinge. Regleringen implementeras med ett autopilotsystem baserat på ArduPilot, vilket möjliggör aktiv styrning av flyghöjd och dynamik. Under designprocessen genomfördes tester i olika miljöer. Resultaten visade att sy stemet kan uppnå fullt lyft, vilket bekräftar dimensioneringen av foil och fram drivning. Stabil självreglering uppnåddes dock inte, främst på grund av störningar kopplade till elektriska komponenter och kablage i vattenmiljö. Den viktigaste förbättringsåtgärden för framtida arbete är därför ökad robusthet i elektronik och signalöverföring i marina miljöer, där inträngande vatten, elektro magnetiska störningar och signalförluster måste hanteras systematiskt.