Hohe Wellen schlagen

Hohe Wellen schlagen

Winkelsensor sorgt für Wellen beim Waterskimming

Die Techniker des Wasserfahrzeugherstellers Malibu Boats haben ein Boot entwickelt, das bedarfsgemäße Wellen erzeugt, auf denen Waterskimming-Fans surfen können. Beidseitig des Hecks befinden sich zwei hydraulische Surf Gate-Schaufeln für die Wellenerzeugung. Die Boarder verwenden kürzere Bretter und surfen 1,5 bis 3m hinter dem sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 16km/h bewegenden Boot.
Die 61x18cm große Malibu-Hydrofoil mit der Bezeichnung Power Wedge II simuliert einen Ballast von 227 bis 907kg. Dies geschieht durch präzises Umlenken des Wasserstroms hinter dem Boot, sodass sich ein Widerstand und eine Wasserverdrängung ergeben, die große Kielwellen erzeugen. Durch Anheben und Absenken der Power Wedge II haben Wassersportfans die Möglichkeit, Größe und Form der Kielwelle spezifisch zu gestalten, um Boardern mit verschiedenem Können gerecht zu werden. Außerdem bringt die zugrundeliegende Hydrofoil-Technologie das Boot – mit einem Motor von 330 bis 555PS – schneller zum Gleiten. Ein Boot verdrängt während seiner Fahrt das Wasser und erzeugt vorne eine Bugwelle und hinten eine Heckwelle. Boote mit Gleitrümpfen (Gleiter) können jedoch eine Geschwindigkeit erreichen, die hoch genug ist, um die Bugwelle zu überholen. So reduziert sich der hierfür notwendigen Zeit- und Energieaufwand, sodass sich das Boot rasch aus dem Wasser erhebt um auf seiner Bugwelle zu reiten und die Heckwelle hinter sich zu lassen. Wenn der Bediener der Ansicht ist, dass die Voraussetzungen für das Wakeboarding gegeben sind, kann er über ein Touchscreen-Bedienfeld Wasser in Ballasttanks pumpen und das Boot tiefer ins Wasser legen. Dieser zusätzliche Ballast sorgt in Verbindung mit der neuen Technologie für eine steile, bis zu 1,5m hohe Kielwelle. Ein hydraulischer Stellmotor bewegt zwei Edelstahl-Arme an der Power Wedge II-Hydrofoil und bringt diese so aus ihrer Stau-Position (90°-Winkel zur Wasseroberfläche) über die Parallele in die 10°-Position (Hebemodus).

Funktion des magnetischen Winkelsensors

Der berührungslose magnetische Winkelsensor RFC-4800 bestimmt die Hydrofoil-Position und überträgt diese als Rückkopplungssignal an die Steuerelemente. Die Malibu-Kommandozentrale verwendet einen firmeneigenen Algorithmus für die Aufnahme der Bedienereingaben und der vom Sensor gemeldeten tatsächlichen Armposition, und ermittelt so, wie weit die Arme bewegt werden müssen. Die Steuerelemente bringen die Hydrofoil in einen 10°-Winkel (±1°) und das Boot 25 bis 75% schneller zum Gleiten, und zwar abhängig von der Hydrofoil-Position, der Gewichtsbelastung des Boots sowie der Motor- und der Schraubengröße. Nachdem das Boot einmal gleitet, bringt der Bediener die Hydrofoil mit Hilfe des Touchscreen-Bedienfelds in die Wakeboarding-Position, wobei sich mit -10° die maximale Kielwellenhöhe erzielen lässt. Der Bediener kann die Winkel einstellen, um dem Können eines jeden Wakeboarders zu entsprechen. Der IP69K Winkelsensor erweist sich selbst unter harten Meeresbedingungen als zuverlässig, und gibt innerhalb des benötigten Messbereiches von 20° dynamisch seine Positionswerte aus, so dass der Bediener die Größe der Kielwelle selbst in der Hand hat. Da der Sensor berührungslos arbeitet, ist keine Verbindung zwischen Sensorwelle und beweglicher Komponente vorhanden. Ein Passstift hält den Magneten, der am Drehpunkt eines der Hydrofoil-Arme befestigt wird. Der Sensor sitzt zwischen Montagebügel und Arm. Letzterer dreht sich auf einem Haltebügel und der Sensor bewegt sich mit ihm. Außerdem tragen die Stoß- und Vibrationsspezifikationen des RFC 4800 (50g bzw. 20g) dazu bei, dass Sensor und Magnet beim Durchpflügen des Wassers erheblichen Kräften standhalten können. Der Sensor kann kundenspezifisch programmiert werden, um dem Malibu eine nicht-lineare Ausgangskurve zu verleihen, welche die verfügbaren Auflösung in einem Teilbereich des Messbereiches maximiert. Dies ermöglicht dem Bediener der Power Wedge II die Feinsteuerung von Kielwellen und Wellen für das Boarding.

Kundenspezifische Produktentwicklung

Malibu entschied sich für Novotechnik auch wegen der kurzen Umschlagzeiten und der Mengenanfertigung von Prototypen kundenspezifischer Produktentwicklungsteile innerhalb weniger Tage. So ließ sich der Zeitplan für das Projekt einhalten, was Malibu mehr Zeit für die Validierung an die Hand gab. Nachdem die programmierten Werte Malibus Wünschen entsprachen, wurden die kundenspezifische RFC 4800-Einheiten als reguläre Bestandsartikel produziert. Malibu ist bemüht, spezielle Funktionen leicht anwendbar zu machen, damit der Zeitaufwand für den Bootsbetrieb minimal ausfällt. Vor der Beschleunigung auf die Gleitgeschwindigkeit wird durch einmaliges Antippen des Touchscreens der Kommandozentrale die Befüllung der Ballasttanks mit Wasser eingeleitet. Dies nimmt drei bis vier Minuten in Anspruch. Nachdem das Wakeboarding und Surfen des Tages beendet sind, veranlasst das Antippen einer Home-Taste das Verstauen der Power Wedge II sowie das Abpumpen des Wassers aus den Ballasttanks, sodass eine effiziente Rückfahrt zum Dock möglich ist.

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG
www.novotechnik.de

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