Klaar!!!

Opdracht 2 : Tennisballenkannon

Technologie II – Labo Mechanica

Opdracht 2 : Tennisballenkannon

Klant : PIH (optioneel Straatfestival Stad Menen)

Context : Constructie, dynamica, lancering projectiel, instelbaarheid

Opdracht :

De theorie mechanica is een vrij abstracte cursus, tijd om de link naar het werkveld te maken.

In deze opdracht worden jullie uitgedaagd een toestel te ontwerpen dat tennisballen lanceert naar een bepaald doel. Echter wordt dit doel regelmatig verplaatst om een extra moeilijkheid toe te voegen.

Ieder studententeam mag een beperkt aantal keer naar het doel mikken, het aantal keer dat het doel getroffen wordt is een rechtstreeks verdiende hoeveelheid punten.

Concreet :

- Het toestel wordt opgesteld voor de startlijn. Niks van het toestel, met uitzondering het projectiel, mag deze lijn overschrijden.

- Het toestel staat op de grond, mag dus niet gedragen worden. Een statief om je toestel op te monteren is wel toegestaan.

- Er wordt geschoten met tennisballen, in het toestel moet een laadsysteem vervat zitten zodat er 5 tennisballen ‘geladen’ kunnen worden.

- De tennisballen worden gelanceerd met louter mechanische energie. Uitgesloten zijn dus : elektrische energiebronnen (bv motor), chemische energiebronnen (bv explosie), biologische energie (bv afgerichte aap)… Voorbeelden van mechanische energie zijn veren, elastieken, opgespannen pees, zwaartekracht, getorste touwen,…

- De nodige energie mag wel uit jullie spierkracht voortkomen maar moet eerst ‘opgeslagen’ kunnen worden in het toestel. Met een kleine afzonderlijke bediening moet deze grote kracht vrijkomen. Voorbeeld : een boog opspannen is toegestaan, maar de pees moet ergens achter haken. Om het projectiel af te vuren mag je een trekker bedienen, een klein nokje achteruit schuiven… Je mag niet zelf de pees onder spanning houden.

- Er zijn in principe geen beperkingen naar grootte van het toestel.

- Denk ook over veiligheid, opgespannen elastieken zijn bijvoorbeeld een potentieel gevaar.

- Het doel waar we naar mikken is een rechtopstaande houten plaat van 50 cm op 50 cm, staand op de grond.

- Het doel heeft 6 mogelijke posities, op 5, 7, 9, 11, 13 en 15 meter van de doellijn. Waar deze start word aan de hand van een dobbelsteen bepaald en is dus volledig willekeurig en staat niet ter discussie.

- Er wordt 5 keer naar het doel geschoten (de volle lader), daarna wordt het doel verplaatst volgens de uitkomst van een nieuwe dobbelsteenworp (het moet wel een nieuwe positie zijn).

- In totaal schiet je dus 10 keer op doel. Het aantal keer dat je het doel treft wordt omgerekend naar 5 punten (naar boven afgerond) en deze zijn direct reeds 25% van de te verdienen punten. Scoor je dus 9/10, dan krijg je 5 punten, bij 1/10 is dit 1 punt. De bal mag 1 keer stuiteren alvorens het doel te raken.

- Werk snel naar een degelijk, stevig model waarbij snel getest kan worden. Zorg dat er in je ontwerp mogelijkheden tot aanpassen aanwezig zijn.

- Het toestel zal onderhevig zijn aan een vrij ruw gebruik, maak alles stevig van bij de start.

- Alles wat niet vermeld is in deze regels is vrij te interpreteren.

Tijdens de conceptfase moet verplicht gebruik gemaakt worden van één van de tools van Play-mate. De keuze is totaal vrij. De resultaten hiervan komen op de blog, aangevuld met jullie specifieke bemerkingen.

Per groep zijn er ook bonuspunten te verdienen:

- Alle doelen om = +1 punt (dus eigenlijk 6/5)

- De mooiste maquette (groep beslist) = +1 punt

- Er wordt nadat we op doel schoten nog 1 extra schot afgevuurd (één enkele poging), grootste afstand = +1 punt

- De bonuspunten zijn cummuleerbaar en kunnen dus naar één enkel team gaan.

Duur en Planning

Tot en met laatste les. Presentatie gebeurt buiten aan de C-blok door heel 1IPO samen op een nader te bepalen moment, afhankelijk van de weersomstandigheden.

Groepsindeling

Groepen van 2 studenten

Materiaal

Vrij te kiezen

Indienen

Verslaggeving naar gewoonte op de blog

Evaluatie

5 punten rechtstreeks te verdienen op presentatie afhankelijk van het aantal geraakte doelen

5 punten op concept en uitvoering

10 punten op evolutie en verslaggeving

Uitbreiding (niet op punten)

Vanuit het straattheaterfestival van Menen kwam de vraag of er een mogelijkheid is om dergelijk lanceertoestel te kunnen ombouwen om teddyberen uit de kringloopwinkel in het publiek te schieten. Indien één van jullie hiervoor interesse mocht hebben, kan ik jullie de verdere gegevens doorspelen.

eindfoto

eindresultaat

eindresultaten supervlot

Eindresultaat "Turtle"

dossier voetveer "supervlot"

“Supervlot” door Maes David & Popelier Thomas.

Na het vele brainstormen kwamen we uit bij ons eerste ontwerp, die we vervolgens aanpasten zodat deze zou werken.

Onze constructie zou aan verschillende eisen moeten voldoen.

Om het peilverschil van 70 centimeter te kunnen overbruggen kwamen we op het systeem om ons ponton met het waterniveau te laten meegaan.

Hierbij maken we het ponton vast a.d.h.v. een loopbrug met twee scharnieren. Eén aan de plaat op het vaste land, die verankerd is in de grond met palen, en één scharnier vast aan het ponton zelf. Hierdoor wordt het ponton vastgemaakt aan de oever maar kan het toch voldoende vertikaal bewegen met het waterpeil mee.

Deze loopbrug zorgt ervoor dat ook bij extreme overstromingen het vlot & het ponton niet gestoord worden in hun werking.

Het vlot zelf moest aangedreven worden door de gebruikers zelf. Hierdoor kwamen we met het volgende systeem op de proppen.

Door dit systeem is het gemakkelijk om over te steken maar dit maakt het ook mogelijk om het vlot terug te trekken wanneer deze aan de overkant staat.

Veiligheid is een belangrijke vereiste bij de constructie van een vlot omdat er ook vaak kleine kinderen zullen oversteken. Daardoor hebben we de wanden één meter hoog gemaakt en 20 centimeter dik. Dit maakt het mogelijk om kleine kinderen te beschermen en toch te genieten van het landschap.

Ook hebben we onze basis aan alle vier de zijden met 20 centimeter verlengd om zo omkantelen te voorkomen. Deze 20 centimeter zorgen ervoor dat er niet veel gewicht kan liggen op de randen.

Omdat de wanden rusten op een constructie met 6 palen waartussen planken getimmerd zijn is deze gemakkelijk (de) monteerbaar. De volledige constructie kan gemakkelijk uit het water gehaald worden. Ook het mechanisme op het ponton kan gemakkelijk ge(de)monteerd worden omdat het vast zit op het frame van het ponton.

We hebben gekozen voor dit ontwerp omdat het gemakkelijk in de omgeving kan opgaan. Het is gemaakt uit 1 donkere houtsoort waardoor het het landschap niet onderbreekt. Ook de pontons zijn zo simpel mogelijk gehouden zonder verlies aan kwaliteit om het landschap zo min mogelijk te onderbreken.

Uitleg werking & design van het vlot/ponton

Bij het ponton hebben we gekozen voor een afscherming adhv 6 (of meer) palen waartussen touw gespannen is. Hierdoor wordt de wandelaar veilig begeleid tot aan het opstappen van het vlot.

De loopbrug zorgt ervoor dat je gemakkelijk een eventueel hoogteverschil kan overbruggen tussen het waterniveau en het vasteland.

Centraal op het ponton bevindt zich een mechanisch systeem met een draaibare hendel om het vlot zo gemakkelijk mogelijk terug te brengen. Dit kan door aan de hendel te draaien. Meer info over de werking staat uitgelegd op een bord aan de ingang van het ponton.

Het systeem zelf staat nog eens extra verankert aan het ponton met twee verstevigingdriehoeken.

Wanneer het vlot toegekomen is aan het ponton klappen twee deurtjes neer. We hebben gekozen voor neerklappende deurtjes omdat zo het risico om in het water te vallen nog kleiner wordt en het ook zo makkelijker toegankelijk is voor wielertoeristen en rolstoelgebruikers.

Op het vlot zelf zijn er vier klapstoeltjes gemonteerd. Twee aan elke kant. We hebben gekozen voor klapstoeltjes om zo zoveel mogelijk plaats te sparen. Zo is er voldoende plaats om het vlot te bedienen (trekken aan het touw), niet gehinderd te worden door een fiets en voor een vlotte toegang voor rolstoelgebruikers.

De klapstoeltjes bevinden zich 50 cm boven de grond en zijn elk 50 op 50 centimeter, zo zijn ze mooi uitgelijnd met de bovenkant van het vlot.

Het vlot is volledig symmetrisch dus om af te stappen aan de andere kant is het volledig hetzelfde als het opstappen. Men klapt de deurtjes terug neer en men kan vertrekken.

Keuze materiaal

Voor het gebruikte hout hadden we gedacht aan een licht water/regenbestendig hout. Zoals esdoorn hout. Dit is zeer licht en stevig. En wordt voor allerlei andere buitentoepassingen gebruikt.

Voor de ondergrond (drijvende gedeelte) van het ponton en het vlot hadden we gedacht aan behandeld isomo die onder andere ook veel gebruikt wordt voor aanlegsteigers in havens en dokken. Dit materiaal beschikt over een uitstekend drijfvermogen en heeft ook een lange duurzaamheid. Het enige nadeel is dat het moeilijker te recycleren is.

Voor het touw tussen de twee pontons hadden we gedacht aan meer-strengs geslagen polyester, het is goed bestand tegen uv licht, waterbestendig en breekt niet snel.

Berekeningen.

Diepte (0.15m) x breedte (3m) x lengte (2m) => 0.9 = 900 kg

+ extra randen

0.15x 2.40 x3.40=>1.224 = 1224 kg

Waarvan er al 400 kg aan last gerekend wordt , dus er blijft nog 824 kg over.

Het volume van onze muren bedraagt. +-

2x 3m breed x 1m hoog x 0.10 dik + 2x 1.60 breed x 1m hoog x 0.1 dik = 0.92

(0.1 m dik want het zijn holle muren)

(1.60 m breed ipv 2m omdat er overlapping is met de andere muren, elke keer 20 centimeter)

Esdoorn met zijn 650 kg/m³ zit hier mooi onder

Southern yellow pine zit hier mooi onder

…

De beste keuze is hout uit duurzaamheidsklasse één of twee

Of naaldhoud met verduurzaming volgens procedé A4.1

08/03/2011

We wilden graag tonen hoe het principe van het vlot werkt op water. Door de hoeken van het vlot en de pontons die in elkaar passen, zal het vlot op het water altijd een beetje naar beneden getrokken worden tot het perfect gelijk ligt met het ponton.

Om dat te kunnen tonen op water hadden we een waterdichte bak nodig. Hiervoor hebben we een bak van 1000*500*100 gemaakt en bekleed met een waterdicht zeil. Omdat de palen door het zeil moeten, moet dit nog afgedicht worden, zodat het water niet onder de bak in plaats van in de bak staat :P

De folie is in de bak gelegd en onderaan de bak vastgenageld met behulp van houten latjes.

Foto’s van het maken van de waterbak ontbreken helaas…

01/03/2011

Omdat het vlot een grote draagkracht nodig had, moest er een goed systeem zijn om het vlot te laten drijven.

De belangrijkste factoren zijn daarvoor gewicht en draagoppervlak. Om het draagoppervlak te vergroten hebben we de vorm van het vlot en de pontons aangepast. De pontons krijgen onderaan een grotere hoek,. Deze hoek is de supplementaire hoek van de hoek die het vlot krijgt. Zo past het vlot perfect onder het ponton en is er geen gat tussen de twee.

Onderaan het vlot en de pontons komen er grote tanks, die lucht bevatten. Afhankelijk van het gewicht van het vlot en de pontons, moet de tank een groter contactoppervlak met het water hebben. Voor de tanks is het van belang dat het oppervlak groot is, maar de hoeveelheid lucht is van minder belang. In tegenstelling tot wat we dachten zou perslucht geen meerwaarde hebben in de tank. Hierdoor zou het geheel meer wegen, en zou het vlot niet hoger, maar lager in het water drijven. Perslucht heeft bijgevolg geen meerwaarde voor de diepgang van het vlot.

Het ponton zal bevestigd worden op 1 paal, die een aantal meter in de grond geslagen kan worden, zodat ze toch stabiel staat in de moerassige ondergrond. Met glijlagers kan het ponton dan omhoog en naar beneden wanneer het water stijgt. Er worden bovenaan de paal afdakjes voorzien, zodat de pontons niet glibberig worden door regen en mosvorming

.