Wyzwanie długodystansowego wyścigu bez możliwości doładowania

Zawody The Ultimate Solar Boat Challenge to jedno z najbardziej wymagających wyzwań dla zespołów projektujących łodzie solarne na świecie. W tej edycji wystartowało dziesięć zespołów, głównie z Holandii, ale tylko polscy studenci z zagranicy zdołali ukończyć wszystkie etapy rywalizacji.

Specyfika zawodów polega na wieloetapowym wyścigu długodystansowym, w którym zespoły nie mogą doładowywać akumulatorów z sieci elektrycznej. Od pierwszego do ostatniego etapu uczestnicy muszą polegać wyłącznie na energii pozyskanej z paneli słonecznych zamontowanych na ich jednostkach.

Od pierwszego do ostatniego etapu zespół musiał polegać wyłącznie na energii pozyskanej z paneli słonecznych. Kluczowa była nie tylko niezawodność jednostki, sprawność napędu, ale także efektywne zarządzanie energią i przemyślana taktyka - mówi Julian Serkieza, członek zespołu KORAB.

Jak podkreślają organizatorzy, tego typu rywalizacja wymaga od uczestników nie tylko doskonałej znajomości inżynierii, ale także umiejętności strategicznego myślenia i zarządzania zasobami energetycznymi w czasie rzeczywistym.

Ewolucja wodolotu POL32 - od eksperymentu do konkurencyjnej jednostki

Sukces polskiego zespołu nie przyszedł z dnia na dzień. Na przestrzeni ostatnich lat wodolot POL32 przeszedł prawdziwą “ewolucję” - z zespołu eksperymentalnego stał się realnym uczestnikiem wyścigu, który aktywnie rywalizuje o wysokie miejsca w stawce.

Zanim łódź wypłynęła na holenderskie wody, członkowie zespołu przez ponad pół roku prowadzili intensywne prace badawczo-rozwojowe w laboratoriach Politechniki Gdańskiej. Szczególny nacisk położono na trzy kluczowe obszary techniczne, które miały decydujące znaczenie dla powodzenia misji.

Pierwszy obszar obejmował badania oraz wdrażanie silników prądu stałego typu BLDC. Studenci analizowali charakterystyki momentu obrotowego, zużycie energii oraz stabilność pracy w różnych warunkach atmosferycznych i wodnych. Drugi filar przygotowań to optymalizacja pracy przekładni wysokoobrotowej, w tym szczegółowa analiza systemów chłodzenia, smarowania, odporności na przegrzewanie oraz wpływu drgań na wydajność całego układu napędowego.

To była żmudna i technicznie wymagająca część przygotowań, ale testy pozwoliły nam zrozumieć, gdzie leżą realne ograniczenia naszego napędu i jak możemy je świadomie obejść - podkreślają członkowie zespołu KORAB.

Przełomowe rozwiązania w zarządzaniu energią i telemetrii

Zespół KORAB z jednostką POL32 wyróżniał się na tle międzynarodowej konkurencji autorskimi rozwiązaniami z zakresu zarządzania energią i strategii nawigacyjnej. Kluczowym elementem przewagi okazał się kompleksowy system monitorowania i kontroli, który pozwalał na podejmowanie decyzji w oparciu o rzeczywiste dane, a nie jedynie przypuszczenia.

Studenci wdrożyli nowoczesne, wysokowydajne systemy MPPT (Maximum Power Point Tracking), które umożliwiały maksymalne wykorzystanie paneli fotowoltaicznych o umiarkowanej sprawności. Dodatkowo zastosowali nowy silnik pracujący efektywnie nawet przy niskim napięciu i zmiennym obciążeniu, co okazało się kluczowe podczas trzydniowej rywalizacji.

Prawdziwym przełomem była jednak zdalna telemetria, która pozwalała członkom zespołu monitorować parametry łodzi w czasie rzeczywistym. System obejmował obserwację napięcia ogniw, temperatur krytycznych elementów, poziomu naładowania akumulatorów oraz bieżącego zużycia energii.

Dzięki tym rozwiązaniom zespół mógł dynamicznie dostosowywać prędkość i strategię płynięcia, unikając krytycznych spadków mocy i skutecznie zarządzając zasobami energetycznymi. System telemetryczny umożliwił również przeprowadzanie szybkiej analizy danych po każdym etapie wyścigu, co pomogło w bieżącej optymalizacji działania łodzi i pozwoliło utrzymać konkurencyjność z pozostałymi zespołami aż do linii mety.

Plany rozwoju - nowa łódź i autonomiczne systemy kontroli

W oparciu o doświadczenia zebrane podczas zawodów w Holandii oraz wcześniejszych startów, zespół KORAB rozpoczął już ambitne prace projektowe nad kolejną generacją jednostki pływającej. Nowa łódź ma być zaprojektowana od podstaw z myślą o pełnym wykorzystaniu możliwości trybu wodolotu, podczas gdy obecna konstrukcja POL32 startowała ze skróconą kolumną napędu.

Jednym z najważniejszych celów technicznych jest wdrożenie autonomicznej kontroli lotu, która pozwoli na jeszcze bardziej precyzyjne zarządzanie energią i trajektorią ruchu. Studenci planują również znaczącą rozbudowę pokładu o dodatkowe panele fotowoltaiczne własnej konstrukcji i wykonania, co umożliwi lepsze dopasowanie ich parametrów do specyficznych wymiarów i potrzeb jednostki.

Kluczowym elementem rozwoju ma być także uruchomienie pełnej, prognostycznej telemetrii. System ten będzie znacznie bardziej zaawansowany od obecnego rozwiązania i umożliwi precyzyjne planowanie zużycia energii oraz strategii wyścigowej w oparciu o przewidywane warunki atmosferyczne i wodne.

Lista głównych innowacji planowanych w nowej konstrukcji:

• Autonomiczna kontrola lotu z wykorzystaniem sztucznej inteligencji
• Panele fotowoltaiczne własnej konstrukcji dopasowane do kadłuba
• Prognostyczna telemetria z funkcjami predykcyjnymi
• Udoskonalony system zarządzania energią
• Nowy kadłub zoptymalizowany pod kąt lotu nad wodą

Mentor z dwudziestoletnim doświadczeniem w regatach solarnych

Sukces zespołu KORAB nie byłby możliwy bez wyjątkowego zaplecza mentorskiego. Opiekunem naukowym projektu jest dr inż. Wojciech Leśniewski z Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej, który sam ma za sobą dwadzieścia lat doświadczeń w budowie łodzi solarnych i udziale w międzynarodowych regatach.

Dr Leśniewski rozpoczynał swoją przygodę z łodziami solarnymi jako student, obecnie pełni funkcję opiekuna naukowego KSTO KORAB i obserwuje ogromny postęp technologiczny w tej dziedzinie. Jego zdaniem udział w regatach wymaga od uczestników stosowania najnowszych technologii z wielu różnych obszarów inżynierii.

Z perspektywy dwudziestu lat udziału w regatach i budowy łodzi solarnych, początkowo jako student, a obecnie pełniąc funkcję opiekuna naukowego KSTO KORAB, zauważam ogromny postęp w tej dziedzinie. Udział w regatach wymaga od uczestników stosowania najnowszych technologii z dziedziny laminatów, napędów elektrycznych, elektroniki, programowania, obróbki danych, projektowania przestrzennego, obróbki CNC, projektowania procesów technologicznych - podkreśla dr inż. Wojciech Leśniewski.

Mentor zwraca uwagę na interdyscyplinarny charakter projektu, który wymusza na studentach poszerzanie wiedzy i umiejętności znacznie poza standardowy program studiów. Dostęp do najnowszych technologii często wymaga współpracy z podmiotami zewnętrznymi, co dodatkowo wzbogaca proces edukacyjny i przygotowuje młodych inżynierów do wyzwań współczesnego rynku pracy.

Kreatywność konkuruje z wielkimi budżetami

Podczas zawodów w Holandii rozwiązania zastosowane przez polskich studentów spotkały się z ogromnym zainteresowaniem innych drużyn międzynarodowych. Wielu zawodników pytało o sposób działania systemów opracowanych przez zespół KORAB oraz doceniło ich skuteczność mimo względnej prostoty konstrukcyjnej.

Doświadczenia z The Ultimate Solar Boat Challenge pokazały, że różnice między poszczególnymi łodziami wynikają nie tyle z oryginalności pomysłów, co z możliwości ich praktycznej realizacji. Kreatywność i determinacja młodych inżynierów potrafią skutecznie konkurować z wielokrotnie większymi budżetami dostępnymi dla niektórych zespołów zagranicznych.

Zespół KORAB podkreśla znaczenie wsparcia, jakie otrzymał od Wydziału Inżynierii Mechanicznej oraz Samorządu Studentów Politechniki Gdańskiej. To właśnie dzięki ich zaangażowaniu oraz zaufaniu możliwa była realizacja tegorocznych startów i realizacja ambitnych celów projektowych na poziomie międzynarodowym.

Skład zespołu reprezentującego Politechnikę Gdańską podczas The Ultimate Solar Boat Challenge 2025 tworzyli: inż. Mateusz Bartuś, Maksym Domkowski, Piotr Demski, Dawid Dubiel, Gerard Gallas, Łukasz Gede-Niewiadomski, inż. Konrad Kohut, inż. Aleksander Longa, Tymoteusz Maleńczyk, inż. Miłosz Tokarczyk, inż. Piotr Pruszko, Joanna Rakieć, Julian Serkieza, mgr inż. Michał Struk oraz Wojciech Wierzbicki.

Foto: KSTO KORAB