Πρωτότυπο μονοθέσιο ελλήνων σπουδαστών διακρίνεται σε ευρωπαϊκό διαγωνισμό…

Κάθε προσπάθεια σε ερευνητικό ή σπουδαστικό επίπεδο που έχει σχέση με τον θαυμαστό κόσμο της τεχνολογίας είναι ευπρόσδεκτη και το λιγότερο που θα μπορούσε να κάνει το caroto.gr είναι να την φιλοξενήσει στο χώρο του…

• Στις παρακάτω γραμμές περιγράφεται με περιεκτικό τρόπο η μελέτη ενός μονοθεσίου όπως την φαντάστηκε  μια ομάδα φοιτητών του Αλεξάνδρειου Τεχνολογικού Εκπαιδευτικού Ιδρύματος Θεσσαλονίκης. Μάλιστα, η ελληνική σχεδιομελέτη κατάφερε να διακριθεί σε ευρωπαϊκό διαγωνισμό. Το caroto.gr ευχαριστεί τον Θεόδωρο Κούλα που επικοινώνησε μαζί μας ενώ υπογράφει την παρακάτω περιγραφή…

• Το τμήμα Οχημάτων είναι το μοναδικό τμήμα τεχνολογίας οχημάτων σε τριτοβάθμιο επίπεδο εκπαίδευσης σε όλη την Ελλάδα. Το 2009 μια ομάδα φοιτητών αποφάσισε να αντιπροσωπεύσει το Αλεξάνδρειο Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα της Θεσσαλονίκης, για πρώτη φορά στον ετήσιο διεθνή διαγωνισμό της Formula Student IMechE συμμετέχοντας στην κλάση 2. Ο διαγωνισμός πραγματοποιείται κάθε Ιούλιο, στην πίστα του Silverstone στην Αγγλία. Με την επιτυχή του συμμετοχή στο διαγωνισμό, το τμήμα κατάφερε να λάβει την 10^η θέση ανάμεσα σε 23 Πανεπιστήμια από όλο τον κόσμο.

• Με την συμμετοχή στην κλάση 2, κάθε ομάδα υποχρεούται να ολοκληρώσει την σχεδιομελέτη ενός μονοθέσιου αγωνιστικού οχήματος, υψηλών επιδόσεων τύπου Formula. Επιπλέον, σημαντικό μέρος της σχεδιομελέτης, είναι η οικονομοτεχνική ανάλυση του οχήματος, με την προϋπόθεση ότι κατασκευάζονται σε γραμμή παραγωγής χίλια οχήματα το χρόνο. Επίσης, σημαντική παράμετρος του διαγωνισμού είναι και η προώθηση της σχεδιομελέτης σε μια πλασματική εταιρία, αγοραστή (π.χ. βιομηχανία αυτοκινήτων). Κάθε ομάδα πρέπει να τηρεί πιστά τους σχεδιαστικούς περιορισμούς που θέτει η FSAE. Μέσα από τη μελέτη πρέπει να αναδεικνύεται η ευκολία κατασκευής, η επινόηση τεχνολογικών λύσεων, η αξιοπιστία και το χαμηλό κόστος του προϊόντος, καθιστώντας το ανταγωνιστικό στην αγορά.

• Ξεκινώντας σε λευκό χαρτί και ακολουθώντας πιστά τους κανονισμούς της FSAE ξεκίνησαν οι πρώτες εργασίες. Η ομάδα είχε στην διάθεση της 7 μήνες, ώστε να ολοκληρωθούν ο σχεδιασμός, η μελέτη και η βελτίωση της αρχικής μελέτης, προσθέτοντας και τις τροποποιήσεις που επιβάλλονταν ώστε να συνεργαστούν όλα τα δομικά στοιχεία του οχήματος απρόσκοπτα. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκαν πακέτα πεπερασμένων στοιχείων, για στατικές και δυναμικές μελέτες, ώστε να δοθούν τα ακριβή αποτελέσματα και οι κατασκευαστικές λεπτομέρειες.

• Κύριος στόχος της ομάδας ήταν η απλοποίηση των κατασκευαστικών διαδικασιών, έχοντας κατά νου πάντα το κυριότερο κομμάτι μιας σχεδιομελέτης, το οποίο δεν είναι άλλο από το κατασκευαστικό κόστος. Για το λόγο αυτό ενσωματώθηκαν στον αρχικό σχεδιασμό υλικά χαμηλού κόστους αλλά υψηλών προδιαγραφών (π.χ. χαλύβδινο χωροδικτύωμα και ψαλίδια). Επιπλέον, υιοθετήθηκαν τεχνολογικές λύσεις που αποσκοπούσαν στην μείωση του συνολικού βάρους του μονοθέσιου, προσδίδοντας με αυτόν τον τρόπο τις υψηλές επιδόσεις ενός αγωνιστικού οχήματος.

• Ο τύπος του πλαισίου που επιλέχθηκε είναι σωληνωτό χωροδικτύωμα από χάλυβα με αλουμινένιο υποπλαίσιο. Αρκετές εκδοχές του χωροδικτυώματος μελετήθηκαν μέχρι την επιλογή της κατάλληλης γεωμετρίας, η οποία είχε αυξημένη στρεπτική δυσκαμψία αποφεύγοντας ταυτόχρονα την συσσώρευση υψηλών τάσεων. Επιπλέον, το αλουμινένιο υποπλαίσιο για την στήριξη του διαφορικού αύξησε κατά πολύ το βαθμό δυσκαμψίας του πλαισίου διατηρώντας το βάρος σε θεμιτά επίπεδα. Επίσης, ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε στην διατομή των σωλήνων, η επιλογή των οποίων έγινε με κριτήριο την αύξηση της ροπής αντίστασης χωρίς την σημαντική αύξηση του βάρους.

• Οι κανονισμοί της FSAE ορίζουν την μέγιστη επιβράδυνση της μάζας του οχήματος (40 g), σε περίπτωση κρούσης, για το λόγο αυτό είναι υποχρεωτική η τοποθέτηση μάζας απορρόφησης ενέργειας (crash box), στο μπροστινό τμήμα του οχήματος. Κάθε ομάδα επιλέγει το κατάλληλο υλικό, το οποίο θα δώσει πειραματικά (καταστροφική δοκιμή), και θεωρητικά (πεπερασμένα στοιχεία), την επιθυμητή απορρόφηση ενέργειας. Το υλικό που επιλέχτηκε από την ομάδα, είναι αφρός πολυστυρένιου και οι λόγοι που οδήγησαν στην επιλογή του είναι το χαμηλό κόστος όπως αι η εύκολη επεξεργασία και συναρμολόγηση. Η επιβεβαίωση της καταλληλότητας του υλικού αυτού έγινε με τη χρήση αυτοσχέδιας κατασκευής (σφύρα), προσομοιώνοντας την επιθυμητή δύναμη και ταχύτητα τη στιγμή της σύγκρουσης. Τα δεδομένα καταγράφηκαν με αισθητήρα (επιταχυνσιόμετρο) τοποθετημένο στην ιδιοσυσκευή. Τα αποτελέσματα δικαίωσαν την επιλογή της ομάδας.

• Για την βελτιστοποίηση της ανάρτησης χρησιμοποιήθηκαν ανισομεγέθη διπλοί βραχίονες, πλήρως ανεξάρτητοι μεταξύ τους. Με την χρησιμοποίηση ράβδων ώσης και ζύγωθρων και στους τέσσερις τροχούς, είναι εφικτή η μετατροπή της συμπεριφορά του γραμμικού ελατηρίου σε μη γραμμικό. Για την επίτευξη μεγάλης πρόσφυσης και στους τέσσερις τροχούς, εντός της στροφής, το κέντρο στιγμιαίας περιστροφής τοποθετήθηκε ψηλά, σε συνδυασμό με τα μαλακά ελατήρια που επιλέχθηκαν. Η διάσταση του μεταξονίου είναι μόλις 1530 mm, εκμεταλλευόμενοι την ελάχιστη διάσταση των 1525 mm, που ορίζουν οι κανονισμοί της FSAE. Με αυτή την επιλογή το όχημα αποκτά μεγαλύτερη ευελιξία και σταθερότητα στην πίστα.

• Το ισχυρό μοτέρ της Honda CBR 600 cc, ήταν η πρώτη επιλογή της ομάδας, δεδομένου του περιορισμού που ορίζει η FSAE (μέγιστος κυβισμός θερμικού κινητήρα 610 cc).Για την επίτευξη χαμηλότερου κέντρου βάρους του οχήματος και την βελτίωση της λίπανση του κινητήρα (οριζόντια τοποθέτηση στο μονοθέσιο), επιλέχθηκε η προσαρμογή ξηρού συστήματος λίπανσης (ξηρό κάρτερ). Στα σχέδια της ομάδας είναι ο σχεδιασμός και η μελέτη του συστήματος εξαγωγής καθώς και ο προγραμματισμός εγκέφαλου.

• Η στένωση των 2 cm μετά την πεταλούδα γκαζιού, που ορίζει η FSAE, έδρασε καταλυτικά στην εύρεση του τρόπου με τον οποίο θα επιτευχθεί η επαρκής γόμωση των 600cc με άκαυστο μίγμα. Εξ αρχής η ομάδα συμβουλεύτηκε συγγράμματα του Αμερικανού Μηχανολόγου-Μηχανικού David Vizard, καταλήγοντας σε κάποιες αρχικές διαστάσεις της εισαγωγής. Στη συνέχεια με την βοήθεια εξειδικευμένου πακέτου πεπερασμένων στοιχείων έλαβε τα τελικά δεδομένα, σχετικά με την συμπεριφορά της πολλαπλής εισαγωγής.
• Σκοπός του συστήματος πέδησης είναι κατά την διάρκεια του φρεναρίσματος να επιτυγχάνετε η μέγιστη επιβράδυνση του μονοθέσιου. Για την μείωση του κόστους και του βάρους του συστήματος πέδησης, η ομάδα επέλεξε τη χρήση δύο δισκόφρενων της Brembo τοποθετημένων εσωτερικά στον κάθε εμπρόσθιο τροχό και ένα δισκόφρενο για τους οπίσθιους τροχούς, τοποθετημένο σε ειδικά διαμορφωμένο διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης. Η διάμετρος των μπροστινών δίσκων, περιορίζεται από την εσωτερική διάμετρο της ζάντας και το μέγεθος της δαγκάνας. Αντίστοιχα, για την πέδηση των οπίσθιων τροχών, ο δίσκος που τοποθετήθηκε είναι μεγαλύτερης διαμέτρου, διότι επενεργεί και στους δύο τροχούς, ενώ ταυτόχρονα δεν υπάρχει περιορισμός χώρου.