Are you ready to fly? Modifiziertes Wassersportgerät für studentische Projekte
E-Foiling ist eine Wassersportaktivität, bei der die sporttreibende Person auf einem Foilboard elektrisch angetrieben über das Wasser gleitet. Am Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen (IFAS) der TU Braunschweig wird ein solches Foilboard im Rahmen der Projektarbeit im Bachelorstudium und durch studentische Arbeiten weiterentwickelt – etwa durch einen selbst entwickelten Propeller, um einen Gleitflug zu erreichen. Im E-Foil-Lab des IFAS können Studierende eigene Ideen umsetzen und ihr Wissen in anwendungsorientierter Forschung testen.
Beim Freiversuch am Blauen See in Garbsen. Bildnachweis: Jan Göing
Das Besondere an einem E-Foil ist, dass das Foilboard von einem elektrischen Antriebssystem angetrieben wird. Dieses Antriebssystem besteht hauptsächlich aus einer Strömungsmaschine, dem Propeller, der den Antrieb des Boards gewährleistet. Das Foilboard selbst verfügt über eine oder mehrere Tragflächen, die unter dem Board angebracht sind. Diese Tragflächen erzeugen einen Auftrieb, der das Board aus dem Wasser hebt.
Das E-Foil-Lab
Test des Antriebes im E-Foil-Lab. Bildnachweis: Jan Göing
Das E-Foil-Lab des IFAS ist ein Laboratorium zur Messung der leistungsspezifischen Parameter eines E-Foilboards mit Antriebseinheit. Hier wird das E-Foil in ein 13 Kubikmeter großes Wasserbecken integriert. Anhschließend werden die Messungen durchgeführt: Von Interesse sind Größen wie Schub, Durchfluss, Leistung und Drehzahl der Strömungsmaschine. Basierend auf diesen Messwerten werden im institutseigenen 3D-Drucker optimierte Antriebe gefertigt.
Zur Auslegung der Strömungsmaschine kann die im Exzellenzcluster SE2A entwickelte Software „RAPID“ genutzt werden. Im Rahmen des E-Foil-Labs sammeln die Studierenden Erfahrungen in verschiedenen Ingenieurdisziplinen. Neben der Theorie zur Hydrodynamik umfasst das Programm auch Festigkeitslehre, Messtechnik und fertigungstechnische Verfahren. Ein besonderes Merkmal dieses Labors ist die enge Verzahnung von Theorie und Praxis, wodurch die Studierenden praxisnahe Erfahrungen und die damit verbundene Verantwortung kennenlernen.
E-Foilboard-System erfolgreich getestet
IFAS-Propeller aus dem 3D-Drucker. Bildnachweis: Jan Göing
Das E-Foil wurde sowohl unter kontrollierten Laborbedingungen als auch in einem Feldversuch am Blauen See in Garbsen getestet. Zudem wurde im Rahmen einer Masterarbeit der erste IFAS-Propeller entwickelt und mit einem Referenzpropeller verglichen. Der IFAS-Propeller erzielte dabei einen Schub von 640 N und übertraf den OEM-Propeller unter Prüfstandsbedingungen deutlich.
Die Kombination aus elektrischem Antrieb und Tragflächen ermöglicht hohe Geschwindigkeiten (bis zu 45 km/h) und erhebliche Auftriebskräfte, sodass das Board einen Schwebezustand über dem Wasser erreicht.
E-Foiling ist eine besonders herausragende Kombination aus den Grundlagen der Strömungsmaschinen- und -mechanik, aus Wassersport, Elektromobilität und technischer Innovation. Diese Kombination macht es zu einem idealen Versuchsgegenstand, weshalb das IFAS ein E-Foil für studentische Arbeiten besitzt.
Beim Freiversuch am Blauen See in Garbsen. Bildnachweis: Jan Göing
