Formula Student

ART: monocoque-t használnak, mint a Forma 1-ben

2021.05.21.

Az idei év legnagyobb fejlesztése, hogy a csővázat lecseréltük egy karbon monocoque-ra. Ez egy hatalmas lépés csapatunk életében, a tavalyi év óta folytak erre kutatások és tervezések – nyilatkozta Orova László, az Arrabona Racing Team konstrukciós vezetője.

Az egyetemisták Forma 1-es futamaként ismert Furmula Studentben induló győri csapat idei terveiről már beszámoltunk, ezt a cikkünket ITT olvashatják el. Ezúttal a konstrukciós vezető segítségével a fejlesztésbe avatjuk be az olvasót. Ilyen lesz az ART­_08 névre hallgató prototípus versenyautó.

Idén meg kellett hozni egy fontos döntést, versenyzünk idén is az ART_07-es versenyautóval, vagy tervezünk és építünk egy újat – fogalmazott. - Döntésünk végül az lett, hogy tervezünk egy új autót, mert így folyamatos tud maradni a tudás átadás, ami egy nagyon fontos tényező a Formula Studentben ahhoz, hogy egy csapat hosszú távon is sikeres legyen. Döntésünket befolyásolta még, hogy csapatunk filozófiája az volt mindig is, hogy minden évben új autót építünk, mivel a folyamatos fejlesztéssel lehet csak a legjobb eredményeket elérni.

Idén a koncepciók tervezését köridő szimulációval kezdtük. Megvizsgáltuk, hogy hol tudunk a legtöbbet nyerni a dinamikus versenyszámokban és ezek után határoztuk meg az egyes alkatrészek specifikus céljait.

Orova László, az Arrabona Racing Team konstrukciós vezetője

Az idei évben fontos szempont a tesztelés. Ez elengedhetetlen ahhoz, hogy az autónkat megismerjük és a pilótáink is ki tudják hozni belőle a maximumot. Ezért is célunk idén legalább 500 teszt kilométer megtétele. Az utóbbi években még nem sikerült ennyit tesztelnünk, de idén sokkal nagyobb hangsúlyt kap a tesztekre való felkészülés, így könnyebb lesz elérni ezt a számot.

A tesztek közben fontos lesz a validálás. Ez fontos ahhoz, hogy igazolni tudjuk a tervezési módszereink helyesek, illetve hogy hol tudunk még javítani azokon.

 

1.ábra Köridő szimuláció eredményei

Karosszéria

Az idei év legnagyobb fejlesztése, hogy a csővázat lecseréltük egy karbon monocoque-ra. Ez egy hatalmas lépés csapatunk életében, tavalyi év óta folytak erre kutatások és tervezések. Azért léptük meg most ez, mert így rengeteg tömeget tudtunk megspórolni az autón és ezek mellett még a vázmerevségünk is növekedett, ami egy pontosabb futóműműködést eredményez.

A monocoque-t próbáltuk úgy megtervezni, hogy minél jobb aerodinamikai tulajdonságokkal rendelkezzen, ennek eredményeképpen egy viszonylag szűk karosszériát kaptunk eredményül. Emiatt két dologra kellett nagy hangsúly fektetni a tervezések során. A szerelhetőségre és az ergonómiára. A szerelhetőség nagyon fontos, mert a szűk monocoque miatt újfajta szerelési módszert kellett kitalálni a motor be és kiszerelésére, illetve fontos volt úgy megtervezni a motortér elrendezését, hogy mindenhez hozzáférjünk.

Az ergonómia pedig a pilóták szempontjából fontos. Rengeteg üléspróbát csináltunk idén, hogy a megfelelő pozíciót megtaláljuk a pilóták számára, és kényelmesen elférjenek ebben a szűk monocoque-ban is. Ennek eredménye lett az is, hogy új ülésgeometriánk lett, ami segítségével lejjebb ülnek a pilóták az autóban, hozzájárulva ahhoz, hogy az autó tömegközépontja lejjebb kerüljön.

2. ábra Monocoque

Hajtáslánc



Az idei évben a megszokott módon az autónk a Szengine motorját használja. Viszont idén konstrukciót váltottak, egy nagyobb és erősebb motor kerül az autóba, ami szintén a teljesítményünk javítását szolgálja. A hajtáslánc részlegünk feladata volt ennek a motornak az integrációja a karosszériába. A szerelhetőség miatt az idei évben egy újfajta két részes motortartót terveztünk, mellyen egyszerűen lehet a motort be és kiszerelni. Idén is nagy hangsúlyt fordítottunk a szilentetek tesztelésére, hogy csökkenteni tudjuk az egyhengeres motor által keltett rezgéseket. Ezek segítségével komfortosabbá tudtuk tenni az autót a pilóták számára illetve növelni tudtuk az alkatrészeink élettartamát.



Az új motor miatt újra kellett terveznünk a hajtáslánc alkatrészeinket is. Új végáttételt használunk a motor karakterisztikája miatt ezért új lánctányért kellett terveznünk. A módosult pozíció és láncerő  miatt a differenciálmű tartót is újra terveztük idén.

Új kipufogó rendszert is készítettünk az új motorhoz. A kipufogó tervezésénél két fő szempont van. Legyen minél kisebb ellenállása, de a hangnyomás értékeknek feleljünk meg. Fontos ezért a kipufogó tervezésekor a szimulációk készítése, amiket az idei évben volt lehetőségünk validálni is. Kipufogó tömegét hogy csökkentsük titánimból készül és tartalmaz egy flexibilis részt, hogy csökkentsük a karosszérián a motor által keltet rezgéseket.

Az idei hűtőrendszerünk pozíciója eltér a megszokottaktól, a hűtőrendszerünk átkerült az autó hátuljára figyelve arra, hogy jó áramlásba kerüljön ez által is javítva a hatékonyságát.. Így hely szabadult fel az autó oldalán, amit aerodinamikai célokra használtunk fel.

3. ábra ART_08 hajtáslánc

4. ábra ART08 hűtő rendszer

 

Aerodinamika

Az idei évben a célunk az volt, hogy javítsuk az autó körüli levegő áramlását, és nem csak az egyes alkatrészeknél, hanem a teljes autóra vonatkozóan. 30%-os leszorítóerő növekedést tudtunk idén elérni, így 54 km/h-nál, ami egy Formula Student pálya átlagsebessége, sikerült növelnünk a leszorító erőt 720N-ra, de a légellenállásunk nem növekedett továbbra is 240 N, így az idei aerodinamikai csomagunk hatásfoka lényegesen nagyobb.



Újra terveztük az első szárnyat, egy új konstrukciót használunk idén, állítani tudjuk az első szárnyat is, így könnyedén módosítani tudjuk a leszorító erőt és annak eloszlását a pályakarakterisztikához és a pilóták visszajelzéseihez.

A hátsó szárnyunkat is tovább finomítottuk idén. Nagy hangsúlyt fektettünk az elemek szerkezetére és felfogatásaira, így tudtunk tömeget csökkenteni. A legnagyobb változást az oldalcsatorna jelentette idén, a hűtőrendszer újra pozicionálásával a felszabadult helyet kihasználtuk aerodinamikai célokra, így jelentősen növekedett a leszorítóerő.

Nagy hangsúlyt fektettünk idén a légellenállás csökkentésére is. Sok elemnél figyelhető meg ez. A diffúzort idén úgy alakítottuk ki, hogy eltakarja az első stabilizátort, így az nem rontja az autó alatti áramlást. A kerekek kaptak egy burkolatot, így a forgás által keltett örvények nem rontják az áramlatokat. Illetve az új elektromos fojtószelep rontotta a hátsó szárnyra érkező áramlásokat, így az is kapott egy burkolatot, ami eltereli a hátsó szárny elől az örvényeket. Ezeknek a módosításoknak is köszönhető, hogy az autó aerodinamikai hatékonyságát jelentősen növelni tudtuk.

5. ábra Áramlástani szimuláció

 

Futómű

Az ART_07-nél egy nagyobb változás történt a futómű terén. Új geometriát terveztünk illetve új 10”-es gumira váltottuk. Megvizsgáltuk a lehetőségeinket és úgy döntöttünk, hogy nagy erőforrás befektetéssel járna ennek a futómű geometriának a tovább fejlesztése, inkább ennek a kiismerésére fektettünk hangsúlyt. A futómű komponensek terén történt azonban változás. A lengőkarjainkat tavaly leváltottuk karbonra, a tesztek alatt szerzett tapasztalatok alapján átterveztük őket, idén kisebb méretű csöveket fogunk használni.

Hogy még tovább tudjuk csökkenteni a rugózatlan tömeget idén egy karbon felni konstrukciót fogunk használni egy 3D nyomtatott alumínium felniközéppel. Így 600 grammal tudtuk csökkenteni egy keréknek a tömegét.

A csonkállvány összeállításokon nem változtattunk idén egy dolgot kivéve. Egyedileg tervezett féknyerget használunk idén az első tengelyen. Így nagyobb féktárcsa átmérőt tudunk használni, illetve egyedi fékbetétet is használunk aminek nagyobb a surlódó felülete.

A nyereg így 10%-kal könnyebb lett és 30%-kal merevebb. Ennek változásnak köszönhetően a pilótáknak sokkal jobb a fékpedál visszajelzése. Hozzájárul ehhez még, hogy a pedálboxban átterveztük a balance bart, így csökkentettük a holtjátékot a fékmunkahengereknél.

Kormányrendszer terén is történetek változások. A kormányoszlopban az acél csöveket kicseréltük karbonra és ezekhez egyedi csuklókat terveztünk. A felfogatásnál pedig a tavaly megismert generatív design segítségével terveztük meg és készítettük el 3D nyomtatás segítségével.

A pilóták visszajelzései alapján átterveztük a kormánykereket is, így sokkal jobb fogást tudtunk biztosítani számukra.

Ezeknek a változtatásoknak köszönhető, hogy a kormányrendszerünk tömegét 25%-kal tudtuk csökkenteni.

 

6. ábra ART_08 kerékösszeállítás

Elektronika

Elektronika részlegünknek idén újra kellett tervezni a kábelköteget az új motorvezérlő miatt. Ehhez tartozik még, hogy az elektromos fojtószelep szabályok szerinti vezérlését is meg kellett oldaniuk.

A motortérben történő szereléshez hozzátartozik az is hogy a motor kiszerelésekor az összes szenzort le kell csatlakoztatni a motorról. Ez a monocoque-ban nehézkes lenne ezért 2 részesre terveztük meg a kábelköteget. Van egy fő kábelköteg és van egy motoros kábelköteg, amit egy fő csatlakozóval le tudunk választani, így nem kell minden egyes szenzort lecsatlakoztani a motorról.

Idén új adatgyűjtő rendszert is alkalmazunk az autóban, így sokkal több adatot tudunk gyűjteni és azokat sokkal jobban is tudjuk elemezni majd. Az új adatgyűjtő kijelzőként is fog működni, így a pilóták igényei alapján tudjuk megjeleníteni a szükséges információkat, sőt probléma esetén hibaüzenetet is tudunk kijelezni, így el lehet kerülni az autó károsodását.

Nagy hangsúlyt fektettünk a megbízhatóságra is. Ezért egy új CAN hálózaton kommunikáló kormány elektronkát használunk, így le tudtuk csökkenteni a kormányon keresztülmenő kábelek számát, így a vékonyabb köteggel kisebb esély van a sérülésére, ami sajnos az ART_06 kiesését is okozta a németországi versenyen – fogalmazott Orova László, az Arrabona Racing Team konstrukciós vezetője.

7. ábra Egyedi tervezésű nyomtatott áramkör

További autós tartalmakért kövess minket Facebookon is!

 

Az oldal fő támogatója

 

2021.09.19
Facebookos ismerőseinek akart dicsekedni sportkocsijával egy 70 éves olasz autós, ehelyett a....
2021.09.19
A heti rajzunk készítője Kelemen István. Rajzának címe: Megyünk egy kört? ..
2021.09.19
A Müncheni Autószalonon bemutatott Cupra Tavascan Extreme E Concept az idén indult Extreme E....
2021.09.19
A napenergiával közlekedő és működő lakóautó prototípusának neve Stella Vita, és egy 17....
2021.09.19
Üzembe helyezte a hétvégén az ausztriai Villachban 1,6 milliárd eurós beruházással készült....
2021.09.19
A J.D. Power közvélemény-kutató intézet arra kérte az új autók tulajdonosait, hogy értékeljék,....
2021.09.19
Fokozott közlekedésrendészeti és mélységi migrációs ellenőrzést tartottak az autópálya Szabolcs-....
2021.09.19
Tedd le az autót, és válts aktív közlekedési formára! Tippek az Európai Mobilitási Hét alkalmából....
2021.09.19
A tűzoltók áramtalanítják a járműveket - írja a Katasztrófavédelem honlapja. ..
2021.09.19
Megkapta az építési engedélyt az új vasúti megálló a leendő közlekedési múzeumnál - közölte a....