tausta
- Dutch Dolar Challenge (ent. Dong Energy Solar Challenge) aurinkoveneiden MM-kilpailu järjestetään joka toinen vuosi, kesällä 2016 kuudetta kertaa järjestetty
- Kisaan osallistuu noin 40 joukkuetta eri puolilta maailmaa. Kesällä 2016 joukkueita oli Alankomaista, Belgiasta, Puolasta, Kiinasta, Bahrainista, Indonesiasta, Unkarista, Turkista, Yhdysvalloista, Brasiliasta ja me, Kyamk, Suomesta
- Pääasiassa yliopistojen, ammattikorkeakoulujen mutta myös yritysten omia joukkueita
- Vuonna 2014 järjestettiin Monacossa samoille veneille Solar 1 Monte Carlo Cup, josta on muodostunut jokavuotinen tapahtuma
2012 Kymenlaakson ammattikorkeakoulu osallistui Mikkelin ammattikorkeakoulun kanssa yhteisellä joukkueella B-luokkaan.
2014 kisaan KYAMK suunnitteli ja rakensi täysin uuden veneen vaativimpaan Top-Class luokkaan. Hollannin kisan lisäksi käytiin myös Monacossa.
2016 kisaan ei rakennettu kokonaan uutta venettä vaan palattiin kantosiipien kehittelyn pariin. Joukkueessa oli myös energiatekniikan ja merenkulun opiskelijoita.
2018 kisaan osallistumiseen etsitään yhteistyötahoja
Veneen on suunnitellut ja rakentanut kokonaisuudessaan KYAMK veneteknologian opiskelijat ja henkilökunta.
Kilpailut
Hollannin kilpailussa ajetaan kuuden päivän aikana yhteensä yli 200km matka. Veneet saavat käyttää vain veneen omilla paneeleilla tuotettua energiaa. Kokonaisajaltaan nopein vene voittaa.
Kilpailu on luonteeltaan insinööritaitokilpailu, jossa joukkueet suunnittelevat ja rakentavat mahdollisimman energiatehokkaan veneen.
Monacossa järjestettiin 2014 ”Solar1 Monte Carlo Cup”. Kilpailu järjestettiin Monaco Yacht Clubilla, jossa on 110 vuotta sitten järjestetty ensimmäiset moottorivenekilpailut, nyt kilpaili uusi sukupolvi (”The next generation of motor sports”- Solar1 mainoslause). Kilpailun suojelijana toimi ruhtinas Albert II. Kilpailuista on muodostunut jokavuotinen tapahtuma.
Myös USA:ssa on pitkä perinne ”Solar Splash” aurinkovenekilpailulla mutta siellä ei ole ollut eurooppalaisia venekuntia. Myös Venäjällä on 2014 alkanut innokas aurinkovenekilpailutoiminta mutta kaikki osallistujat ovat tähän asti olleet venäläisiä. Saksassa ja Puolassa on järjestetty pienempiä kilpailuja. Suunnitelmia kilpailun järjestämiseksi Suomessa on tehty mutta asiassa ei olla vielä edetty.
Historia 2012-2016
2012
Kymenlaakson ja Mikkelin ammattikorkeakoulujen yhteinen joukkue oli ensimmäinen suomalainen joukkue kilpailun historiassa. B-luokkaan rakennetulla veneellä saavutettiin kolmas sija. Kilpailuorganisaatio ja muut kilpailijat olivat yllättyneitä uuden haastajan teknisesti korkealaatuisesta ja kilpailukykyisestä veneestä.
2014
2014 Kyamk voitti uudella Top-Class luokan veneellä Hollannissa yhden Endurance-kilpailun ja saavutti kolmannen sijan Kokonaiskilpailussa ja Sprintti Cupissa. Ykkös- ja kakkossijat menivät Hollantilaiselle ”Private Energy Solar Boat -tiimille” joka on yrityksen ammattilaisjoukkue. Kyamk oli paras opiskelijajoukkue.
Heti Hollannin kilpailun jälkeen osallistuttiin vielä Monacossa ensimmäistä kertaa järjestettyyn Solar1 Monte Carlo Cup:iin. Kyamk kutsuttiin kilpailuun ja Solar1 vastasi kustannuksista.
Monacossa voitettiin kirkkaasti merellä ajettu kahden tunnin endurance kisa (”KYAMK won by clear margin with a sleek and stylish boat”- Monaco Yacht Club). Pujottelussa oltiin neljäs ja vaikka sprinttikisa jäi moottorisäätimen vian vuoksi ajamatta, kokonaissijoitus oli Monacossakin kolmas. (samat 1. 2. ja 3. sija kuin Hollannissakin)
2016
Tämän kesän Kilpailu käytiin 2.- 9.7. Kilpailu käynnistyi Amsterdamissa ja päättyi Leeuwardeniin. Kahdeksan päivän aikana ajettiin yli 200 kilometriä. Kisa koostui kolmesta pitkästä etapista (30-60 km), joiden lisäksi järjestettiin sprintti-, nopeus- ja endurance-kilpailuja.
Kyamk kilpaili samalla veneellä kuin 2014 mutta tällä kertaa veneen kantosiivetkin olivat mukana. Siivistä suunniteltiin helposti irrotettavat ja lopulta niitä käytettiin vain muutamalla kilpailuosuudella. Huonossa säässä ja pitkillä kilpailuosuuksillavenettä ajettiin ilman kantosiipiä. Tämä osoittautui hyväksi strategiaksi. Vene selviytyi maaliin kaikilta osuuksilta kelistä riippumatta.
Kyamkin aurinkovene voitti Design Award -palkinnon. Kyamkin joukkue Midnight Sun Finland Solar Boat Team tuli kokonaiskilpailun kolmansiksi vaativimmassa Top-Class luokassa.
Design Award -palkinto jaetaan hyvästä suunnittelusta. Kyamkin vene sai kiitosta hyvän muotoilun lisäksi käytettävyydestä. Palkinnon perusteluissa todetaan, että ”Veneessä yhdistyy aurinkoenergian tehokas hyödyntäminen hyvään veneen suunnitteluun. Vene pärjää hyvin vaihtelevissa kilpailuolosuhteissa ja on nopea, merikelpoinen ja kaunis.”
veneen tekniset tiedot (2014 – 2016 vene)
Vene on hiilikuitukerroslevyä (ns. sandwich rakenne) 3 mm Divinycell vaahdon pinnoilla on 0,2 mm kerros hiilikuitua. 7 m pitkä ja 1,6 m leveä runko painaa alle 30 kg. Veneen kokonaispaino ajokunnossa on alle 120 kg. Vene oli yksi 2014 kisan kevyimmistä.
Veneenrakennus tyhjästä ei olisi onnistunut ilman useiden yhteistyökumppaneiden materiaali- ja työpanoksia. Tuhansia työtunteja vaatinut prosessi oli ikimuistoinen ja opettavainen prosessi.
Veneessä on nyt aurinkopaneeleita yhteensä 1650 W edestä (sääntö sallii 1750 W). Kennojen hyötysuhde ei ollut ihan niin hyvä kuin odotettiin ja siksi jäätiin 100 W:n alle, tila loppui kesken. Paneeleiden hyötysuhde on n.17 %. Paneelit on tehty yhdessä Cencorpin (nyk. Valoe) kanssa. Taustaliitostekniikalla yksikiteisistä piikennoista tehdyt paneelit on liimattu hiilikuituiselle kerroslevylle.
Paneeleiden tehon maksimoimiseen käytetään kuutta MPPT (Maximum Power Point Tracker) säädintä, joilla paneeleista saadaan muuttuvissa olosuhteissa paras mahdollinen latausteho (jos kaikkea ei käytetä ajamiseen).
Kilpailussa sallitaan maksimissaan 1,5 kWh akku (45 Ah 32 V). veneessä on European Batteriesin valmistama Lithium-Rauta-Fosfaatti LiFePO4 akku, jonka jännite on 32 V ja paino n. 12 kg.
Moottori on BLDC (harjaton tasavirtamoottori), moottori kiertää n. 14000 rpm ja potkurille se alennetaan planeettavaihteen avulla 2000 kierrokseen minuutissa. Moottori ja vaihde ovat itse suunnitellussa ja valmistetussa ”podissa” veden alla. ”Azipod” tyylinen vetolaite kääntyy 90 astetta ja sillä ohjataan venettä. Potkuri on vetävä paremman hyötysuhteen saavuttamiseksi.
Moottorista otetaan tällä potkurilla tehoa n. 3-4 kW (Moottorista voisi ottaa tehoa jopa 6-9 kW mutta se ei ole kilpailussa strategisesti järkevää).
Moottori ja vaihde painavat alle 2 kg. Vetolaitteen hyötysuhde on yli 90 % (säädin, moottori ja vaihde)
Potkuri on myös suunniteltu parhaan hyötysuhteen saavuttamiseksi. Nyt kiinni oleva potkuri on koneistettu alumiinista mutta myös pikamallinnettuja (muovisia ja RST) kokeiltiin.
Veneen huippunopeus on n. 40 km/h eli n. 21 solmua.
Veneestä suunniteltiin jo alkujaan kantosiipivenettä. Keväällä 2014 ajettiin koeajoja kantosiivillä ensin sähköisellä säädöllä (kiihtyvyysanturi, ultraäänianturit ja servomoottoreilla kääntyvät siivet) ja sitten vielä parilla eri mekaanisella säädöllä. Koeajoihin käytettävissä ollut aika loppui kesken ja kisaan jouduttiin lähtemään uppoumaveneenä ilman siipiä. Onneksi vene oli suunniteltu toimimaan hyvin myös uppoumatilassa.
Keväällä 2016 palattiin kantosiipien kehityksen pariin. Kokonaan uusien siipien rakentamiseen ei ollut resursseja ja säädönkin osalta päädyttiin testaamaan mekaanisia järjestelmiä. Lentäminen alkoi vähitellen onnistua ja mekaaninen siipien säätökin toimi odotetusti. Kantosiivissä olisi kuitenkin edelleen kehitettävää, jotta toimintaikkunaa saataisiin laajennettua. Nyt hyötysuhde on optimoitu liian tarkasti yhteen toimintapisteeseen, joka on vaikea saavuttaa ja ylläpitää. Erityisesti kiihdytysvaiheessa siivet sakkaavat liian herkästi.
projekti
V. 2014 aurinkoveneprojekti kesti lähes kaksi vuotta. Projekti sai tukea Euroopan aluekehitysrahastolta ja lähes kahdeltakymmeneltä yritykseltä sekä parilta säätiöltä. Yritykset olivat mukana materiaali, työ ja rahallisilla panoksilla. Useiden yritysten kanssa tehtiin projektin aikana myös konkreettista tutkimus- ja kehitystyötä.
Projekti on ollut loistava opetuksen, TKI- ja kv-toiminnan yhdistelmä. Veneen rakentaminen on saatu hyvin nivottua osaksi veneteknologian opetusta. Projektin avulla on osoitettu että suomalaisen koulutuksen ja yritysten osaaminen on korkealla tasolla kansainvälisessä kilpailussa. Vene on myös hyvä osoitus uusiutuvan energian mahdollisuuksista kulkuneuvoissa.
Vuonna 2016 projekti toteutettiin pienemmässä mittakaavassa ja kokonaan opetuksen resursseilla. Talven aikana opiskelijat ovat tutustuneet veneen järjestelmiin, perehtyneet kokonaishyötysuhteen optimointiin sekä järjestelmien ja veneenrungon suunnitteluun. Vaikka paljon on valmiina, paljon on vielä kehitettävääkin. Vaikka kantosiiville noustiin, jäi sillä osa-alueella vielä kehitettävääkin.
2018?
2017 alussa Kymenlaakson ammattikorkeakoulu ja Mikkelin ammattikorkeakoulu yhdistyvät ja muodostavat uuden Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun, Xamk. Veneteknologian koulutusohjelma lakkautettiin 2014 ja viimeisetkin veneteknologian opiskelijat alkavat olla siirtyneet työelämään. Kymenlaakson ammattikorkeakoulun komposiittilaboratorion toiminta lakkautettiin myös säästöpaineiden alla tänä kesänä. Millaisella joukkueella kisaan lähdetään, jos lähdetään, on vielä avoinna. Tässä voisi olla mahdollisuus myös eri oppilaitosten väliselle yhteistyölle? Hyviä ideoita ja ehdotuksia otetaan vastaan!
Ottakaa yhteyttä, kerron mielelläni lisää! Pohditaan vaikka yhteistä tulevaisuutta.
Kehitysinsinööri Mikko Pitkäaho, 044 702 8511, mikko.pitkäaho@kyamk.fi
Kilpailumenestys
- 2012 Dong Energy Solar Challenge
- 3rd Overall with The Previous Boat Design in B-class
- 2014 Dong energy Solar Challenge
- 1st in 2h Endurance
- 3rd in Sprint Cup
- 3rd Overall in Top-class
- 2014 Solar 1 Monte Carlo Cup
- 1st in Endurance
- 3rd Overall
- 2016 Dutch Solar Challenge
- 3rd Overall in Top-class
- Winner of the Design Award
2014-2016 veneen tekniset tiedot
Trimaraani runko
• Irrotettavat kantosiivet (useita erilaisia säätöjärjestelmiä ja mekanismeja koitettu)
• Hiilikuituinen kerroslevyrakenne
• Kannen aurinkopaneelien kokonaisteho 1750 W
• 6 MPPT lataussäädintä
• 1,5 KWh 32 V LiFePO4 akku
• 14000 rpm 4 kW harjaton moottori 7:1 planeettavaihde asennettuna podiin
• Tarkasti optimoidut potkurit
• Kokonaispaino <120 kg
• Pituus 7,1 m Leveys 1,6 m
• Huippunopeus n. 40 km/h
Lisätietoja:
Kisoista:
www.dutchsolarchallenge.nl/en
www.solar1races.com
( www.solarsplash.com )
( www.solarboot-regatta.de )
( www.russiansolar.ru )
Tiimistä:
www.facebook.com/midnightsunfinland
www.xamk.fi
Sponsorit
