Zerlegung einer Kraft in Teilkräfte für Schiffsantrieb

Fesch · Anmeldungsdatum: 24.04.2012 Beiträge: 3

Meine Frage:
Hallo zusammen

Ich möchte ein Modellboot bauen, welches mittels eines individuell schwenkbaren Doppelantriebs gesteuert wird, so wie dies beispielsweise ein "Volvo Penta IPS" macht.

Ein indviduell schwenkbarer Doppelantrieb funktioniert so, dass am Heck des Bootes zwei individuell um je 360° schwenkbare Antriebe befestigt sind. Die Antriebe können zum einen individuell geschwenkt werden, zum anderen können diese unabhängig voneinander gesteuert werden.

Ein Beispiel ist unter folgendem Link ersichtlich.
- Film eines manövrierenden Bootes
- Film eines Simulator mit den Stellungen der Antriebe

Über die Fernsteuerung wird nun dem Boot die Hauptfahrtrichtung kommandiert, sowie das Drehmoment auf das Boot. Eine Steuerungseinheit berechnet nun aus diesen Werten die Stellung der Antriebe und den Wert der Antriebsstärke.
Aus den beiden Informationen (Hauptrichtung und Drehmoment) sollte nun der Drehwinkel beider Antriebe, sowie der Betrag der Kraft berechnet werden können.

Eine detailierte Skizze ist unter folgendem Link zu finden:
- Skizze des Problems

Ich versuche nun schon seit längerem ergolglos eine Funktion für den Drehwinkel der Antriebe, sowie dern Betra der Kraft zu erhalten.
Hatt jemand eine Idee wie dies gelöst werden könnte?

Meine Ideen:
Die untenstehenden Grössen beziehen sich auf das Bild unter folgendem Link:
- Skizze des Problems

Gegeben:

Kraft für die Hauptrichtung des Schiffes

Drehmoment des Schiffes

Gesucht:

Betrag der Kraft von Antrieb A

Betrag der Kraft von Antrieb B

Winkel der Kraft Antrieb A

Winkel der Kraft Antrieb B

Bedingungen

Fesch · Anmeldungsdatum: 24.04.2012 Beiträge: 3

Ich habe bereits folgende drei Gleichungen

Drehmomentgleichgewicht

Kräftegleichgewicht

Problem
Das Problem ist nun, dass es 3 Gleichungen mit 4 Unbekannten sind.
Es fehlt noch eine Bedingung, um die Grössen genau bestimmen zu können.

Hat jemand eine Idee welche Bedingung noch aufgestellt werden könnte um die Kräfte genau bestimmen zu können?

Rmn · Anmeldungsdatum: 26.01.2010 Beiträge: 473

Dass du einen freien Parameter hast, bedeutet, dass es unendlich viele Möglichkeiten gibt.
Beispiel:
Das Boot soll gerade aus segeln, ohne Drehung, gewünschte Kraft ist F. Realisierung:
Beide Triebwerke zeigen spiegelsymmetrisch nach außen/innen mit einem Winkel Phi und haben die Schubkraft von (F/2)*cos(Phi).
Winkel Phi ist für die gestellte Aufgabe frei wählbar, sinnvoll ist jedoch nur Phi=0 (erste Bild).

Fesch · Anmeldungsdatum: 24.04.2012 Beiträge: 3

Hallo Rnm

Vielen Dank für deine ausführliche und verständliche Antwort.
Zur Festlegung dieser Bedinging sind mir folgende Möglichkeiten eingefallen:

Summe der Beträge der beiden Kräfte minimal
Winkel zwischen den beiden Kräfte minimal

Aber wie ist eine dieser Bedingungen mathematisch formulierbar?