This is the report of a master thesis in light weight design of a component in a system that harnesses wind power with a kite. The thesis is a degree project in Naval Architecture at KTH with the course code SD271X. The design work is mostly of a structural nature, but systems engineering, and conceptual design is also a major part of thestudy. The first part introduces the problem where the client, SkySails Power GmbH, is looking to design a new control pod for a system that carries 3 times the load as a previous design. The thesis is limited to the design of the load bearing chassis of the pod, but because at the time the other sub systems or components have not yetbeen designed, the study includes concept design of the entire pod system. The flight pattern and load cases of the kite are studied to get the right understanding of the forces that affect the system. The goal is to design achassis that is as affordable, light weight, and as strong as needed for the task.The requirements of the design problem are decided by the master student and the client together after a prestudy was made but they had minor changes further along the design process. It is a real life, organic iterative design process that has a goal from the start to use the opportunity of an outsider to reconsider the design of akey component of the client’s product.The result is a chassis design that is cheaper to produce and weighs less than if the old chassis would be linearly scaled up with the loads. This design has the same concept as the last but with a couple of modifications concerning some attachments to the rest of the system. The requirement of maintaining all previous functionsis achieved. A significant part of the thesis was to determine the boundaries between the areas of where FEM modelling is applicable and where hand calculations estimations are necessary. The results from this work will be used to build a prototype of the chassis, test it in a tensile testing machine, and finally integrate it into theentire system and flown. / I en värld som hotas av klimatförändringar på grund av utsläppen av fossila bränslen i atmosfären, men där människorna som befolkar den har ett stort behov av energi för sin livsstil finns det ett behov av alternativa källor och metoder till att utvinna den. Ett relativt nytt och hållbart sätt till detta är kite-baserad vindkraft. Mananvänder sig av en skärm eller drake, lite som en fallskärm fast i större storlek, som är kopplad med en vajer till en bas-station där vajern rullas upp på en trumma. Skärmen fungerar som en vinge och skapar ett lyft när den flyger i kors-vind och rullar ut vajern på trumman som fungerar samtidigt som en elektrisk generator. Alternativtlåter man skärmen ha ett konstant avstånd och har bas-stationen installerad på ett fartyg och använder lyftet från skärmen till att driva fram fartyget.Ett av företagen som arbetar med att få denna teknik lönsammare än konventionell vindkraft i vissa väder och geografiska lägen är SkySails som gav i uppdrag som examensarbete att utveckla en ny modell av chassit till styrenheten till sitt kite-system. Styrenhetens ligger mellan skärmen och vajern och har som huvudfunktion attstyra draken som görs med en mindre elektrisk motor och ett tandat bälte. Dessutom innehåller styrenheten mycket elektronik och sensorer vilket gör utvecklingen till ett komplext problem. Studentens två huvuduppgifter var göra en konceptuell utvecklingsstudie av hela styrenheten och att utveckla ett chassi, till ett stadie att dengår att tillverka från ritningar, för det mest framgångsrika konceptet. Chassit måste tåla hela skärmens laster och kosta och väga så lite som möjligt.Designprocessen var iterativ med ett systemingenjörsmässigt angreppssätt. Första delen av tiden ägnades åt att studera den befintliga styrenheten och lära sig om hela kite-teknologin. Sedan sattes tydligare och mätbara mål och specifikationer tillsammans med uppdragsgivaren. Därefter började den kreativa fasen och skissa fram bådekonventionella och okonventionella koncept för hela styrenheten. De tre mest lovande koncepten utvärderades mot de tidigare satta kriterierna så kvantifierbart som möjligt och det visade sig att det koncept som hade används var fortfarande det bästa. Sista fasen av arbetet var att sätta gränssnittet för chassit i detta koncept ochdesigna chassit så lätt som möjligt.Resultatet blev ett liknande chassi jämfört med vad det var innan men med en vikt som var lägre än om det förra chassit hade ökat sin vikt lika mycket som lastökningen. Kostnaden för chassitillverkningen gick ner i absoluta termen på grund av byte av material och tillverkningsmetod. Av detta kan man påstå att examensarbetet varframgångsrikt och nådde sina mål. Däremot måste en prototyp tillverkas testas i för att fastställa att modellerna som tog fram designen motsvarar verkligheten. Dessutom måste de andra komponenterna tillverkas i för att hela styrenheten kunna testas så som den är avsedd att användas. Chassit och styrenheten är bara ett steg på vägentill en hållbarare värld men metoderna som användes kan återanvändas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-240262 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Soukka, Erik |
| Publisher | KTH, Marina system |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2018:374 |
Page generated in 0.0021 seconds