Görlitz Stiftung

Boote und Beispiele

EUS Solar Container 1 (2006)

Unser erstes eigenes Bootsprojekt.

Das Jugendteam unserer Stiftung hat ab Ende 2005 ein eigenes Solarschiff gebaut, die EUS Solar Container 1. Damit wollten wir zeigen, daß "es überhaupt geht", mit einem solchen Solarschiff auf der Mosel zu fahren, und wir wollten die Regattastrecke und die damit zusammenhängende Auslegung der Veranstaltung ausprobieren, bevor wir mehrere hundert Schüler an der Mosel stehen haben, und irgendwas wurde falsch vorgedacht. Gleichzeitig ist die EUS Solar Container 1 das erste Pilotprojekt unserer Jugendwerkstatt gewesen. Deshalb hier eine Art Bauanleitung und Chronologie des Werdegangs.

Mit der Idee zum Containerschiff hat aber eine ganz besondere Bewandtnis: Jeder Container ist ein Eigenbau, und er transportiert sozusagen die Idee vom Solarantrieb. Dafür haben wir einen Malwettbewerb an Koblenzer Grundschulen ausgelöst. Die Kinder der 3. und 4. Klasse wurden von einem Solarbootcup-Teammitglied (übrigens Lehramtsstudent an der Uni Koblenz) ein wenig über Energie informiert und erhielten dann die Gelegenheit, ein Bild mit Bezug zum Thema zu malen. Die schönsten Bilder fahren während der Veranstaltung als Dekoration unserer Container auf der Mosel. Deshalb nimmt auch die "Solar Container 1" als Boot außer Konkurrenz an den Läufen auf der Mosel teil.

Für den eus Solarboot-Cup können die teilnehmenden Schulen ihr Boot als freien Entwurf planen und bauen. Originalität zählt ebenso viel wie technische Ausführung. Die meisten Teams erkennen bald, daß ohne Leichtbauweise bei der geringen zur Verfügung stehenden Solarenergie beim Wettbewerb nichts geht. Da wollten wir von der EUS Stiftung nicht ganz zurückstehen und haben auch eine eigene Idee entwickelt. Dabei haben wir an Dinge wie Energieverbrauch, Umwelt, Transport, Globalisierung gedacht, und heraus kam das Containerschiff „Solar Container 1“. Dieses Schiff trägt eine ganz besondere Art Container, nämlich solche, die Energie sammeln. Unser Schiff ist also aus der Idee und dem Design entstanden, nicht aus dem Gedanken, unseren eigenen Wettkampf zu gewinnen. Den sollen schließlich die Schulteams unter sich als Gewinner ausmachen.

Aber dazu gleich mehr.

Container sind zu einem Symbol des globalen Warenhandels geworden. Ständig werden neue Rekorde aufgestellt, zum Beispiel mit dem hier abgebildeten Riesenschiff, zur Zeit wohl das größte der Welt mit tausenden von Containern. Billige Waren kommen aus anderen Ländern zu uns, werden mit hohem Energieaufwand transportiert, von den Verpackungen ganz zu schweigen. Die Menschen, die für uns diese Waren produzieren, arbeiten oft unter Bedingungen und für einen Lohn, für den in Deutschland niemand arbeiten würde. Also ist das Containerschiff einerseits ein Symbol für die vielen billigen Waren, über deren Verfügbarkeit wir uns jeden Tag (vordergründig) freuen können, und gleichzeitig für viele Probleme mit Transport, Energie und Umwelt, die wir heute haben. Wenn der globale Transport nicht immer noch trotz Ölpreis und Klimaschutz unschlagbar billig wäre, dann könnten nicht Waren aus Ländern mit niedrigen Löhnen und Sozialstandards unsere Warenhäuser überschwemmen. Unserem Schiff eus Container 1 kommt daher auch sozusagen ein Symbolwert zu.

Natürlich gibt es dabei auch Unfälle, manchmal mit riesigen Ausmaßen. Computerprogramme müssen ausrechnen, wie die Container zu stapeln sind, damit die Ladung nicht verrutscht und das Schiff ausgeglichen fährt. Wenn dabei etwas im wahrsten Sinne des Wortes schief geht, sieht das so aus wie hier auf dem nächsten Bild vom Verladen von Containern in einem Hafen. Hier sind etliche Container beim Verladen umgekippt. Anscheinend sind sie leer auf der Rückfahrt, sonst würde man dem Schiff schon etwas Schräglage ansehen können.

Wenn es noch schlimmer kommt, kann sogar ein ganzes Schiff umkippen wie auf dem nächsten Bild.
Dieses Schiff ist gleich im Hafen beim Verladen gesunken. Die Ladung ist ein sehr wichtiger Teil der Stabilität des Bootes. Also waren wir schon mal vorgewarnt, den Entwurf unseres Schiffes nicht zu waghalsig zu machen. Das besondere am EUS Schiff Solar Container 1 sind aber die Container selbst. Wir haben nämlich gedacht, sozusagen symbolisch sollen die Container mit ihrem Transport nicht Energie verschwenden, sondern Energie gewinnen. Auf jedem Container sollten dafür zwei Solarzellen angebracht werden.

Containerbau

Wie gesagt: Unsere Container sollen Energie einsammeln. Auf jedem Container sollten dafür zwei Solarzellen angebracht werden. Also haben wir uns auf die Suche nach Material gemacht und wurden fündig bei sehr preiswertem Schaumstoff, der als dünne Unterlage für Fußbodenbretter dient. Aus einer Packung für etwa 10 Euro konnten wir Bausätze für 24 Container herstellen, die mit ihrer Riffelung ganz toll echt aussehen. Außerdem war noch genügend Material für das Deckshaus übrig.

Die Container, deren Maße sich aus den Solarzellen ergaben, sind 21 cm lang und 11 cm breit und hoch. Wir hatten ausgerechnet, daß 30 Zellen unser Boot antreiben sollten, also 15 Container in vier Reihen hintereinander auf dem Schiff, dreimal vier und noch drei Stück vorne am Bug. So ergab sich auch das Maß für unser Boot. Die 24 Container (wir haben einige mehr hergestellt) wurden als Platten ausgeschnitten wir hier auf dem Bild zu sehen. Im Boden ist ein Ausschnitt, wo später die Kabel rausgucken, denn alle Container werden hintereinander geschaltet. Dafür brauchten wir ordentliche Steckverbinder, damit kein Leistungsverlust entsteht. Die vielen Stecker sind natürlich ein technisches Risiko. Wackelkontakte können wir uns bei dieser Konstruktion nicht leisten.

Dann wurden die Container in einer richtigen Serienfertigung geklebt, hier sehen wir einen fertigen noch ohne Deckel. Man kann sehen, daß die Riffelung in dem 5mm dicken Schaumstoff sehr schön an die Originalform eines richtigen Containers aus gewelltem Stahl- blech erinnert. Anschließend wurden die Container noch grundiert, farbig angestrichen und lackiert, mit Acrylfarben, damit das Material nicht aufgelöst wird. Erst dann kamen die Solarzellen hinein, die elektrische Verdrahtung im Inneren, und zum Schutz haben wir sehr dünne Glasscheiben oben draufgeklebt. Wichtig war dabei, daß kein Schatten auf die Solarzellen fällt, wie überhaupt beim ganzen Boot.

Der Vorteil unseres Bootes ist damit, daß wir die Solarcontainer auswechseln können. Nicht alle Zellen haben die gleiche Leistung, und durch diese Konstruktion können wir probieren, oder mal mehr oder weniger Zellen verwenden. Dazu war während der Bauphase allerdings wenig Zeit, aber das kann ja noch kommen. Vielleicht hat auch ein Schulteam Lust, mit unserem Schiff im nächsten Jahr zu experimentieren oder ein ähnliches zu bauen. Das Besondere kam dann aber noch, hier bislang ohne Abbildung. Wir wollten die Grundschüler in Koblenz an der ganzen Aktion beteiligen. Dazu haben wir die Schulen in der Nähe unseres Veranstaltungsortes für den Martin-Görlitz-Stiftung Solarboot-Cup besucht, den 3. und 4. Klassen etwas von unserem Projekt erzählt und über Energie und Umwelt diskutiert, und dann haben wir einen Malwettbewerb angeboten: Die Flächen unserer Container werden für die Solarboot-Veranstaltung nämlich mit schönen Bildern dekoriert, die zum Thema passen.

Bootsbau

Endlich waren die Container fertig. Dann ging es an den Entwurf und Bau des Schiffes selbst. Dabei war uns die Grundidee am Wichtigsten, das Containerschiff als gedankliches Konzept zu bauen. Auf die besondere Fahrleistung und hohe Geschwindigkeit kam es uns gar nicht an, denn schließlich wollten wir den vielen Schülerteams keine Konkurrenz machen. Der Entwurf und der Gedanke waren wichtiger. Aber - fahren sollte es schon. Und von Anfang an wussten wir: Das Ding wird groß, durch die Container, und es wird zum Beispiel bei Wind auch etwas empfindlich sein. Also: Gewicht nach unten verlagern und für Stabilität sorgen.

Als Baumaterial nahmen wir zwei Dämmplatten von 50mm Dicke, die man außen ans Haus klebt zur Wärmeisolierung. Die Platten sind aus einem stabilen Material und selbst gar nicht so leicht, aber eben viel stabiler als das grobporige weiße Styropor und besser zu verarbeiten. Wir haben dann einfach abgemessen, wie viel Fläche die Container brauchten, und an der Seite schmale Stücke abgeschnitten. Diese haben prima untendrunter als eine Art Unterwasser-Rümpfe wie bei einem Karamaran gepaßt. Mit dieser Anordnung haben wir dann erst mal den Auftrieb ausgerechnet und, weil wir es nicht glauben wollten, alles in der Badewanne ausprobiert. Bereits auf einer Platte konnte Sebastian (4 Jahre, 19kg) sitzen, ohne naß zu werden. Da wir das Gesamtgewicht des Bootes ohne Ballast mit 4,3 kg ausgerechnet hatten, musste also zusätzliches Gewicht rein. Dazu haben wir in die „Kufen“ schmale Schlitze gefräst und Metallstangen, die noch im Haus zu finden waren, reingelegt und festgeklebt. Damit wurde die Wasserlinie des Schiffes genau so geplant, daß die „Kufen“ im Wasser verschwinden, aber dennoch der Hauptrumpf von vorn kaum bremsendes Wasser abbekommt. Damit fährt das Boot mit den Vorteilen eines Katamarans, das war zumindest die Überlegung.

Hier sieht man den Rumpf im Rohbau. Bevor wir dann die beiden eigentlichen Platten aufeinandergeklebt haben, wurden in passenden Schlitzen die Kabel für die Solarcontainer auf der Innenlage verlegt. Die Kabel und Stecker sind deutlich zu erkennen. Als Stecker haben wir Teile verwendet, die auch im Modellbau bei Akku-Paketen üblich sind, und haben darauf geachtet, die gleiche Anordnung und Polarität der Kabel zu nehmen. So war es möglich, den Antrieb durch Umstecken auch mit einem handelsüblichen Akku zu testen. Das haben wir dann allen anderen Teams als Tip geschrieben.
Für das Kleben und Spachteln haben wir einen tollen Industriekleber gefunden der Firma Vebatec, der zwar unglaublich eklig an den Händen klebte, aber die Kunststoffplatten nicht angriff. „Lösungsmittelfreier Baustoffkleber zum wasserfesten Verkleben“ stand drauf, und das stimmte auch. Selbst die Kabel konnten wir damit verlegen und die Schlitze sozusagen zuspachteln.

Hier am Heck sieht man, wie die Kabel von den beiden "Maschinenräumen" zu der Stelle verlaufen, wo der Motorschalter hinsoll. Und links im Bild kommt das Sammelkabel der großen Kabelschleife an, die alle Solarcontainer verbindet. Diese Kabel liegen zwischen den Platten und sind deshalb unsichtbar. Es sieht hier so aus, als ob wir vier Platten zusammengeklebt hätten, es sind aber nur zwei. Die Platten werden normalerweise an Hauswände geklebt und haben dafür Fugen zur Überlappung. Die hatten wir nicht abgeschnitten, um die volle Länge der Platten zu nutzen, mußten also die Schlitze noch mit Abfallstücken zukleben.

Hier zu sehen ist der Haken, an dem später das Boot im Leistungsprüfstand ziehen soll. Es war ein Winkel, übriggeblieben von einer Einbauküche. Wir haben ihn (hier nicht sichtbar) eingeschlitzt, verklebt, verschraubt und noch einen Klotz drübergeklebt, damit die "riesige Kraftentfaltung" später nicht das Heck abreißt. Außerdem sieht man den einfach eingeschnittenen Platz für das Ruder- Servo.

So sieht das Heck dann insgesamt aus. Man sieht die eingesetzten Röhren für die Rudermechanik.

Das Zusammenkleben des ganzen Bootes ging einigermaßen schnell, dann kam aber das Spachteln und Schleifen des doch etwas ungenau und überwiegend von Hand mit dem Messer rund bearbeiteten Rumpfes. Außerdem sollte das Material wenigstens ein Stück weit unempfindlicher gegen Druck werden. Dazu haben wir als Material eine Spachtelmasse mit hohem Kunststoffanteil genommen, sie heißt Uniflott und war ordentlich teuer. Trotz des Namens ging das Spachteln nicht allzu flott. Für die Stabilität haben wir schmale Streifen Glasfasergewebe eingearbeitet, das als Fugenband über die Stoßstellen von Gipskartonplatten geklebt wird. Einige nur mit der Lupe sichtbare Glassplitter mußten später aus den Händen entfernt werden. Nach dem Trocknen wurde geschliffen und noch einmal gespachtelt, dann waren das erzielte Ergebnis und die Lust am nochmaligen Spachteln ausgeglichen. Die Entscheidung hieß: Fertig.

Technik

Für den Antrieb wurden zwei Motoren eingebaut, die 12 Volt Nennspannung haben und maximal etwa 11 Watt mechanischer Leistung an der Welle abgeben. Ausgesucht haben wir sie nach dem Wirkungsgrad und der Stromstärke, von der anzunehmen war, daß sie aus dem Solarfeld etwa herauskommen kann. Bei der Abstimmung der Motoren wäre sicher noch eine längere Experimentierphase möglich.

Die Motoren sind in Maschinenräumen untergebracht. Damit der Einbau einigermaßen genau ging, wurde der Platz in die untere Bauplatte eingefräst. In die obere haben wir dann einfach mit dem Messer ein Loch geschnitten.

Hier liegt das Boot quer, man sieht beide Maschinenräume und die Kabelschlitze zum Heck. Für den Antrieb wir uns für kugelgelagerte Wellen entschieden, es gab aber keine genau passende Verbindung, so dass wir die Wellen etwas auf der Drehbank bearbeiten ließen. Dabei wurden sie etwas unrund, jetzt gibt es leichte Vibrationen, das kostet natürlich alles Kraft. Vielleicht können wir das noch bis zum Veranstaltungstag verbessern.

So sieht unser Schiff von unten aus. Die Wellen sollten möglichst flach geneigt sein. Zuvor waren Versuche gemacht worden, den gesamten Antrieb wasserdicht in einer Einheit unter die Wasserlinie zu legen, das wurde dann aber zu viel Arbeit. Also ist der Einbau dieser Wellen eher "konventionell" geraten, die Motoren liegen also knapp oberhalb der Wasserlinie. Wichtig war bei dem Entwurf, dass die Bodenfläche des Bootes insgesamt im Wasser liegt, damit die Schrauben nicht Luft saugen oder kavitieren.

Wer dieses Bild anschaut, wird wahrscheinlich fragen: Warum so winzige Schrauben? Das haben wir einigermaßen genau ausprobiert. Größere Schrauben oder Rennschrauben mit größerer Steilheit wurden von den Motoren und der Solarenergie im Wasser einfach nicht mehr angetrieben. Aber auch das haben wir in der Badewanne ausprobiert, ein richtiger Test und eine Optimierung im Einsatz hätte bei mehr Vorbereitungszeit noch stattfinden können.

Dann ging es ans Einbauen der Fernsteuerung. Als den einfachsten denkbaren Fahrtregler haben wir nur einen Schalter für Vorwärts und Rückwärts auf eine Kunststoffplatte mit einem Servo eingebaut, damit kein Leistungsverlust der Solarenergie durch eine elektronische Schaltung auftritt. Das ging natürlich nur bei möglichst passender Abstimmung von Solarfeld und Motor. Wir hatten das so ungefähr meßtechnisch ausprobiert und ausgerechnet, aber wir wissen auch, dass unser Schiff noch eine Menge Platz für Optimierung hat. Vielleicht möchte das im nächsten Jahr ein neues Team übernehmen.

Es fährt!
Jetzt sollte unser Boot aber endlich aufs Wasser kommen. Ob es wirklich schwimmt und auch noch echt mit Solarenergie fährt? Vorher haben wir noch aus den 24 gebauten Containern durch Leistungsmessung die besten herausgesucht, auf das Schiff gesteckt und los.

Tatsächlich. Wasserlinie genau da, wo sie sein sollte, und ein wenig fahren tut es auch. Die Solarzellen in den Containern sind auf diesem Bild schön zu sehen.

Mit dem Deckshaus haben wir uns nicht so viel Mühe gegeben, außerdem durfte es die Container nicht abschatten. Aber obendrauf haben wir ein lustiges Radar spendiert, aus einer Solarzelle mit Solarmotor, einfach auf einen Legostein geklebt. Insgesamt würden uns „echte“ Modellbauer für das Solarschiff bestimmt keinen Preis verleihen, aber die Idee und das Konzept waren hier wichtiger als die detailgetreue und maßstabsgerechte Präzision. Hier auf den Fotos sieht man, wie unser Schiff immerhin „abgeht“. Eines haben wir dabei leider gleich festgestellt: Mit Schatten auf den Solarzellen, also zum Beispiel unter einem Baum am Ufer, bleibt es einfach nur stehen. Unser Solarfeld kann bis zu 30 Watt leisten, im Schatten sinkt die verfügbare Stromstärke aber auf unter 200mA und damit auf einen Wert, der die Motoren nicht mehr anspringen läßt. Vielleicht muß doch noch etwas Elektronik eingebaut werden.

Wichtiger war uns die Dekoration. Wie bei einem großen Schiff haben wir „EUS LINE“ an die Seiten geschrieben in Höhe der Wasserlinie, und den Schiffsnamen Solar Container 1, der auch die Idee verkörpert.

Da verschwindet es zum ersten Mal aus der Reichweite unserer Hände und Füße - leichte Angst macht sich breit - aber es kommt mit der Fernsteuerung brav wieder zurück.
Zum Abschluß noch ein Bild, wie schön unser Schiff auf der Mosel am Veranstaltungsort zum Martin-Görlitz-Stiftung Solarboot-Cup seine Runden dreht.

Sieht doch fast aus wie ein großes Schiff, oder?

Grundschulwettbewerb

Wie schon mehrfach gesagt, wollten wir auch die Koblenzer Grundschulen an der ganzen Veranstaltung beteiligen. Die Ergebnisse des Malwettbewerbs zur Dekoration der Container liegen aber im Moment (Stand 25. Juni) noch nicht vor. Wenn wir daran denken, kommen an dieser Stelle in den nächsten Tagen noch wenigstens die Gewinnerbilder.
ACHTUNG - während der Veranstaltung werden alle Bilder der Schulkinder ausgestellt. Und - schließlich gibt es auch Preise!

Auf dem Solarboot Cup

Unser Containerschiff fuhr auf dem Solarboot Cup 2006 tapfer mit - natürlich außer Konkurrenz. Die Fotogalerie zeigt einige Impressionen dazu. Bitte dort reinschauen.

EUS Carrier (2007)

Beispiel 2007: "eus Carrier"

Hier wollen wir bei Gelegenheit den Bau unseres Schiffes der Jugendwerkstatt beschreiben.