Томсой V; Безкрайни състезания

Общ

Мощност: 63 kW/85 PS, макс. 13 900 об./Мин
Въртящ момент: 59 Нм
Тегло: 209 кг
Ускорение 0 - 100 км/ч: 3,9 s

Задвижване

колесник

шаси

Електроника и информация

Стоманена тръбна пространствена рамка
Тяло от пластмаса, подсилена с въглеродни влакна, процес на инфилтрация

С TOMSOI V, нашият състезателен автомобил тази година, използвахме и стоманена космическа рамка за шасито, с която вече имаме отличен опит с предишни превозни средства. Тази година беше обърнато специално внимание на съотношението твърдост/тегло на шасито. Целта беше да направим рамката възможно най-лека, без да компрометира твърде много по отношение на твърдостта на рамката. Резултатът от този подход е много ниско тегло на рамката от 29 кг с отлична твърдост на рамката от 1930 Nm/градус.

При проектирането на шасито решението беше взето още в началото на използването на инчови тръби, за да може значително да се намали теглото. Напречните сечения на тези тръби съответстват точно на минималните размери, посочени в регламентите, така че само тази мярка позволи да се постигне намаляване на теглото с около 7%. Внимателно изучавайки регламентите, ние изследвахме границите на предписаните рамкови структури още по-добре. Б. опорите на двете ролки бяха много по-компактни. С тези мерки постигнахме допълнителни икономии на тегло, което означава, че общото намаляване на теглото на рамката е 12% с приблизително същата твърдост. Допълнителни акценти на тазгодишното шаси са кутията на педалите, вградена в рамковата конструкция и подвижните задни опори на двигателя, с които е възможно да се монтира двигателя без големи усилия.

Благодарение на натрупания опит с 3D маса за заваряване от миналата година, този път могат да бъдат проектирани още по-подробни датчици за рамки, за да може да се използва потенциала на масата още по-добре. Заедно с обновеното използване на стоманени тръби, специално огънати и нарязани по размер чрез производство с ЦПУ и допълнителни рамкови габарити за монтажите на отделните компоненти на шасито, ние увеличихме изключително точно точността на производството. В допълнение, специално внимание беше обърнато на притежателите на различни електрически или механични компоненти във фазата на проектиране, за да могат да ги подготвят преди производството и по този начин значително да опростят производството на рамката.

И тази година устойчивостта на усукване на тръбната пространствена рамка беше оптимизирана чрез обширни изчисления, използвайки метода на крайните елементи. Методът на лъча отново се оказа идеалният начин за определяне на твърдостта, тъй като времето за изчисление е изключително кратко и може да се симулира голям брой различни конфигурации. За да може още по-добре да се представи мощният поток в шасито, в симулационния модел беше включено цялото шаси. По този начин може да се постигне усукваща твърдост от 1930 Nm/градус.

uC управление на предаването с CAN интерфейс
LCD табло
Регистратор на данни Bosch Motorsport C50
868MHz SRD лентова телеметрия

Във фазата на планиране на TOMSOI V този сезон ние поставихме особен акцент върху надеждното и безопасно окабеляване. Чрез модулиране на кабелния сноп беше обърнато внимание на лекотата на поддръжка.

Както е обичайно в автомобилния спорт, при производството на кабелни снопове се използват само високоефективни материали от космическия сектор. Кабелите Spec55, свиващите тръби DR-25 и моторните щепсели отговарят на изискванията, за да осигурят безгрешно предаване на сигнала и захранването дори при високи температури и контакт с химикали като гориво или спирачна течност. Късите кабелни пробези и възможно най-малките напречни сечения на кабелите поддържат общото тегло на много ниско ниво.

За първи път механичните релета бяха заменени от MOSFET верига. Чрез използването на микроконтролери (ATMEL AT90CAN128) за пръв път беше възможно да се наблюдават и токовете на отделните потребители, като контролния блок, горивната помпа, запалването и вентилатора, на живо. Поради допълнителни светодиоди на веригата, предстоящи проблеми - като твърде висока консумация на енергия - призната рано. Тези светодиоди бяха използвани и за проверка на функционалността.

Тази година се ограничихме до 3-редов дисплей, който беше интегриран в волана. Специално направената светлина за превключване беше свързана чрез I2C шина. В допълнение, това е разширено със 7-сегментен дисплей за индикатора на предавката. Яркостта на дисплея и светлината за превключване могат да се променят чрез бутон.

Модулите за телеметрия и управление на предаването са ревизирани, за да се сведе до минимум необходимото пространство.

Преработеният телеметричен интерфейс за лаптопа улесни много наблюдението на автомобила и предостави множество данни за автомобила.

Също така тази година се появи, наред с други неща, регистратор на данни от последно поколение на Bosch Motorsport използват се два свободно програмируеми CAN интерфейса и 6 аналогови входа.

За да се разшири регистрирането на данни, в превозното средство са инсталирани множество допълнителни сензори, напр. Сензори за деформация на пружината, сензори за спирачно налягане, спусъка за спускане и сензор за ъгъл на управление.

Поради липсата на ABS успяхме да спестим и 300g на батерията. Капацитетът на батерията е намален от 6,9Ah на 4,6Ah. Отново беше използвана батерия LIFEPO4. Това е избрано поради високата си енергийна плътност.

Двойни триъгълни носачи с неравномерна дължина в алуминий-CFRP
Хибридна конструкция
Пенске натисна предната и задната част на плъзгачите
Пружинен амортисьор
Междуосие: 1550 мм
Ширина на коловоза: отпред/отзад 1200/1150
Спирачки: 4 бутала отпред, 2 бутала отзад

Концепция и кинематика

Шасито на нашия TOMSOI V отново този сезон се състои от изпитани двойни оси с триъгълни носачи. Междуосието е 1550 мм, а ширината на коловозите 1200/1150 мм и са поети от последния ни автомобил TOMSOI IV.

Важна цел беше да се намали центърът на тежестта на превозното средство. Наред с други неща, положението на амортисьорите беше променено и двигателят беше поставен по-ниско в автомобила. Пружините на задния мост се задвижват от щанги под налягане и са прикрепени към долната стойка на двигателя. Амортисьорите на предния мост са разположени отстрани и продължават да се управляват с утвърдената технология на компресионния прът.

В резултат на долния двигател кинематиката на шасито е преразгледана. Центровете на търкаляне са спуснати на двете оси, което означава, че по време на компресията е постигнато по-голямо усилване на извивка. По-големите стойности на наклона позволяват на състезателното превозно средство да поеме значително по-високи скорости в завои на пистата, което обаче причинява леки загуби в потенциала за ускорение и спиране.

строителство

В резултат на долния двигател кинематиката на шасито е преразгледана. Центровете на търкаляне са спуснати на двете оси, което означава, че може да се постигне по-голяма печалба при падане по време на компресията. По-големите стойности на наклона позволяват на състезателното превозно средство да поеме значително по-високи скорости в завои на пистата, което обаче причинява леки загуби в потенциала за ускорение и спиране.

Както и през предходните години, изграждането на нашето тяло започна с основните съображения доколко това трябва да се промени в отделните му елементи в сравнение с предходната година.

Тъй като нашата основна концепция за TOMSOI V е състезателно превозно средство за чисто удоволствие от шофирането, което има само най-важните възли, ние също приложихме тази концепция върху каросерията. Поради тази причина дизайнът на петия ни състезателен автомобил е много отслабен.

За дизайна на нашето тяло използвахме, както преди, 3D компютърна графика и анимационна програма, с която можем да поставим външната обвивка по подходящ начин след поставяне на рамката и други възли, определящи дизайна.

Тялото ни вече нямаше обичайния симетричен вид. Двете странични шушулки бяха пропуснати в полза на малък, специално пригоден охладител, а ауспухът на ауспуха получи само капак за защита срещу контакт. Формата на предния капак е запазена подобна на предходната година, само аеродинамичната форма е малко по-отличителна и формата на предната част е адаптирана съответно поради стандартната кутия за катастрофа, използвана тази година. Освен това цялото тяло е станало по-късо и завършва приблизително на височината на основния обръч, за да се предотвратят топлинни проблеми в двигателя поради ненужни препятствия.

Тъй като аеродинамиката сега става все по-важна във Formula Student, ние проектирахме дифузьор на дъното, който беше направен от две части за целите на теста. Предна част, която е здраво закрепена към превозното средство, за да предпази водача и се простира до основния обръч, а задната част с отличителния дифузьор, който по желание може да бъде прикрепен към предната част на долното тяло и рамката.

В крайна сметка тялото се състои от шест елемента:

двата странични фланга, качулка, охладителния канал и двукомпонентната подложка с дифузьор.

При производството на каросерията тази година отново получихме активна подкрепа от компанията Kessler Modellbau от Мемминген, която произведе за нас форми за ламиниране.

За да получим възможно най-лекото тяло, ние съзнателно използвахме процеса на инфилтрация за всички елементи и ги произвеждахме в двуслойна структура. Тези два слоя се състоят от нормален въглероден плат като вътрешен структурен слой и грубо окосмен плат Oxeon като видим слой, който се появява благодарение на висококачественото боядисване от бояджийския магазин Keller Profi-Lack GmbH.

Основата на TOMSOI V е изпълнена в сандвич конструкция, която с помощта на арамидна пчелна пита като основен материал е много твърда и същевременно много лека за своите размери.

Yamaha R6 DOHC редови четирицилиндров RJ09
Обем: 600 куб. См
Управление на двигателя: Bosch MS 4 Sport
Верижно задвижване
Drexler диференциал с ограничено приплъзване
Електропневматично задвижване (4-степенна)

Изпробваният и тестван двигател Yamaha R6 Rj-05 е използван за TOMSOI V, който е разработен за изключително високи изисквания поради произхода си от чистокръвен супер спортен автомобил. Относително високата компресия, устойчивостта на висока скорост и топлинната товароносимост играят важна роля тук.

Тази година се фокусирахме върху това да направим двигателя по-стабилен, управляем и икономичен. Бяха обработени стари „строителни обекти“ и внедрени нови идеи.

Тъй като трябва да оставим 600ccm, благодарение на разпоредбите на Formula Student, да диша през Airrestrictor тънък с 20 mm напречно сечение, ние сме принудени да направим огромни промени в зоните за всмукване и изпускане. Благодарение на различни проекти и дипломни работи в тази област, успяхме да натрупаме много опит за нашия двигател през последните години. Има собствена сложна симулация, която може да определи дължините на всмукателния канал и изпускателната система. Така че тази година колекторът и ауспухът бяха адаптирани към тази симулация. Важно беше да се продължи опитът с опростеното производство с огънати CNC, допълнително тънкостенни тръби.

За разлика от него, дизайнът на смукателната страна е напълно променен. За опростеното производство беше използван дроселовият клапан от AT-Power, което вече е обичайна практика в няколко екипа на Formula Student. Корпусът на въздушната кутия беше променен, така че центърът на тежестта на автомобила да може да бъде спуснат чрез завъртане на посоката на засмукване надолу. Дължините на всмукателните колектори бяха избрани така, че да може да се постигне прилична мощност от 85 к.с., но и богат въртящ момент в по-ниския диапазон на скоростите. CFD на Airbox е симулиран с цел оптимизиране на различните степени на пълнене на цилиндрите и с оглед на това в него е вградено направляващо ребро. Трябва да се спомене, че трябваше да бъде избран нов производствен процес. Горната част с дифузьор, а долната с тръби за смукателни тръби и смукателни тръби вече са направени от лазерно синтерована пластмаса.

Друга строителна площадка беше проблемът с индуктивния сензор на коляновия вал, който от време на време оставяше двигателя да излезе и по този начин не се включваше достатъчно или дори не стартираше. Затова преминахме от индуктивни към сензори на Хол. За това трябваше да се проектира ново колело на енкодер и корпус.

Всичко това беше координирано на собствения стенд за изпитване на двигатели на университета през пролетта. Измерихме разхода на гориво на инжекторите на Yamaha и завършихме изчислението на горивото в блока за управление. Когато прилагахме двигателя, ние отдадохме голямо значение на последващата управляемост, т.е. кривата на въртящия момент беше изправена. Въпреки това не сме изпуснали от поглед трайността и консумацията. Използвани са ранни, но безопасни времена на запалване и най-високите възможни, но лесни за двигателя стойности на ламбда.

За да не се забравят динамичните аспекти, беше вградена специално разработена втора предавка, за да се преодолее големият отвор на въртящия момент във фазата на ускорението. За да може двигателят винаги да остане добре смазан и данните от последните няколко години ясно ни показаха, че това не винаги се случва, мокрият картер отново беше сменен. Тъй като двигателят е бил наклонен леко назад, масленият съд може да бъде проектиран да оптимизира производството. Оригиналната маслена шнорхел е оптимизирана, за да може да гарантира достатъчен буфер за доставка на масло. Освен това преградите бяха пренаредени.