Eksospotte til Normo 3Z

Vi skal her følge arbeidet med nyproduksjon av eksospotta til en Normo 3Z. Potta er ikke fysisk tilgjengelig for modellsnekker Bjørn Anderssen, som befinner seg på Sollerudstranda Båtbyggeri ved Oslo. I oktober 2013 hadde vi den originale potta inne på vårt mekaniske verksted, og jeg benyttet da anledninga til å lage fotogrammetrimodell av den. Denne modellen skal nå brukes til lage nye støpemodeller.

Hele prosessen vil bli en serie av innlegg, hvorav dette er det første. Andre innlegg er:
Eksospotte til Normo 3Z - Februar 2017
Eksospotte til Normo3Z - Mars 2017
Eksospotte til Normo 3Z - April
Eksospotte til Normo 3Z - Mai 2017
Eksospotte til Normo 3Z - Juni 2017

Bjørn hadde nok foretrukket å ha den originale potta tilgjengelig slik at han kunne tatt mål av den direkte. Han er vant til å "jobbe på papiret", og trenger vår hjelp til å hente opplysninger ut av fotogrammetrimodellen. For å ha en logg over korrespondansen min med Bjørn, har jeg valgt å lage dette blogginnlegget, som vil oppdateres etterhvert som jeg forsyner Bjørn med nye opplysninger. Forhåpentligvis kan dette bli interessant lesning for publikum.

Vi har aldri forsøkt dette før, og jeg er veldig spent på hvordan denne samarbeidsformen kommer til å fungere. Vil Bjørn klare å lage støpemodellene ut fra det jeg kommuniserer til ham her? Jeg krysser fingrene...

Den originale potta ble hengt opp i traverskrane for fotografering. For å få nødvendig tekstur ble potta sprøytet med vann iblandet kritt, som fikk tørke før fotografering. Dette var spesielt nødvendig på innsida ettersom der var helt svart av sot.

Fotograferinga ble utført når potta hadde roet seg slik at den hang stille. Etter å ha tatt omlag 130 bilder av potta, ble disse prosessert i fotogrammertriprogrammet "Agisoft Photoscan". Her ble også referansemål registrert slik at modellen skulle få riktige dimensjoner. 3d-modellen ble seende slik ut.

Eksospotte Normo 3Z av Nordnorsk Fartøyvernsenter og Båtmuseum på Sketchfab

9. januar 2017

Bjørn har kontaktet oss og spurt om mål slik at han kan komme i gang med arbeidet - det haster ettersom han er klar som ett egg. Etter å ha importert 3d-modellen i tegneprogrammet "Rhino3D", ble denne orientert/rettet opp med utgangspunkt i de maskinerte flatene inn mot eksosportene. Uten å helt ha forstått hva Bjørn er ute etter, går jeg igang med å skissere opp eksterne mål. Arbeidet går tregt ettersom jeg er selvlært i programvaren og bruker den litt for sjelden til å få kontinuerlig trening i den. Jeg "googler" når jeg står fast.

Det er ofte et problem å finne ut hvordan man skal orientere slike 3D-modeller for tegning. Noen objekter bøyes eller vris over tid. Feks kan en båt bli skjev/vridd, og når man da skal tegne den utifra en 3d-dokumentasjon må man som regel gjøre noen valg. Da er det nyttig å føre logg og dokumentere hvilke valg/tolkninger man har gjort. Veggene på lydpotta var ikke like tykke rundt om, - det kan skyldes at kjernen ikke har ligget helt i midten under støpinga eller noe sånt. Allerede der hadde jeg et problem...

Vi fant frem noen tegninger av ei lydpotte til en Brunvollmotor i lignende størrelse og tidsepoke, Her var veggene i lydpotta tegnet med en samlet tykkelse på 53mm, fordelt slik; yttervegg 14mm, kjølekanal 24mm, gods inn mot eksos 15mm. Den minste tykkelsen jeg fant ved flensen på Nordmopotta var 57mm. Jeg har valgt å bruke de respektive tykkelsene; 15mm, 27mm og 15mm. Jeg tegnet først den ytre konturen av potta, og la inn en "offset" på 57mm og tegnet inn plassering av boltehull og kanaler (grønne streker). Med disse målene og egenvekt for støpejern på omlag 7,2 kg pr kubikkdesimeter skal potta bli omtrent 700 kg, Den ene millimeteren jeg har lagt til i forhold til Brunvolltegninga utgjør ca 23 kg.

På bildet har jeg gjort modellen gjennomsiktig, Vi ser 7 hvite konturlinjer innover i potta, disse er seksjoner hvor den nærmeste er 11mm inn fra flensen, avstanden mellom de resterende er 240mm.

Seksjoner med plassering

Potte med seksjoner sett i perspektiv.

Eksospotta er ikke symmetrisk. Hjørnet under eksosportene har en litt annen kontur enn de andre hjørnene.

En tilsvarende kontur på innsida.

10. januar 2017

I telefonsamtale med Bjørn blir det avklart at han i første omgang trenger mål til å gå igang med kjernekassen for hulrommet inni potta. Han vil ha mål fra ei senterlinje og ut til sidene, samt radier for hjørnene. (Her hadde jeg misforstått: - Han ville gå igang med modellen for pottas ytre - han var allikavel i stand til å gå igang).

Som vi ser ut fra målene er potta noe skjev i forhold til eksosflensen inn mot sylinderne (som var utgangspunktet for orienteringa av modellen). Målinger har vist at denne er 90 grader i forhold til flensen mot eksosrøret. Flatene på flensene er imidlertid ikke paralelle med pakningsflatene ved mannhullene på bb-side av potta. Det kan nok tenkes at jeg blir nødt til å rette opp modellen før jeg tegner videre.

12. januar 2017

I dag har jeg lært masse! Jeg fikk kollega Ronny Grindstein til å demontere endelokkene på Normo-potta slik at jeg kunne sjekke at avstanden mellom boltehullene var korrekt.

Målene mellom boltene stemte godt nok. Målene fra tegninga er i meter, mens jeg har notert i cm. Det som imidletid ikke stemte så godt er målene i ytterkant. Når jeg tegnet den ytre kurven brukte jeg en kurve i "Rhino3D" som fulgte et tverrsnitt jeg hadde tatt helt ytterst ved endelokket på fotogrammetrimodellen - det blir på en måte frihåndstegning, uten å ta hensyn til hvordan potta i utgangspunktet ble tegnet.

Når eksospotta ble tegnet brukte nok tegneren radier for å definere kurvene som danner både sidene og hjørnene - det må selvfølgelig jeg også gjøre nå når jeg skal tegne den. Jeg har bestemt meg for å starte tegninga på ny, samt å rette opp modellen skikkelig etter ei senterlinje som går gjennom midten av potta.

Etter endel prøving og feiling, har jeg funnet radier og dimensjoner som passer bra. Når flatene på den tegnede modellen flyter i ett med fotogrammetrimodellen hele veien rundt kan det ikke bli bedre.

Etter å ha prøvet og feilet endel med ulike radier og mål, kom jeg frem til følgende:

Det som slår meg med de ytre målene er hvor nært de er 40 og 70 centimeter. Siden det metriske systemet var godt på vei inn når denne motoren var utviklet, er det nærliggende å anta at potta i utgangspunktet er tegnet 40 cm bred, og 70 cm høy, og at avviket har opptstått på veien - modell - ferdigstøp. Først må modellmakeren skalere opp tegningene for å ta høyde for krymping under støpeprosessen, deretter kommer den faktiske krympinga. Dette rimer godt med det modellmaker Bjørn sier om at den prosentvise krympinga gjerne er større dess større lengden er.

Det er vanskelig å si noe om hvilke omregningsfaktorer modellsnekkerne har brukt når de laget den originale potta, og hvor mye legeringa som ble brukt krympet under støpinga. Vi kan ikke gjøre annet enn å kopiere pottas mål, og satse på at Bjørns 1% gir ei potte som er tilnærmet lik den vi har.

13. januar 2017

Jeg har nå rettet fortogrammetrimodellen opp i "Rhino3D", og begynt å tegne. Jeg har ingen formell kompetanse på teknisk tegning, men plukker litt opp etter hvert. Skissene jeg legger ut underveis er forhåpentligvis til hjelp for modellsnekker Bjørn Anderssen, som allerede er godt i gang med sitt arbeide. Min plan er at jeg skal ende opp med ei komplett tegning, men før jeg er kommet så langt er vel Bjørn ferdig med støpemodellene. Jeg har skrevet ut noen eksospottetegninger fra andre produsenter som jeg studerer innimellom, og begynner å få et visst bilde av hvordan den endelige tegninga skal se ut. Jeg startet med den aktre flensen, og har lagt til målene jeg tror Bjørn trenger.

Den transparente visninga av fotogrammetrimodellen gir et fint bilde av hvordan eksosportene, mannhullene og utløpet er. Det vi ser stikker ned i hulrommet er et rør jeg brukte til å knytte slingsen om når jeg heiste potta opp i traverskranen for fotografering.

Jeg vil tro det er viktig å få disse boltehullene på riktig plass. Vi ser at avstandene varierer litt, men det er fordi det kan være litt vanskelig å se nøyaktig hvor hullene er på modellen. Jeg har tegnet sirler rundt hver boltehull, og målt fra sirklenes senter. Her er jeg glad for at de har brukt relativt runde mål, og det er lett å danne seg et bilde av hva avstandene egentlig skal være. Med utgangspunkt i snittavstander kommer jeg til å tegne dette på ny med korrekte mål.

Det går sakte men sikkert fremover. Forskjellige detaljer som må plasseres og målsettes begynner å komme på plass. Det ser kanskje ikke ut som rare greiene, men det er fælt å ikke kunne programmet skikkelig. Det blir mye prøving og feiling. Denne skissa skal være nokså komplett med de eksterne målene for sb-side av potta med eksosportene.

14. januar 2017

Det jeg holder på å tegne foreløpig, er eksternt synlige detaljer. Det som imidlertid er mere diffust er hvordan det ser ut mellom indre og ytre veggen. Her er noen detaljer som må på plass så lenge vi ikke dissikerer den originale lydpotta. I instruksjonsboka til Normoen finner man noen veldig viktige ledetråder.

Man finner også en deleoversikt som viser et tverrsnitt av lydpotta.

Dette snittet er svært nyttig da det viser plassering av støttepunkter i veggene på potta, samt skilleveggen nederst som er beskrevet i teksten i manualen.

Normoen hadde et kjølesystem med termostat og omfattende overvåkning av temperaturer. Løsninga med å la vannet gå rundt potta, og ned, er noe uvant for oss. Kjølevannet går her først om lyddemperen, så inn på sylindrene. I potta til vår Normo 3Z er det fire "nabber" for innskruing av flenser langs senterlinja i underkant av potta. De to midterste av disse er gjennomgående, som vi ser av følgende bilde.

De to svarte prikkene i bunnen av potta er gjennomgående hull. Disse er til å tappe ut oljeslam fra potta, uten å være nødt til å demontere mannlokkene.

Nabbene med forskruing ut mot endene er til å tappe ut kjølevann, de er dermed ikke gjennomgående. Her skal det imidlertid være en skillevegg i kjølekanalen slik vi ser beskrevet i manualen.

Ingen av nabbene oppå potta er gjennomgående ettersom alle har med kjølevannet å gjøre.

Et vertikalt snitt gjennom midten av potta jeg tegner. Denne lydpotta skal altså ha en vegg som skiller sb- og bb-side i bunnen, ettersom avrenningshullet er midtstilt tror jeg ikke denne veggen strekker seg over hele pottas lengde. Sandkjernene som skal danne kjølekanalene får dermed bare to små kontaktpunkter her.

Her har jeg flyttet snittet litt til sides slik at vi også ser utsparinga for det gjennomgående hullet. Når det skal være støttepunkter mellom vegger eller gjennomgående hull må dette tas hensyn til når man lager kjernekassene.

Sandkjernen som skal danne hulrommet som blir kjølekanalene, får et svakt punkt mellom mannhullene.

15. januar 2017.

Jeg stresser litt med å få ferdig nødvendige mål til tirsdag 17. jan. ettersom modellsnekker Bjørn skal fortsette sitt arbeide da. Det første jeg går igang med idag er å ta ut mål av bb-side av potta. Dette gjør jeg på samme måte som sb-sida. Først merker jeg av det jeg kan se på fotogrammetrimodellen og tar ut mål, deretter ser jeg over målene for å finne et gjennomsnitt. Deretter sentrerer jeg objektene og setter ut disse i tegninga.

Dette er ikke den endelige tegninga, men det jeg har målt ut fra fotogrammetrimodellen. Tegning følger.

De endelige målene for plassering av mannhullene på bb-side.

Her har jeg hentet tverrsnittet av potta fra manualen inn i Rhino. Bildet var nok veldig forvridd under kopieringa, og det eneste jeg har brukt det til er å ta ut høyden på støttepunktene mellom indre og ytre vegg.

Ting begynner å komme på plass. Her er seksjon fra midten av potta. Dottede linjer viser konturer ellers som er ulik endene på potta.

Nå gjenstår bare å tegne boltehullene på innsida av potta, så burde det være klart til å begynne å sette sammen ei tegning. Den infoen som ligger her så langt, burde være tilstrekkelig til at Bjørn kan jobbe ei god stund fremover.

18. januar 2017

Når jeg har holdt på med tegninga av Normo-potta, har jeg prøvd å få til en "solid" modell. Det vil si en 3d-modell som er tett, og som dermed lar seg printe på en 3d-printer. For å få det til i Rhino må man være uhyre grundig gjennom hele tegneprosessen ser det ut til. Jeg vil ha en "solid" fordi jeg har lyst til å sjekke ut hva det ville kostet å få den støpt på et "prototypestøperi" (et ord jeg har funnet på for å beskrive støperier som skriver ut støpeformer direkte fra CAD-filer) slik som i denne videoen.

Jeg har allikavel ikke klart å få min modell helt "solid" - den består fortsatt av 3 ulike deler. Det kan godt tenkes at jeg får det til etterhvert som jeg blir bedre i Rhino3D. Modellen jeg har tegnet gir allikavel et noenlunde presist bilde av lydpotta som Bjørn skal lage støpemaler til.

Her har jeg skåret bort stykker for å vise interne detaljer.

Normopotte av Nordnorsk Fartøyvernsenter og Båtmuseum på Sketchfab

Det gjenstår fortsatt å lage komplette målsatte tegninger...

Når man tegner "solids" i Rhino kan man også beregne volum etc. Her er en rapport etter å ha kjørt kommandoen "VolumeMoments":

Cumulative Volume = 0.0835289 (+/- 1.9e-06) cubic meters for 3 solids
Cumulative Volume Centroid = 0.729487,0.221556,0.384449 (+/- 3.5e-05,1.5e-05,2e-05) for 3 solids
Cumulative Volume Moments:
   First Moments
   x:    0.0609333 (+/- 1.6e-06)
   y:    0.0185063 (+/- 8.5e-07)
   z:    0.0321126 (+/- 9.6e-07)
   Second Moments
   xx:    0.059706 (+/- 7.8e-06)
   yy:    0.0059826 (+/- 7.2e-07)
   zz:    0.0170727 (+/- 1.7e-06)
   Product Moments
   xy:    0.013536 (+/- 2.3e-06)
   yz:    0.007267 (+/- 1.1e-06)
   zx:    0.023468 (+/- 3.5e-06)
   Volume Moments of Inertia about World Coordinate Axes
   Ix:    0.023055 (+/- 2.4e-06)
   Iy:    0.076779 (+/- 9.5e-06)
   Iz:    0.065689 (+/- 8.5e-06)
   Volume Radii of Gyration about World Coordinate Axes
   Rx:    0.525373 (+/- 3.3e-05)
   Ry:    0.958744 (+/- 7e-05)
   Rz:    0.886803 (+/- 6.8e-05)
   Volume Moments of Inertia about Centroid Coordinate Axes
   Ix:    0.00660953 (+/- 1.6e-07)
   Iy:    0.019983 (+/- 2.6e-06)
   Iz:    0.017139 (+/- 2.6e-06)
   Volume Principal Moments of Inertia about Centroid and Principal Axes
   I1:    0.0152564 ,    Direction ( 0.999988, 0.00274601 ,-0.00401824)
   I2:    0.00187423 ,    Direction ( -0.00295604, 0.998578 ,-0.0532307)
   I3:    0.00473503 ,    Direction ( 0.00386635, 0.053242 ,0.998574)
   Volume Radii of Gyration about Centroid Coordinate Axes
   Rx:    0.281298 (+/- 6.6e-06)
   Ry:    0.489119 (+/- 3.8e-05)
   Rz:    0.452969 (+/- 4e-05)

Vi ser at volumet på selve "støpegodset" er omlag 83,5 liter. Med ei egenvekt for støpejern på 7.6 skal vekta på potta da bli omlag 635 kg. Rapporten sier også noe om vektfordelinga i potta, balansepunkt osv.

For å dokumentere hvor nært jeg har vært de originale flatene legger jeg ved følgende bilder. Flatene med tekstur er den originale potta, mens de grå flatene er modellen jeg har tegnet. Når flatene "flyter inn og ut av hverandre" jevnt fordelt over hele lengderetninga er det optimalt:

Sett ovenfra.

Sett nedenfra.

Sett fra babord side.

Sett fra styrbord side.

Sett aktenfra.

Sett forfra.

Inni i perspektiv-visning.

Endeflatene ser kanskje ut til å ikke være helt optimale, men disse er gitt ved å sentrere flenser og boltehull i forhold til lengderetninga. Det skal uansett være arbeidsmonn på alle flens-flater.

20. januar 2017

I dag har jeg fått bilder av arbeidet fra Bjørn. Bildetekstene er hans egne, og satt i kursiv for å skille hans tekst fra mine kommentarer.

Skisse fra modellplanleggingen som ble gjort i oktober 2013. Bjørn var da på "leilighets-besøk" hos oss. Han kunne dermed ta potta i nærmere øyensyn, slik at han kunne vurdere omfanget av arbeidet, og utarbeide en budsjettkalkyle. Dersom tegninger hadde eksistert på det tidspunktet, kunne han gjort kalkylen uten å inspisere potta først.

Hovedkroppen av potta limes opp av staver.

Material til staver er klargjort. Bjørn bruker furu.

Forskjellige stavbredder tilpasses ytterkonturen som Gunnar har fastslått til forskjellige radier. De ytre radiene er slått ved hjelp av henholdsvis 3- og 1 meter lange reier. Vi ser hvordan Bjørn har tegnet inn de foreløpige profilene på stavene for så å ta ut vinklene. Målene fra tegningene er skalert opp 1% for å ta høyde for krymping under støpinga.

Endestykker og ett i midten sages til med anleggsflater for stavene.

Stavene får riktig vinkel på kanten og opplimingen starter.

...og slik fortsetter prosessen med forskjellige bredder og vinkler til alt er ferdig limt. Midtlinjen i hver stav ligger en mm utom konturlinjen som vist på oppslaget tidligere.

I telefonsamtale med Bjørn fikk jeg heldigvis korreksjoner på ord jeg hadde brukt så langt i dette blogginnlegget. Jeg har nå korrigert disse.. Riktig terminologi er:
Modellsnekker - yrkestittelen til den som lager støpemodellene.
Modell - objektene som modellsnekkeren utarbeider, og som tilslutt skal lage avtrykkene i sanda.
Form - sanda når den er ferdig formet og klar for støping.
Former - yrkestittelen til den som bruker støpemodellene til å forme sanda i formeriet.

22. januar 2017

Har eksperimentert litt i Rhino3D i dag, og forsøkt å tegne forma og kjernene under støpeprosessen. Det er fortsatt bare utkast, men de gir nå et visst bilde av prosessen. Skjønner stadig mere av programmet, og har faktisk klart å lage en "solid" av eksospotta. Her er noen skisser:

Støpemodellen som gir de utvendige flatene på eksospotta har gitt sitt av trykk i forma.

Sandkjernen som former kjølekanalene.

Kjernen lagt ned i forma

Kjernen som former tomrommet inni potta. Jeg er usikker på hvordan Bjørn løser dette. Han vil muligens lage utløpet og mannhullene som egne kjerner.

Her er den lagt ned i forma

Et snitt på tvers gjennom sanda.

Så stables det videre opp.

Kjernen som danner kjølekanalene vil sannsynligvis lages på en slags avstrykningsjigg. Hullene i den hvor der skal være gods for å skru fast endelokkene, dannes av klosser som skrus fast i jiggen før sanda helles på. Disse klossene er firkantige og har slippkanter slik at de kant dras ut av sanda. Den runde profilen lager formeren med et bryne eller annet egnet verktøy.