Samstag, 20. Oktober 2018

Erinnerungen an die dänische Südsee

Der Sommer muss in Südfünen herrlich gewesen sein, aber zu dieser Zeit war ich noch Rekonvaleszent. So mussten wir uns mit September und Oktober begnügen. Um eins voraus zu schicken: Als wir wieder nach Hause fuhren, war das Wetter wieder herrlich.

Angekommen in Ballen




Begrüßungswetter 
Dazwischen, naja. Jede Menge Wind. Die Silverrudder-Regatta - einhand rund um Fünen - musste wegen Starkwind um einen Tag verschoben werden und ging dann immer noch als "Demolition Derby" in die Annalen ein. Von etwa 450 angemeldeten Seglern gingen nur etwas über 100 Segler an den Start, und die hatten einen Mastbruch, zerrissene Segel und Grundberührungen zu beklagen. Kein gutes Wetter für Anfänger also.


Kräftig Wind bei der Silverrudder 2018
Das wir Anfänger sind, bekamen wir besonders im Hafen zu spüren. Multihulls sind windempfindlicher als Einrumpfboote und anders als Katamarane, die sich mit zwei Motoren hervorragend manövrieren lassen, macht bei Trimaranen der Wind mit dem Vorschiff was er will. Nachdem wir darauf gekommen sind, haben wir später die meisten Manöver rückwärts oder unter Zuhilfenahme von Leinen ausgeführt! Der Einbau eines Bugstrahlruders ist ernsthaft in Erwägung.

Motor-Pinnen-Kupplung. Über eine Nylonstange laufen Pinne und Motor synchron.
Da die Stange flexibel ist, kann immer noch der Motor hochgekippt werden.
Bei Bedarf, z.B. um den Motor ganz quer zu stellen, kann die Verbindung rasch gelöst werden.
 Bei Windstille alles kein Problem. Bei diesen Manövern zeigte die Anzeige des 4kW Torqeedo-Motors einen Leistungsbedarf von 50-100 Watt. Da würde sogar der Beibootmotor dicke reichen.

Kiri am Steg.






Auf Marschfahrt werden 700-1500 Watt verbraucht. Ein Ausflug nach Avernakø an einem windstillen Tag schlug mit etwas 27% der Batteriekapazität zu Buche (insgesamt ca. 12 nm).

Am Strand. Schwert, Ruder und Motor sind hochgeklappt,
die Hosenbeine hochgezogen, und schon ist man an Land.
 Segeln geht auch. Nachdem unser Vorsegel wieder repariert war, waren wir tatsächlich Segeln. Das Vorsegel hatte der Sturm zerzaust, und zwar im Hafen! Es war wohl nicht ganz ordentlich auf der Rolleinrichtung aufgewickelt, der Sturm fuhr herein und kam mit den Segellatten nicht klar. Resultat: ausgerissene Lattentaschen. Repariert wurde das Segel dann schnell und gut von DK Sails in Rudköping.
 Und das Segeln war denn auch ganz schön. Es wäre noch schöner gewesen, wenn das Boot nicht extrem luvgierig gewesen wäre. Ständig versuchte Kiri, sich in den Wind zu drehen. Die Erklärung fanden wir am Tag danach beim Strandbesuch auf Avernakø: als wir das Schwert hochziehen wollten, war es schon oben. Die Leine zum Herablassen des Schwerts war nicht belegt und so war das Schwert unbemerkt von uns bereits im Hafen zurück in den Schwertkasten geschwommen (es ist leichter als Wasser). Aber dieser Trip stand ja auch unter dem Motto: lerne dein Boot kennen.

Teatime
Die Elektrik sollten wir auch noch kennenlernen. Bei der Heimfahrt von Avernakø nach Ballen unter Motor wollte ich einen Tee machen. Schaltete also den Kochplatte an. Guckte interessehalber mal auf den Batteriemonitor: 66A, nicht gerade viel. Plötzlich war jedoch die Kochplatte und der Motor aus - die Sicherung ist geflogen. Da es sich um eine Automatiksicherung handelt, konnte ich sie nach ein paar Sekunden wieder hereindrücken und wir kochten erst einmal Tee und fuhren dann weiter.
Trotzdem: Die Sicherung hat einen Nennwert von 250A. Bei 66A auszulösen ist eine Frechheit, deshalb wird dieses Teil ausgetauscht.

Sonnenuntergang auf See - diesmal kommen wir im Dunkeln in Ballen an.

 Tja, und dann gingen die Ferien auch schon wieder zu Ende. Die letzten zwei Tage vergingen mit Mastlegen, Kranen (bei der Ankunft hatten wir das Boot geslippt), Ausleger und Beams abbauen und alles auf dem Trailer verstauen. Auf der Heimfahrt hat uns dann kurz vor Vesteråby auch noch ein Reifenplatzer am Trailer erwischt. Weil es nach der Reparatur für die Fähre zu spät war, fuhren wir diesmal über die Brücke über den Kleinen Belt nach Jütland, übernachteten bei Dannewerk kurz hinter der deutschen Grenze und kamen am Sonntag erst ziemlich spät zu Hause an.


On our way home...

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Sonntag, 1. Juli 2018

Anstatt Segeln

Nachdem mir meine Gesundheit einen Strich durch die Rechnung gemacht hat und es diesen Sommer mit Segeln erstmal nichts ist, nutze ich die Zeit, um noch einige unerledigte Projekte für Kiri zu erledigen.
Eines davon ist das Mastsubsystem. Das besteht aus einem Windmesser und einem Sensor für den Mastwinkel, denn unser Mast ist drehbar gelagert. Der Windmesser, der auf der Mastspitze montiert ist, liefert natürlich die Windrichtung relativ zum Mast. Um die Windrichtung relativ zum Boot zu erhalten, muss der Mastwinkel noch zur gemessenen Windrichtung addiert werden.
Den Windmesser hatte ich schon vor einiger Zeit aus den USA bestellt. Er ist sehr einfach aufgebaut. Für die Messung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung besitzt er nur zwei Reed-Relais. Die Frequenz der Impulse ergibt die Windgeschwindigkeit und die Phasenverschiebung zwischen den beiden Relais die Windrichtung.

Windmesser von Peet Bros..
Um diese Impulse in NMEA-Nachrichten umzuwandeln, ist etwas Intelligenz nötig. Die wird in Form eines Arduino Nano bereitgestellt. Der Anschluß an den Schiffsserver erfolgt über ein 5m langes USB-Kabel, das sowohl die Stromversorgung als auch die Kommunikation besorgt.
Die "CPU" des Mastsubsystems mit Überspannungsschutz, Tiefpassfilter und Entkopplungskondensatoren.
Die Wahl fiel auf den Arduino, weil bereits ein anderer Segler damit und mit dem Windmesser von Peet Bros. eine Lösung für ein Windinstrument entwickelt hatte. Nachdem ich $15 per PayPal auf sein Konto eingezahlt hatte, war am nächsten Tag der Quellcode per Email da. 
Natürlich musste ich wegen des drehbaren Mastes den Code noch modifizieren. Winkelsensoren für Masten gibt es wenige am Markt, und was ich gesehen habe, ist teuer und gefällt mir nicht. Meine Lösung sieht wie folgt aus:
  • In den Mastfuß wurde ein Neodym-Scheibenmagnet von 10mm Durchmesser integriert. Der Magnet ist nicht axial sondern diametral magnetisiert. Damit liegt die Nord-Südpol-Richtung des Magneten quer zum Mast und kann so als Indikator für die Mastdrehung verwendet werden.

Das untere Ende des Masts. In der Mitte des Edelstahlfußes erkennt man schwach den Magneten.
  •  Auf der Trägerplatte für den Mast befindet sich ein Kugelkopf, auf dem der Mast rotieren kann. In diesen Kugelkopf wurde eine 7mm-Bohrung eingebracht, die auch durch die Trägerplatte und das Deck geht. In diese Bohrung wird der Sensor samt Zuleitung eingeklebt.
Die Mastaufnahme mit Loch für den Winkelsensor

  • Bei dem Sensor handelt es sich um einen Hall-Sensor mit integrierter Treiberelektronik. Eigentlich enthält der Chip zwei Hallsensoren, die im Winkel von 45° gegeneinander verdreht sind. Dadurch liefert der eine Sensor den Sinuswert des Winkels zum Magneten, der andere den Cosinuswert. Bei dem Chip handelt es sich um einen ADA4571, der in der Diagonalen 6,5 mm groß ist, und so gut in das Loch passt. Die Sinus- und Cosinuswerte werden als analoge Spannungen zur Verfügung gestellt, die von den Analogeingängen des Arduino digitalisiert werden können.
    Ich hatte es vorher mit einem noch kleineren Chip versucht, einem AAT001-10E. Bei sechs Anschlüssen auf 2,5x2,5mm Kantenlänge versagten allerdings meine Lötkünste.
ADA4571 mit angelöteter Zuleitung.
 Entsprechend habe ich dann den Code für den Arduino modifiziert. Jede halbe Sekunde misst der Arduino nun die Sinus- und Cosinuswerte des Winkelsensors und ermittelt daraus den Mastwinkel, der dann zu der berechneten Windrichtung hinzugezählt wird.
Natürlich muss das Ganze auch kalibriert werden, um Toleranzen in den beiden Hall-Sensoren und den Analog-Digital-Wandlern auszubügeln. Das lässt sich allerdings bequem am Schreibtisch erledigen, indem man einen gleichartigen Magneten vor dem Sensor rotieren lässt und die Minima und Maxima der Sinus- und Cosinusspannungen ermittelt.
Nach Einbau in das Boot müssen noch die Offsets eingestellt werden, denn es ist kaum anzunehmen, dass sowohl Mastsensor, als auch Magnet und Windmesser winkelgenau montiert wurden. Beim Offset für den Mast erfolgt ein entsprechendes Kommando an den Arduino, dann wird der Mast in neutrale Position gedreht, anschließend erfolgt ein weiteres Kommando. Der gemessene Winkel wird im nichtflüchtigen Speicher festgehalten und gilt fürderhin als Offset. Beim Offset für den Windmesser wird dem Arduino ein expliziter Winkelwert übermittelt. All das kann vom Schiffserver aus über eine Terminal-App erfolgen.
 Soweit funktioniert das alles schon recht gut. Bin nun gespannt, wie es sich in der Praxis bewährt.



Sonntag, 27. Mai 2018

Der Strom fließt...

15 Panels zu je 60 Watt sorgen für ordentlich Power.
Wie man sieht, sind die Solardecks inzwischen bestückt. Die noch vorhandenen Solardecks wurden verbreitert, um den Panels genügend Platz zu bieten. Diese wurden dann mit Montagekleber auf den Decks verklebt, die Kabel wurden zur Rückseite der Decks geführt und dort miteinander verbunden. Aus 15 Panels ergeben sich drei parallelgeschaltete "Strings" mit je fünf Panels. Als Leerlaufspannung wurden etwa 100 Volt gemessen.
Der Anschluss an den Solarlader (BlueSolar MPPT 150/35 von Victron) verlief völlig problemlos. Die Einheit lässt sich mittels Smartphone konfigurieren und überwachen. 
Natürlich hat uns interessiert, was die Anlage real leistet. Der einzige Tag, an dem die Anlage den ganzen Tag lief, bevor die Batterie wieder voll war, war ziemlich trüb. Trotzdem kamen 2,61 kWh zusammen. Das ist mehr als wir auf dem Wasser an einem durchschnittlichen Tag benötigen - mit elektrischer Küche und elektrischem Antrieb. Die nur noch zu einem Drittel geladene Batterie war nach insgesamt zwei Ladetagen wieder voll.

Das zweite, was angepackt wurde, war die Beschichtung der Seitenwände im Innenraum. Im letzten Jahr hatte ich ein Gemisch aus Styroporkügelchen und Weißleim ausprobiert. Die Meinungen darüber gingen auseinander, aber mir gefiel's. Doch leider hat diese Beschichtung den Winter nicht heil überstanden. Risse und sich ablösende Fetzen...

Feuchtigkeit und Frost haben der Styropor-Wandbeschichtung zugesetzt
Da sich die an den Schotts angebrachte textile Wandbespannung aus Mikrofaser aber umso besser geschlagen hat, fiel die Entscheidung, auch an den Seitenwänden ein Textil einzusetzen.Die Styroporbeschichtung wurde abgekratzt und ein heller Mikrofaserpolsterstoff mit Sprühkleber aufgebracht.


Und so sieht's jetzt aus


Dienstag, 20. März 2018

Solar zum Dritten

Inzwischen nimmt das Solardeck für Kiri konkretere Formen an. Im letzten Post war noch von acht 100W Solarmodulen die Rede. Allerdings mit leichtem Bauchweh. Diese Solarmodule sind auf 12V-Systeme ausgelegt. Für unser 48V-System müssten wir also jeweils vier Panels hintereinander schalten, die zwei sich ergebenden Stränge dann parallel.
Damit würden wir am unteren Rand des für den Laderegler vorgeschriebenen Spannungsbereichs liegen. Zum Einsatz kommt auf Kiri ein BlueSolar MPPT 150/35 von Victron. Für diesen Regler wird bei einer 48V-Batterie eine Untergrenze von 144 Zellen und eine Obergrenze von 216 Zellen empfohlen.
Ein 100W-Modul hat 35-36 Zellen. Viermal hintereinander ergibt 140-144 Zellen. Also ziemlich knapp.
Glücklicherweise haben wir nun ein 60W-Modul gefunden, von dem 15 Exemplare auf das Solardeck passen. Das ergibt 900W Gesamtleistung, 100W mehr als bei der Variante mit den 100W-Panels. Jedes der 60W-Panels besteht aus 18 Zellen, die allerdings in der Mitte durchgeschnitten sind. Die Hälften sind hintereinander geschaltet, so dass wieder die erforderliche Spannung für 12V-Systeme erreicht wird. Schalten wir fünf dieser Panels hintereinander, bekommen wir 180 hintereinander geschaltete Halbzellen, was bequem im vom Victron-Laderegler geforderten Bereich liegt. Wir haben sogar noch Reserven: Sollte ein Panel ausfallen, kann man es überbrücken und die Gesamteinheit funktioniert immer noch. Ein weiterer Vorteil ist, dass wir nun drei parallel geschaltete Stränge bekommen, was etwas toleranter gegenüber Abschattungen sein dürfte.

Nein, kein Containerschiff, sondern das Decklayout der Solarpanels
Inzwischen sind die 15 Panels eingetroffen. Gekauft haben wir sie bei OffGridTec. Es handelt sich um die Marineausführung, bei der ETFE-Folie als Deckschicht verwendet wird. Das Trägermaterial ist eine zwei Millimeter starke Kunststoffplatte. Da die Panels begehbar sein sollen, werden sie auf dem Solardeck flächig aufgeklebt. Die Oberfläche ist geriffelt, so dass man nicht gleich ausrutscht.

Liegeprobe. Ein Panel auf dem abgeschliffenen Solardeck
Sobald es die Temperaturen erlauben, soll es mit dieser Arbeit losgehen.

Sonntag, 4. Februar 2018

Tapetenwechsel

Zeit für einen neuen Post. Allzuviel getan hat sich nicht an Kiri - der Winter ist einfach zu nass.
Bis auf eine Ausnahme: das an den Innenwänden verklebte Furnier wurde durch einen textilen Wandbelag ersetzt. Im letzten Sommer hatte ich ziemlich optimistisch an den geraden Innenwänden Ahornfurnier verklebt. Zum Einsatz kam easiwood von Schorn & Groh - eine dünne Furnierschicht auf Vlies. Einfach zu verarbeiten. Als jedoch das Wetter feucht wurde, warfen sich Blasen auf. Und nach dem Lackieren entsprach die Farbe dann doch nicht ganz dem, was wir uns vorgestellt hatten.

Also wieder runter mit dem Zeug. Aber was als Ersatz? Gegen das auf vielen Yachten eingesetzte Kunstleder habe ich eine Aversion. Warum keine Textilien? Fündig wurden wir bei polstereibedarf-online. Ein strukturierter Mikrofaser-Outdoor-Stoff, weich, feuchtigkeitsunempfindlich und schalldämmend. Der wurde mit einem speziellen Polsterei-Sprühkleber an Stelle des Furniers verklebt, an den Kanten wurde die Klebung noch mit Heißkleber verstärkt. Und so sieht's nun aus:



Textiler Wandbelag am mittleren Schott.
In der Aussparung sollen noch Taschen aus dem gleichen Stoff angebracht werden.

Auch farblich harmoniert der textile Wandbelag ganz gut mit den Polstern
und dem Styropor-Rauhputz an den Seitenwänden.
Ich hatte den Wandbelag bereits im November verklebt. Trotz der feuchten Witterung verhält er sich bis jetzt prima.
Einen Tapetenwechsel gibt es auch in Sachen Solarpanel. Wie schon in früheren Blogs berichtet, haben wir ein doppelschaliges Deck. Auf der unteren Ebene laufen die Leinen, die obere Ebene dient als Solarfläche. Dort hatten wir Solarzellen mit Epoxidharz verklebt. Das hat nicht gut funktioniert: erstens hatten wir Schwierigkeiten mit dem verwendeten Harz, zweitens kam es zu Nebenschlüssen wegen der Kohlefaser im Laminat. Mehr Forschung war nötig.
Inzwischen wissen wir, dass Epoxidharz und Solarzellen keine gute Kombination sind. Zum einen haben das Harz und die Solarzellen verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten, so dass es über die Zeit zwangsläufig zur Delamination kommen muss. Zum anderen vergilbt Epoxidharz im UV-Licht und senkt so den Ertrag der Solarzellen. Vergilbungsfreies Epoxidharz verfügt über UV-Blocker, womit der Solarertrag gleich von vornherein gemindert wird. Das gleiche gilt, wenn man das Epoxidharz mit einem transparenten Lack vor UV-Licht schützt.
Die Expertenmeinung ist ziemlich einhellig: die beste Kombination besteht aus Solarzellen mit Glas. Freilich kommt Glas für uns nicht in Frage. Wir haben gekrümmte Oberflächen, wollen geringes Gewicht und die Panels müssen auch einen Puff vertragen. Also flexible Solarpanels. Die bestehen aus einem Folienaufbau. Die Deckschicht besteht aus ETFE- oder PET-Folie. Zwischen Deckschicht und Solarzelle befindet sich EVA-Folie. Entweder unter Anlegen von Vakuum oder im Autoklaven wird die EVA-Folie zum Schmelzen gebracht und verschweißt so die Deckfolien mit den Zellen.
Die günstigere PET-Folie ist für den maritimen Einsatz jedoch nicht geeignet. Bleibt nur die ETFE-Folie, die auch in der Architektur für die großen Folienbauten eingesetzt wird. ETFE ist schon ein tolles Zeug: lichtdurchlässiger als Glas, langlebig und selbstreinigend. Leider jedoch auch teuer und schwer zu bekommen.
Warum also keine vorgefertigten flexiblen Solarpanels? Das Problem war bisher die Geometrie. Die vorgefertigten Panels waren entweder zu lang oder zu breit - wir hätten nur eine sehr begrenzte Anzahl montieren können, nicht genug für unsere Energiebilanz. Jetzt sind wir jedoch auf die Idee gekommen, das Solardeck zu verbreitern. Bis jetzt war das Solardeck zwischen den beiden Seitenholmen positioniert. Legen wir das Solardeck jedoch 15 mm (die Materialstärke des Solardecks) höher und lassen es die Seitenholme überdecken, gewinnen wir 25 cm in der Breite. Und dann passen acht vorgefertigte 100W-Panels darauf. Das sollte uns reichen. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einem Defekt - und der wird mit ziemlicher Sicherheit passieren - ein einzelnes Panel leicht ausgetauscht werden kann.
Jedenfalls habe ich schon mal die alten Solarzellen mit Trennschleifer und Fächerscheibe vom Solardeck wieder abgefräst.