Eindverslag verslag P&O 2

Team 7

17 mei 2013

Inhoudsopgave

1 Inleiding 2

2 Concept 32.1 Mechanisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.2 Wagentje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3 Berekeningen 33.1 Manier berekeningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.2 Snelheden en tijd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.3 Toerental en frequenties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4 Experimentele gegevens 64.1 Bepaling luchtweerstandscoefficient . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.2 Bepaling rolwrijvingscoefficient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74.3 Baanberekening met gegeven beginsnelheid . . . . . . . . . . . . 7

5 Videoanalyse 85.1 Vergelijking met theoretische data . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

6 Kritische belichting 86.1 Ontwerp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86.2 Positie mechanisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96.3 Rendement en energieverlies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

7 Financien 10

8 Besluit 10

9 Bijlagen 10

A Financieel verslag 10

B Uitleg tenniskanon 15

1

AxelvNotitie2X verslag

AxelvNotitieOver het algemeen een goed verslag!- Enkele taalfouten en onzuivere zinconsturcties, waarschijnlijk te wijten aan tijdsnood ;). De schrijfstijl was anders wel in orde.- Misschien konden de berekeningen en de redeneringen iets bondiger. Maar de praktische kant werd duidelijk goed aangepakt!

AxelvMarkering

Figuur 1: Beeld van de schans, gemodelleerd in Solid Edge, waar het wagentjevan moet springen.

1 Inleiding

De teamopdracht in P&O 2 bestaat eruit een wagentje te ontwerpen en dit eensprong van een schans 1 te laten maken. Als aandrijvingsmechanisme gebruikenwij een zelfontwerpen systeem van roterende schijven, dat gebasseerd is op hetprincipe van een tenniskanon. Vertrekkende van de abstracte omschrijving vande opdracht, werd week na week een concreet resultaat vorm gegeven. In diteindverslag worden alle gegevens, stappen en overpeinzingen samengebundeldtot een bondige synthese van ons project.

Vooreerst wordt het concept van het project beschreven. Stap voor stap werdde opdracht ontleed en omgezet in concrete ideeen en resultaten. Daarna wordter dieper ingegaan op de verschillende projectstappen. Hierbij gaat specialeaandacht naar de berekeningen 3, de experimentele gegevensanalyse 4 en devideoanalyse van het eindresultaat. Vervolgens worden alle resultaten, en in hetbijzonder het eindresultaat, kritisch belicht. Naast opmerkingen en fouten zullenhier ook alternatieven aangereikt worden. Aangezien deze kritische beschouwingbelangrijk is voor de algemene conclusie van het project, zal deze paragraafdan ook goed uitgewerkt worden. Tot slot volgt nog een beschrijving van definancien en een korte toelichting van de bijgevoegde bijlagen. Waar kan, wordtde tekst gellustreerd met fotos, aantekeningen en tabellen die een duidelijkbeeld weergeven van de essentie van het project.

2

AxelvMarkering

AxelvMarkering

AxelvNotitiemss beter "(zie figurr 1)"

2 Concept

Alvorens alle onderdelen van het project belicht kunnen worden, wordt eersteen bondige samenvatting gegeven van het volledige concept. Hierbij wordtkort vermeld wat de bedoeling is van het project, hoe dit door ons in gevuldwordt en hoe dit dan stap voor stap uitgezet wordt in de praktijk. De verdereuitwerkingen van al deze taken volgt in de volgende paragrafen.

2.1 Mechanisme

De bedoeling van het project is om een wagentje van een schans te laten springen,aangedreven door een zelfgekozen energiebron. De door ons gekozen energiebronis het tenniskanon, waarvan het principe nog even kort toegelicht wordt. Meerinfo is te vinden in bijlage B.

Het mechanisme bestaat uit een aantal schijven (twee aan elke kant van debaan), verbonden met een rubberen band. Een van de schijven wordt aange-dreven door een motor. Door overbrengingen (banden en ketting) wordt hetvolledige systeem aan het roteren gebracht. Wanneer het wagentje tussen dezebanden passeert, krijgt het een versnelling mee. Het wagentje moet met an-dere woorden juist breed genoeg zijn om de gepaste grip te verkrijgen. Tweeparameters kunnen ingesteld worden om de gesprongen afstand te veranderen:de plaatsing van het mechanisme langs de schans en de snelheid van de wielen.Figuur 2 toont hoe het tenniskanon er uitziet.

2.2 Wagentje

Het wagentje wordt ontworpen op basis van het mechanisme. Een prototype vanhet wagentje in Solid Edge is terug te vinden in figuur 3. Daar het sterk moetzijn om de schok van de rubberen banden op te vangen, wordt het vervaardigduit hout. De zijkanten zijn van metaal en worden bekleefd met een band omde grip te verhogen. De uiteinden worden wat gebogen. Dit vergroot wel deluchtweerstand, maar zal handig zijn om het wagentje tussen de banden te latenglijden en te laten wegschieten. Daarnaast wordt het wagentje ook opengemaaktaan de voor-en achterkant. Hiermee wordt gepoogd om de oppervlakte zo kleinmogelijk te maken om de luchtweerstand te beperken. De wielen zijn van legoom de wrijving zo laag mogelijk te houden.

3 Berekeningen

In deze sectie wordt dieper ingegaan op de berekeningen omtrent de startsnelheiden het vermogen van de motor. De baan van het wagentje wordt gesimuleerd indrie stukken: het rechte stuk, de cirkelbaan en de projectielbeweging 5. Hieron-der worden de belangrijkste resultaten van de baanmodellatie weergegeven engenterpreteerd. Daarnaast wordt ook berekend welke snelheden en frequentiesnodig zijn om de beoogde afstand te behalen. Voor deze verwerking wordt ge-bruik gemaakt van het programma Maple. Hieronder worden de belangrijkste

3

AxelvNotitieWat is de invloed van de plaats van het mechanisme?

AxelvMarkering

Figuur 2: De figuur toont een foto van het aandrijvingsmechanisme. De beidekanten roteren, waardoor het wagentje een versnelling meekrijgt.

Figuur 3: De figuur toont een screenshot van het wagentje, ontworpen in SolidEdge.

4

resultaten weergegeven en genterpreteerd. Voor meer uitleg over de manierwaarop alles berekend werd, wordt verwezen naar de maple-file.

3.1 Manier berekeningen

Als het wagentje zich op de schans bevindt, dan werken er vier krachten op in: dezwaartekracht, de normaalkracht, de rolwrijving en de luchtweerstand. Op hetrechte stuk wordt geopteerd om een assenstelsel te gebruiken volgens de helling,zodat de differentiaalvergelijking, die de afstand in functie van de tijd weergeeft,gemakkelijk kan worden opgesteld. In de cirkelbaan komt echter een probleemvoor: de krachten die inwerken op het wagentje veranderen voortdurend vanrichting. Om wille van die reden, wordt geopteerd om gebruik te maken vaneen bewegend assenstelsel dat als het ware vasthangt aan het wagentje. De me-thode wordt gellustreerd in figuur 4. Door de hoek te laten varieren, verschuifthet assenstelsel. Via eenvoudige goniometrie kan dan een bewegingsvergelijkingopgesteld worden op basis van de hoek, hoeksnelheid en hoekversnelling. La-ter wordt hier dan de snelheid uit gehaald. Voor de projectielbeweging wordtgekozen om een stelsel van differentiaalvergelijkingen te gebruiken dat zowel deverticale als horizontale beweging van het wagentje beschrijft.

3.2 Snelheden en tijd

Gedurende het rechte stuk van de schans, genereert het wagentje zijn grootsteversnelling. Dit resulteert in een grote snelheid waarmee het wagentje de cir-kelbaan aanvat. Gedurende de cirkelbaan, stijgt de snelheid nog maar lichtjes.De snelheid aan het einde van de schans bepaalt volledig de afstand die hetwagentje zal springen. Deze snelheden en afstanden werden berekend met dewrijvingsfactoren beschreven in paragraaf 4.

Als het wagentje losgelaten wordt, zonder enige extra energie, dan behaalthet een snelheid van 5.03ms aan het einde van de schans. Hiermee is hetin staat om, een afstand van zon 2.18m te overbruggen.

Om de opgelegde afstand van 4.91m te overbruggen, moet het wagentjeeen snelheid van 8.12ms hebben aan het einde van de schans. Stel dathet mechanisme aan het begin van de cirkelbaan geplaatst wordt, moet erdaar een snelheid gegenereerd worden van 7.78ms , door het mechanisme.

Deze snelheid moet nu verder omgerekend worden naar een vermogen vande motor en een hoeksnelheid van de roterende schijven.

3.3 Toerental en frequenties

Met behulp van de stralen van de gebruikte tandwielen, worden de nodige snel-heden omgerekend naar hoeksnelheden, frequenties en toeren per minuut. Deonderstaande waarden zijn echter zuiver theoretisch, zonder enige vorm vanwrijving in rekening genomen.

5

AxelvMarkering

AxelvNotitieIs het niet door wrijving dat het wagentje naar voren gestuwd wordt?

Figuur 4: Krachtendiagramma wagentje als het beweegt in de cirkelbaan. Doorde hoek te laten varieren van 29 tot

9 radialen, verandert de positie van het

assenstelsel en van de krachten (rood = normaalkracht, blauw = rolwrijving,geel = luchtweerstand en groen = zwaartekracht). Op deze manier kan eenbewegingsvergelijking opgesteld worden.

Om de nodige snelheid te leveren, moet de frequentie waarmee de motoren de tandwielen draaien gelijk zijn aan 42.47Hz.

Dit betekent dat de motor ongeveer 2547.90rpm moet draaien. Indien een maximaal toerental van 7000rpm wordt gebegruikt, kan het

wagentje 27.98m afleggen.

4 Experimentele gegevens

In deze paragraaf wordt dieper ingegaan op de verzameling en verwerking vanexperimentele gegevens. Deze gegevens geven een mooi beeld van hoe het pro-ject verloopt, waar er verbetering mogelijk is en wat die verbetering inhoudt.Concreet wordt er eerst gefocust op de experimentele bepaling van de wrij-vingscoefficienten. Daarna worden enkele testen in verband met het mechanismebeschreven, die verder genterpreteerd worden in sectie 6.

4.1 Bepaling luchtweerstandscoefficient

Om de luchtweerstandscoefficient te bepalen, werd het wagentje voor een venti-lator gezet. Zowel de kracht als de snelheid werden hierbij bepaald. Met behulpvan een lineaire fit tussen de gekwadradeerde snelheid en de kracht, wordt deluchtweerstandscoefficient bepaald. Met behulp van het statistisch rekenpakketR wordt deze coefficient vastgesteld op 0.092.

6

AxelvNotitie- Krachtendiagramma is nogal klein. Moeilijk om de inwerkende krachten te zien.- Er is denk ik ook geen label bij de kracht die toont welke kracht aangeduid wordt.- In de tekst wordt over een specifiek assenstelsel gesproken die zich meeverplaatst. Waar is dit te zien op de figuur??- De solidedge afmetingen lijken mij niet relevant hier.

AxelvNotitieIs dit zo? Waarschijnlijk indien het wagentje niet slipt over de rolbanden.

AxelvNotitieWelke kracht (van de rolbanden) duwt het wagentje naar voor?

Figuur 5: De baan van het wagentje wordt op bovenstaande figuur afgebeeld.Allereerst maakt het wagentje snelheid op het rechte stuk, waarna het de cir-kelbaan doorloopt. Na zon 3m verlaat het wagentje de baan en maakt het eenprojectielbeweging.

4.2 Bepaling rolwrijvingscoefficient

De rolwrijvingscoefficient wordt bepaald door het wagentje op het schuine stukvan de baan te laten bewegen. Een positiesensor registreert de tijd, positie ensnelheid. Deze gegevens worden in R verwerkt door middel van een niet-lineairefit. De exacte manier van berekenen valt terug te vinden in het bijhorende R-script. Hieronder focussen we vooral op het resultaat en op de betrouwbaarheid.

4.3 Baanberekening met gegeven beginsnelheid

Uit tests met een snelheidssensor blijkt dat wanneer de motor op maximaalvermogen draait, het wagentje een snelheid kan meegegeven worden van 2.229ms .Wanneer we het mechanisme in het begin van de baan zetten, kan de theoretischelandingsafstand berekend worden door de beginvoorwaarden van de gebruiktedifferentiaalvergelijking aan te passen. Deze landingsafstand bedraagt 3.06m.Hieruit blijkt dus al dat de vooropgestelde afstand niet zal gehaald worden. Ditis volledig te wijten aan extra wrijving van de banden en belasting van de motor.

de rolwrijvingscoefficient = 0.027 in vergelijking met andere coefficienten is deze betrouwbaar te noemen ter vergelijking: staal op ijs, wat niet veel wrijving veroorzaakt, heeft een

coefficient van 0.015

indien beide wrijvingsfactoren samen berekend worden, bedraagt de rol-wrijving 0.0068 en de luchtweerstand 0.065

7

AxelvNotitieHier wordt waarschijnlijk maximale snelheid bedoelt, wat niet gelijk is aangezien vermogen ook van andere factoren afhangt.

AxelvMarkering

AxelvNotitieWaarom opsomming. Komt nogal schematisch over.

AxelvMarkering

AxelvNotitieWaarom werd deze niet berekend?

de betrouwbaarheid van deze laatste waarden wordt echter in twijfel ge-trokken, waardoor tijdens het project gewerkt wordt met de vorige waar-den

5 Videoanalyse

Om na de sprong de werkelijk afgelegde afstand die door het wagentje werdafgelegd te kunnen meten werd de sprong gefilmd. Achteraf kon dan met hetprogramma Coach 6een video-analyse uitgevoerd worden waarin de afstandgemeten kon worden.

Er werden 3 sprongen uitgevoerd, waarvan 1 zonder aandrijving. De resul-taten zijn te vinden in tabel 1. De beste poging was dus poging 1.

5.1 Vergelijking met theoretische data

Volgens het theoretisch model moest perfect op 4.91 m geland worden. In depraktijk werd deze afstand echter duidelijk niet bereikt. De motor bleek uitein-delijk minder krachtig te zijn dan aangegeven. Ook was er veel meer wrijvingdan verwacht. Op grafiek 6 is een vergelijking te zien tussen theoretische engemeten data.

Tabel 1: Resultaten van de sprongen

Sprong Aandrijving Afstand (m)

1 Ja 2.17

2 Ja 1.87

3 Nee 1.52

6 Kritische belichting

Gedurende de uitwerking van het project werd op een aantal problemen gestoten.In de volgende secties wordt er dieper ingegaan op deze problemen en hunoplossingen. Hierbij wordt er vooral gefocust op drie aspecten: het ontwerp vanhet mechanisme, de positie van het mechanisme en de testfase. Daarnaast wordtook nagedacht over alternatieven om de beoogde afstand beter te behalen.

6.1 Ontwerp

Een eerste probleem dat opdook, was het feit dat het wagentje niet op de railsbleef als we het mechanisme op volle snelheid draaide. Dit had te maken methet de overbrenging van de ene naar de kant van het tenniskanon. Eerst werddit gedaan door middel van een gespannen band, waardoor de ene kant sneller

8

AxelvMarkering

AxelvNotitietypfout waarschijnlijk

AxelvNotitieWelk vermogen werd er geleverd. Welk krachtmoment (P = w*T)? Misschien was de verhouding van omega tov tau niet goed??

AxelvMarkering

AxelvNotitieDe praktische problemen lijken op een gestructureerde en goede manier aangepakt geweest zijn.

draaide dan de andere. Hierdoor werd het wagentje scheefgetrokken. Dit pro-bleem werd opgelost door de overbrenging te vervangen door een fietsketting entandwielen. De fietsketting laat de twee kanten even snel draaien, maar zorgter wel voor dat het vermogen van de motor niet maximaal benut kan worden,aangezien het gevaar bestond dat de ketting zou vastlopen.

De beoogde afstand 4, 91m werd niet gehaald. Het ontwerp van het mecha-nisme speelde hier een rol in. Ten eerste was het mechanisme niet lang genoeg,waardoor het wagentje maar voor zeer korte tijd in contact stond met de aan-drijving. Bijgevolg gebeurde de snelheisoverbrenging niet optimaal. Het idealescenario zou zijn om drie dergelijke tenniskanonnen na elkaar te plaatsen, elkmet een andere snelheid. Het wagentje zou zo geleidelijk een snelheid kunnenopbouwen. Bovendien zou het meer geleid worden over de schans. Ten tweedemoet er ook geconcludeerd worden dat de motor te zwak was om beide kantenvan het mechanisme te laten draaien. Het budget van 25 euro liet echter niettoe om een andere, krachtigere motor aan te schaffen.

Een bijkomende verbetering, die kan worden toegepast aan het wagentje,is de massa. Er werd geopteerd om het wagentje stevig en robuust te maken.Achteraf gezien hadden we misschien toch beter een lichter materiaal gekozen.Dat zou zowel voordelig zijn bij het omzetten van zijn potentiele energie inkinetische, maar ook bij zijn projectielbeweging.

6.2 Positie mechanisme

Een tweede factor die bepalend is geweest voor het mislukken van de sprong,is de positie van het mechanisme.

Ten eerste zagen we bij de testen dat het wagentje niet op de rails kon blijvenals we ons mechanisme op zijn snelst lieten draaien. Dit had te maken met hetfeit dat de overbrenging van de ene draaiende cilinder van het mechanismenaar de cilinder die aan de andere kant van de baan stond niet helemaal goedwas, waardoor een kant sneller draaide dan de andere en zo ook het wagentjescheeftrok. Het idee kwam om het mechanisme dus helemaal aan het eind vande baan te zetten, waardoor we ons geen zorgen meer zouden moeten makenover of het wagentje al dan niet op de baan zou blijven. Jammergenoeg washet niet mogelijk om het mechanisme daar aan de baan vast te hangen. Hetoverbrengingsprobleem werd echter wel op de laatste knip opgelost. Desondankszou het nog altijd makkelijker geweest zijn als ons wagentje op het einde pasgelanceerd ging worden.

6.3 Rendement en energieverlies

Praktisch gezien valt het energieverlies van het wagentje, als hij tussen de ban-den komt, moeilijk te berekenen. Daarvoor moet namelijk rekening gehoudenworden met energieverlies van de motor zelf, door opwarming, traagheidsmo-menten van de schijven en wrijving van de banden. Bijgevolg valt ook hetrendement moeilijk te schatten.

9

AxelvNotitieMisschien gewoon het energieverbruik vermelden (uit het geleverd vermogen of de stroom)

AxelvMarkering

AxelvNotitiewerd

7 Financien

Het budget van dit project bedraagt 25 euro. Bij de vervaardiging van hetmechanisme en het wagentje werd gekozen om zoveel mogelijk te werken meteigen materiaal. Op deze manier konden de kosten ietwat gedrukt worden.

De effectieve kosten van dit project bedragen 17.25 euro. Hieronder werdal het aangekochte materiaal gerekend. Indien al het gebruikte materiaal inrekening wordt gebracht, komt hier nog zon 204.52 euro bij. Een gedetailleerdfinancieel verslag is terug te vinden in bijlage A.

8 Besluit

De conclusie van het tenniskanon is niet eenduidig. Enerzijds was de beoogdeafstand haalbaar. Het idee en de goede intenties waren er. De berekeningenkunnen dit statement wetenschappelijk ondersteunen. Wat we echter moeilijkin rekening konden brengen en berekenen is het energieverlies, en dat brengtons bij het tweede luik van ons tweeledige besluit. Het ontwikkelingsprocesvan het wagentje en het aandrijvingsmechanisme konden meer geoptimaliseerdworden. Meteen de goede keuze van wielen maken, het wagentje iets lichtermaken, etc. Toch eindigen we met een positieve noot. Het mechanisme werktmisschien niet optimaal, maar het werkt. Er is een duidelijke inbreng van hettenniskanon waar te nemen in de video-analyse. Zo wordt het niet-alledaagseidee tenniskanon toch in eer hersteld.

9 Bijlagen

Zoals al enkele keren vermeld werd, worden ter illustratie en verduidelijking nogenkele bijlagen bijgesloten. Deze bijlagen bevatten vooral de informatie uit hetverslag, maar dan uitgebreider en duidelijker. De volgende bijlagen zijn terugte vinden:

1. Financieel verslag A

2. Uitleg tenniskanon B

A Financieel verslag

10

AxelvMarkering

AxelvNotitieDeze zin vindt ik een beetje onduidelijk.Misschien beter: "De conclusie dat we moeten nemen over ons gekozen aandrijvingssysteem..."

AxelvMarkering

AxelvNotitieVindt ik minder relevant

AxelvMarkering

AxelvNotitieIk had verwacht dat er meer over de overbrenging van de het krachtmoment van de motor op het wagentje zou vermeld zijn. Daarom zou ik niet durven zeggen dat de berekeningen dit ondersteunen

Team 7 - Financieel verslag

Jaro Greniers (penningmeester)

17 mei 2013

1 Inleiding

In dit verslag worden de uitgaven opgelijst. Het totale budget bestond uit e25.00. Ditbudget werd in bewaring genomen door de penningmeester op 22/03/2012.

2 Tussentijdse uitgaven (projectie)

Om grip te voorzien tussen het wagentje en het aandrijfmechanisme, zal grip-tape voortennis-, badminton- of tafeltennisraketten worden aangekocht. De prijs hiervan varieertvan e4 tot e10. Er zal ter plekke (in de winkel) worden beslist welke tape het best aande vereisten voldoet en dus aangekocht zal worden.

3 Uitgaven

Voor de constructie van het wagentje en aandrijfmechanisme werd materiaal gekocht bijeen Doe-Het-Zelf zaak. Zoals voorspeld bij de tussentijdse projectie van de uitgaven(zie 2) werd anti-slip tape gekocht in een sportwinkel. Een lijst van alle uitgaven kangevonden worden in tabel 1. Voor de aankoopsbewijzen wordt verwezen naar figuur 1.De totale kosten bedragen e13.25.

4 Kostenraming

Natuurlijk moest niet al het materiaal worden aangekocht. Knex tandwielen hadden deteamleden zelf ter beschikking, alsook hout en stukken metaal om het wagentje mee afte werken. Ook gereedschap moest niet worden aangekocht. In tabel 2 is een overzichtvan de geraamde kosten te vinden.

1

Tabel 1: Uitgaven team 7

Aantal Naam Prijs in euro

1 6mm as (zinc) 0.52

1 Moeren & bouten M5 x 16 1.05

1 Zeskantmoeren M6 1.05

4 Gebogen hoekijzer 50mm 0.63

1 Griptape Artengo SA Ergonomic 2.50

2 Tandwiel (18T) 4.00

1 Fietsketting 1/2x3/32 3.50

1 Pattex lijm 4.00

Totale prijs 17.25

Referenties

[1] KNEX User Group. Gears, Mei 2013. http://www.knexusergroup.org.uk/acatalog/knex-parts-gears.html?region=uk".

[2] Wielersport Expert, Mei 2013. http://www.wielersport-expert.be/schwalbe-26-binnenband.

[3] Omnia-bouwmarkt, Mei 2013. http://www.omnia-bouwmarkt.nl/contents/nl/p3346_MDF_plaat_2440x1220x16_mm.html.

[4] Conrad - Dimmer, Mei 2013. http://www.conrad.be/ce/nl/product/646692/HomeMatic-1-kanaals-dimmer-fase-afsnijding-inbouw-91816-Schakelvermogen-max-180-W.

2

Tabel 2: Kostenraming team 7

Aantal Naam Prijs in euro

5 Knex tandwielen (klein) [1] 5.85

15 Knex tandwielen (groot) [1] 34.50

1 Motor (Krups mixer) 35.00

4 Binnenbanden [2] 10.95

1 MDF plaat 2440x1220x16mm [3] 18.23

1 Dimmer met fase-afsnijding (max 500W) [4] 99.99

Totale prijs 204.52

3

Figuur 1: Aankoopsbewijzen

4

B Uitleg tenniskanon

15

Bijlage 2: Uitleg mechanisme

Team 7

16 mei 2013

In deze bijlage wordt dieper ingegaan op ons aandrijvingsmechanisme: hettenniskanon.

1 Idee

Het mechanisme bestaat uit een aantal schijven, verbonden met een rubberenband. Die band draait rond zijn as volgens de richting die aangegeven is opfiguur 1. Wanneer het wagentje tussen deze banden passeert, krijgt het eenversnelling mee. Het wagentje moet met andere woorden juist breed genoegzijn om de gepaste grip te verkrijgen. Het systeem zal aan de schans bevestigdworden en zal aangedreven worden door een elektrische motor. Twee parameterskunnen ingesteld worden om de gesprongen afstand te veranderen: de plaatsingvan het mechanisme langs de schans en de snelheid van de wielen.

2 Opstelling

Het basisidee van ons tenniskanon steunt op het hierboven beschreven model.De hoofdaandrijving wordt dus gevormd door twee paar cilinders, gemonteerdaan weerszijden van de schans, die roteren rond hun as. Zij zijn verantwoordelijkvoor de gegeven lanceersnelheid. Zon paar cilinders wordt verbonden met eenrubberen band die zorgt voor de grip op de zijkanten van het wagentje. Om dekosten te drukken werd er beslist om met een motor te werken. We hebben echterwel inventief moeten zijn om met een elektromoter beide kanten te laten draaienin de goeie richting. Om dit te bewerkstelligen word de hier nu beschrevenopstelling gebruikt.

We zullen de elektromotor aansluiten aan een pilaar die aan het begin van deconstructie opgesteld staat. Deze pilaar bestaat uit twee delen, het eerste deelbestaat uit een cilinder die als tandwiel moet fungeren. De tweede componentwordt op deze cilinder geplaatst en kan het best omschreven worden als eentandwiel van een fiets. Deze twee delen roteren als een geheel en moeten de restvan onze constructie in gang zetten.

De reden voor het opsplisten is niet ad hoc gekozen. De cilinder met in-kepingen dient om de twee cilinders aan dezelfde kant te laten draaien. Dit is

1

Figuur 1: Deze figuur weerspiegelt een sterk vereenvoudigde weergave van hetgekozen aandrijvingsmechanisme. De schijven draaien en stuwen het wagentjetussen de banden naar voor.

mogelijk doordat deze cilinder in verbinding staat met een andere cilinder dieeveneens groeven bevat. Het fietstandwiel daarentegen wordt aangewend om deandere kant, met dezelfde rotatiesnelheid te laten ronddraaien. Dit zullen webewerkstellen door gebruik te maken van een fietsketting die het ene tandwielverbindt met het andere, gemonteerd aan een cilinder aan de andere kant. Doorte opteren voor deze werkwijze is de draairichting van beide paren cilindersgelijk.

3 Praktijk

Voor de bouw van ons tenniskanon wordt opnieuw geopteerd om hout te gebrui-ken, omwille van de volgende voornaamste redenen: bereikbaar, stevig, goed-koop en makkelijk in gebruik. De totale lengte van onze grondplaat zou zon40cm bedragen. Om ook de cilinders in hout te maken zou echter nefast zijnvoor het ontwerp. Het zou te zwaar worden en onhandig in het gebruik. Wewillen immers ook dat het hele aandrijvingsmechanisme bijzonder mobiel blijft.Daarom werd er geopteerd voor de KneX-tandwielen te gebruiken bij de over-dracht. Het voordeel hiervan was dat we ze direct in gebruik kunnen nemen.Daarbij komt dat ze perfect in elkaar passen. In plaats van cilinders voor deband te laten roteren, gebruiken we dus een toren van drie tandwielen. Een vandie torens heeft nog eens twee extra tandwielen waarbij de ene contact maaktmet de elektrische motor en de andere voor de verbinding aan de andere kant.

2

Degene die contact maakt met de andere kant zouden effectieve tandwielenzijn van fietsen. Voor het verbindingsstuk ertussen hadden we gedacht aan eenfietsketting, omdat zijn lengte gemakkelijk aan te passen is door stukken eruitte halen. Het is ook een zekerheid dat de kettingoverbrenging zorgt voor eensimultane snelheid van beide kanten. Een bijkomend voordeel is dat de kettingen tandwielen al perfect in elkaar passen.

3

Taak Week 4 Week 5 Week 6 Week 7 Week 8 Week 9 Week 10 Week 11 Week 12 Week 13

Energiebron kiezen

Presentatie energiebron

Eindpresentatie

Berekeningen

Schetsen van het probleem

Projectielbeweging

Baanwrijving

Nodige lanceersnelheid

Geleverde arbeid

Maple implementatie

Aanpassingen

Verslagen & documenten

Vergaderverslagen

Tussentijds verslag

Eindverslag

Financieel rapport

Gantt chart

Teamkalender

Portfolio

Verantwoordelijkheidsstructuur

Taakstructuur

Voorstelling aandrijfmechanisme

Aandrijfmechanisme

Ontwerpen & schetsen

Modelleren (Solid Edge)

Materialen verzamelen

Assembleren

Finetuning

Paasvakantie

Taak Week 4 Week 5 Week 6 Week 7 Week 8 Week 9 Week 10 Week 11 Week 12 Week 13

Wagentje

Ontwerpen & schetsen

Modelleren (Solid Edge)

Materialen verzamelen

Assembleren

Finetuning

Tests

Aandrijvingstest

Wrijvingsexperiment

Test op schans

Gegevensverwerking (Labview)

Paasvakantie

Wagentje

Voorbereiding

Modelleren Assemblage

Wielen

Solid Edge Solid Edge

Modelleren

Uitwerking

Chassis

Uitwerking

Materialen zoeken Bouw

Tenniskanon

Voorbereiding

Assemblage Materialen zoeken Bouw

Baanwrijving

Schijven

Schijfsteunen

Verstelbaar

montageplatformBouten

Assen

Bevestiging

Vergaderingen

Bouten

Taakstructuur

lanceersnelheid arbeid

Band

Elektromotor

Metaal/plastic

Metaal/Plastic

Wielen

Lasser

Berekeningen

Nodige Geleverde

Verslagen

Tussentijds Eindverslag

Figuur 6: Grafiek. Blauw: werkelijke data, Bruin: theoretische data

23

InleidingConceptMechanismeWagentje

BerekeningenManier berekeningenSnelheden en tijdToerental en frequenties

Experimentele gegevensBepaling luchtweerstandscofficintBepaling rolwrijvingscofficintBaanberekening met gegeven beginsnelheid

VideoanalyseVergelijking met theoretische data

Kritische belichtingOntwerpPositie mechanismeRendement en energieverlies

FinancinBesluitBijlagenFinancieel verslagUitleg tenniskanon