14. Solarmodellboot-Wettbewerb für Schulen

Die Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik (EI) der Hochschule Konstanz (HTWG) lädt Schülerinnen und Schüler zum 14. Konstruktionswettbewerb für Solar-Modellboote ein. Höhepunkt des Schüler-Wettbewerbs ist der Entscheidungstag, an dem die selbst entwickelten und gebauten Boote präsentiert werden und gegeneinander antreten. Interessierte Schulen sind eingeladen, ein oder mehrere Teams für den Wettbewerb anzumelden.

Anlass zur ersten Durchführung dieses Wettbewerbs war 2008 der 20. Geburtstag eines der ersten Solarboote der Welt, der KORONA. Sie wurde an der Fakultät EI entwickelt und fährt seit 1988 allein mit Sonnenenergie.

Die Korona

Der Wettbewerb ist in zwei Kategorien eingeteilt:

• Kategorie 1: Geschwindigkeit
• Kategorie 2: Kreative Konstruktion

Ein Team kann sich nur für eine der beiden Kategorien anmelden. In Kategorie 1 treten die Boote nur zum Rennen an. In Kategorie 2 nehmen die Boote am Rennen teil, ohne dass ihr Rennergebnis gewertet wird. Hier entscheidet eine Jury. Es werden jeweils Preise für den 1., 2. und 3. Platz in den beiden Kategorien vergeben. Jedes Team erhält eine Urkunde.

Jedes Team konstruiert und baut ein Solar-Modellboot, das durch den elektrischen Strom von Photovoltaik (PV)-Zellen angetrieben wird. Insbesondere gilt es, folgende Herausforderungen zu bewältigen:

• Auswahl von geeigneten PV-Zellen
• Auswahl eines geeigneten Motors
• Verschaltung der PV-Zellen und Verbindung von Energieversorgung und Antrieb
• Entwicklung und Bau eines stabilen und schnellen Schiffsrumpfs
• Auswahl und Anpassung des Propellers an Motor und Rumpf
• Optimale Lagerung von PV-Zellen und Antrieb
• Verwendung umweltfreundlicher Materialien

Jedes Team erstellt ein Poster, auf dem die Konstruktion erklärt wird.

Jedes Team bekommt eine Startnummer in der Reihenfolge der Anmeldung. Die Rennleitung legt einen Wettbewerbszeitplan je nach Anzahl der Teams fest. Jedes Team erhält einen überdachten Arbeitsplatz.

Die Rolle der Lehrerin/des Lehrers sollte in einer zurückhaltenden Beratung bestehen. Eine Mithilfe durch Eltern ist ausdrücklich nicht erwünscht, weil dies von anderen Teams als ungerecht empfunden würde.

Das Boot wird durch den elektrischen Strom einer oder mehrerer PV-Zellen angetrieben. Die aktive PV-Fläche ist auf sechs Quadratdezimeter begrenzt. Die Bootsgröße, gemessen über alles, ist begrenzt in der Breite auf max. 25 cm und in der Länge auf max. 40 cm. Es sollte Platz für eine 4 x 4 cm große Startnummer (als Aufkleber) ausgewiesen sein. Batterien, Akkumulatoren und andere Energiespeicher sind verboten.

Nichtbeachtung der Regeln/Anforderungen führt zum Ausschluss!

Die Rennstrecke besteht aus einem Wasserbecken mit zwei parallelen Bahnen zu je 60 cm Breite und einer Länge von 16 m (Bild 1); die Strecke Start-Ziel beträgt 15 m. In der Mitte jeder Bahn befindet sich eine gespannte Angelleine, die zur Führung des Bootes dient. Die Führung am Boot sollte durch Drahtbügel an Bug und Heck des Bootes erfolgen und ist so zu konstruieren, dass das Boot während der Fahrt in der Führung gehalten wird. Die Leine befindet sich 10 cm über der Wasseroberfläche mit einem maximalen Durchhang von 5 cm in der Mitte der Strecke (siehe Bild 2). Die Zieldurchfahrt wird durch Auslösung einer Lichtschranke erkannt, wozu eine min. 5 mm breite Fläche notwendig ist. Diese kann entweder durch das Boot selbst gegeben sein oder durch eine am Bug des Bootes befestigte Konstruktion (z.B. ein Stab; siehe Bild 3).

Bild 1: Rennstrecke mit Führung (Sicht von oben)

Bild 2: Führung mit möglichem Durchhang (Sicht von der Seite)

Bild 3: Schematische Darstellung der Auslösevorrichtung

Jedes Team bekommt eine Startnummer in der Reihenfolge der Anmeldung. Die Rennleitung legt einen Wettbewerbszeitplan je nach Anzahl der Teams fest. Jedes Team erhält einen überdachten Arbeitsplatz.

Jedes Team nimmt planmäßig an zwei Rennläufen teil. Dabei wird die Zeit, die vom Start zum Ziel benötigt wird und die zu diesem Zeitpunkt bestehende Einstrahlung gemessen. Hier¬aus errechnet sich die Rennmaßzahl (RMZ) nach folgender Formel:

RMZ = Zeit2 x Einstrahlung

Die Größe der PV-Fläche wird nicht in die Rennmaßzahl eingerechnet! Für die Zeit von Start zu Ziel besteht ein Limit von drei Minuten! Wird dieses überschritten, erfolgt der Abbruch des Laufs und Eintrag einer Zeit von drei Minuten.

Für die Finals wird eine Qualifying-Liste nach der Größe der RMZ in aufsteigender Reihenfolge erstellt, wobei die niedrigste RMZ der Durchläufe eines Teams gewertet wird.

Die Finals werden nach dem KO-Kriterium ausgeführt. Das schnellste Boot gewinnt!

Die 8 Teams der Kategorie „Geschwindigkeit“ mit der niedrigsten RMZ der Qualifying-Liste treten nach folgendem Schema gegeneinander an:

Viertelfinale

• Rennen 1: Qualifier 1 gegen Qualifier 5
• Rennen 2: Qualifier 2 gegen Qualifier 6
• Rennen 3: Qualifier 3 gegen Qualifier 7
• Rennen 4: Qualifier 4 gegen Qualifier 8

Halbfinale

• Gewinner aus Rennen 1 gegen Gewinner aus Rennen 3
• Gewinner aus Rennen 2 gegen Gewinner aus Rennen 4

Finale

• Kleines Finale: Verlierer aus Rennen 1 gegen Verlierer aus Rennen 2; bestimmt 3. und 4. Platz
• Großes Finale: Gewinner aus Rennen 1 gegen Gewinner aus Rennen 2; bestimmt 1. und 2. Platz

Auf einem Poster soll die Konstruktion des Bootes dargestellt werden. Zulässig ist ein Poster bis zur Maximalgröße von DIN A1; es wird am Arbeitsplatz des Teams ausgestellt werden.

In der Kategorie 2 besteht die Aufgabe darin, ein hinsichtlich Material, Design, Optik und Umsetzung möglichst kreatives Solar-Modellboot zu konstruieren (siehe unter „Wertung“). Es muss durch PV-Zellen angetrieben werden. Auch hier sind Batterien, Akkumulatoren und andere Energiespeicher verboten.