newsletter ii 2015

posledné obdobie bolo pre nás náročné

a zároveň plné očakávaní. Konečne prišiel

čas začiatku vyrábania plnohodnotných

súčastí monopostu na základe našich

návrhov a simulácií, na ktorých sme

nejednu noc usilovne pracovali. Konečne

budeme môcť držať naše počítačové návrhy

pevne v rukách a spájať ich, kým

nebudeme stáť pri novom monoposte.

Naše stretnutia v dielni sa počas týždňov

znásobovali, aby sa výroba dielov

monopostu zrýchlila a skvalitnila. No

nezabúdali sme ani na akcie, na ktorých

ste nás mohli stretnúť. Aj napriek

vysokému tempu v dielni sme si našli čas

vyjsť medzi vás. Vytvorili sme výstavu, kde

ste mohli našu formulu vidieť naživo,

odfotiť sa v nej a cítiť tú atmosféru

pretekára priamo z poza volantu.

Zúčastnili sme sa na akciách našich

partnerov, respektíve školy.

Stalo sa nám, že niektoré práce,

predovšetkým zváranie chróm -

molybdénového rámu a ohýbanie hlavnej

obruče, nebolo možné v našej malej dielni

zrealizovať, ale úspešne sme našli ľudí,

ktorí nám ochotne pomohli. Preto by sme

sa hneď na začiatku chceli srdečne

poďakovať spoločnosti Knikov, ktorá nám

ochotne narezala trubky, spoločnosti Prvá

Zváračská za poskytnutie priestorov

a náradia, spoločnosti e-Sense Slovakia za

frézovanie foriem a v neposlednom rade

firme Perleczky, ktorá nám ohla hlavnú

obruč.

V priebehu februára sme sa na pôde

Slovenskej technickej univerzity zúčastnili

prednášky pána prezidenta Andreja Kisku

na svojej alma mater, ktorá bola zameraná

na prezentáciu ďalšieho postupu

skvalitňovania slovenských vysoký škôl

a spájania teoretickej výučby s praktickou.

Na záver počas diskusie sme mu položili

otázku týkajúcu sa budúcnosti

elektromobilov v našej krajine, na základe

ktorej nám pán prezident vyjadril podporu

v tom, čo robíme a poprial veľa úspechov

v reprezentovaní Slovenska po celom svete.

Toto je len zlomok z toho, čo sme stihli

počas februárových a marcových dní. O

zvyšku si môžete prečítať na nasledujúcich

stranách. V mene celého STUBA Green

Teamu vám chcem zaželať príjemný

zážitok pri čítaní.

Vážení partneri, milí čitatelia,

EDITORIÁL

Adam Brňo

editor

O

B

S

A

H

MECHANICKÁ

SEKCIA

Nový design

Návrh monopostu FE-15 je založený na jednoduchosti a

plynulosti línií tak, aby vytvorili rovnováhu s výraznými

časťami aero packetu. Vďaka aero packetu a viditeľne

zvýšenému dôrazu na design bude monopost sezóny 2015

ľahko odlíšiteľný od tých predchádzajúcich; už na prvý pohľad

bude symbolizovať veľký krok vpred.

V posledných dňoch sme sa pustili do výroby

najväčšieho komponentu na našom aute —

rámu. Rám musí spĺňať okrem presne

definovaných pravidiel súťaže Formula Student

aj nároky jazdcov na priestor, presnosť kvôli

uchyteniu náprav a iných komponentov

a zároveň aj požiadavky na tuhosť a pevnosť.

Výroba rámu

Návrh sme kompletne urobili v prostredí

programu Siemens NX, nášho nového

hlavného CAD-nástroju v tíme. Počas návrhu

vzniklo okolo 30 rôznych verzií a veľký počet

drobných zmien na nich. Poučení z minulého

roka sme začali hľadať vhodný materiál na

rám už niekoľko mesiacov pred samotnou

výrobou. To hlavne z dôvodu, že bezšvové

trubky s vonkajším priemerom 25mm, ale

v troch rôznych hrúbkach stien, sa nehľadajú

ľahko. Nakoniec

sme zvolili Chróm-

Molybdénovú oceľ

25CrMo4 ktorá má

oproti oceli po-

u ž í v a n e j n a

predchádzajúcich

rámoch (11523

a E235+C) ďaleko

vyššiu medzu pev-

nosti aj sklzu pri

nižšej hustote. Teda

skvelý materiál pre

náš rám.

Oproti minulo-

ročnému rámu sme

potrebovali zvýšiť

presnosť výroby

a tú sme zvýšili

tromi hlavnými

faktormi.

Minuloročný veľký

problém s ohybom

n a š e j h l a v n e j

obruče s množstvom nepodarkov, pracným

plnením rúr pieskom a neistým výsledkom

sme nahradili jej ohybom na CNC ohýbačke.

Takto sme si mohli zachovať aj jeden zo

symbolov našich posledných rámov a to

trojohyb na vrchu obruče. Touto cestou patrí

vďaka firme Perleczky za prvotriedny ohyb

bez deformácií a v dobrom časovom

rozsahu.

Ďalšie zvýšenie presnosti sme získali

odstránením veľmi pracného odvrtávania,

frézovania a brúsenia na vytvorenie

presných tvarov koncov rúr. Tieto procesy

v minulých sezónach zaberali najviac času

a vznikalo v nich veľa nepresností. Tento rok

sme však zvolili cestu laserového vypálenia

koncov rúr. Túto technológiu nám poskytla

firma Knikov s.r.o, čo veľmi skrátilo celkový

čas výroby rámu, znížilo odpad už aj tak

drahšieho materiálu a zvýšilo presnosť

výroby.

Posledné opatrenie na zvýšenie presnosti

bolo zváranie na profesionálnom zváracom

stole. Vážime si pomoc firmy Prvá zváračská

a.s., ktorá nám zapožičala zvárací stôl aj

s úpinkami a ďalším

vybavením a rov-

nako nápomocné

nám boli aj ich

cenné rady.

Práce ďalej urých-

lilo naše nové

darované náradie.

Ako metódu zvá-

rania sme opäť

zvolili TIG (WIG)

tentokrát ale s ne-

rezovým prídavným

materiálom. O špič-

kové zvary sa

postaral náš už

alumni člen Michal

Gácik. Ďakujeme

mu, že si stále do-

kázal nájsť čas.

V ý s l e d k o m j e

z v a r e n ý r á m

s vyššou bezpeč-

n o s ť o u , k r a t š í

o 80mm a s o 40mm väčším miestom pre

lakte jazdca. Dôležité pre celkové jazdné

vlastnosti auta je aj lepšie rozloženie

hmotnosti v prospech zadnej nápravy než

a nižšie ťažisko rámu (o 16.5 mm) aj celej

zostavy lepším rozložením komponentov.

Úpravy na modeli neboli len s ohľadom na

fyzikálne vlastnosti hotového rámu, ale aj

v rámci technológie výroby. Predná obruč

bola po zvážení minuloročných problémov

od začiatku navrhovaná v jednej rovine, aby

sa dala zvariť predom ako samostatný kus.

AERO

Už na konci minulej sezóny sme sa aktívne začali

venovať návrhom aerodynamickej časti nášho

monopostu, ktorá by značne mohla ovplyvniť jazdné

vlastnosti, samozrejme v kladnom zmysle slova.

Aero packet je sústava niekoľkých krídiel a difúzoru.

Konkrétne sa jedná o predné a bočné krídla. Zadnú časť

packetu tvorí zadný difúzor spolu so zadným krídlom.

Vš e tky č as t i bud ú zh otove n é

z karbónového kompozitu za použitia

vákuového laminovania do negatívnej

formy. Pre lepšiu predstavu výroby: najprv

sa vytvorí negatív samostatného krídla,

podľa ktorého bude krídlo po finálnej

úprave vyzerať. Vloží sa vrstva

s karbónovou tkaninou, ktorá je už

dopredu presýtená epoxidom. Následne

sa na túto vrstvu uloží separačná

dierovaná fólia, potom takzvaná savá

„rohož“ a cele sa to prekryje vákuovou

fóliou. Takto vznikne uzatvorené teleso

vyplnené potrebným materiálom. Dutina

sa musí poriadne utesniť. Následne sa

z dutiny takéhoto telesa odsaje všetok

vzduch, jednotlivé zložky materiálu sa

chemicky naviažu a vytvoria nami

požadovaný tvar.

Krídla sú navrhované tak, aby pri boli pri

ich výrobe zohľadnené všetky ekonomické

aspekty a zbytočne sa nepredražovali.

Takto sa nám podarilo z pôvodného

návrhu použitím rovnakých prvkov na

krídlach zmenšiť počet foriem o jednu

tretinu.

Uchytenie predného a zadného krídla

bude zabezpečené pomocou karbóno-

vých rúrok navíjaných z prepregu,

takzvaných preimpregnovaných vláken

(vláknových kompozitov vytvrdených

epoxidovou živicou). Na ich koncoch budú

vlepené inserty zo zliatiny hliníka AI7075

rovnakým spôsobom, ako je tomu pri

nápravách.

Samotná nosná časť krídel bude tvorená

z karbónových rúrok a rebier zo

sendvičového materiálu.

Princípom aero packetu je vytvárať čo

najväčší prítlak na formulu, čím sa

zabezpečuje dobrá priľnavosť kolies na

asfalt hlavne v zákrutách. To znamená, že

formula bude môcť prejsť zákrutu rýchlejšie

a znížiť tak čas jej prejazdu. Keďže krídla

vytvárajú prítlak pri jazde po rovnom úseku

trati, kde nie je nutné aby bol taký veľký,

vybavili sme zadné krídlo systémom DRS.

Tento systém funguje na princípe zníženia

odporu vzduchu narážajúceho na krídlo

a tým vytvárajúceho aerodynamický

prítlak. Predstavuje dvojicu ovládaných

modelárskych servomotorov, ktoré sú

naprogramované tak, aby pri jazde

v zákrute naklonili krídlo a tak vytvorili čo

najväčší prítlak, naopak na rovných

úsekoch tento prítlak a teda aj odpor

vzduchu eliminovali.

Na základe CFD simulácii, ktoré prebehli pri

samotnom navrhovaní krídel, predpokla-

dáme, že pri rýchlosti 100 km/h dokáže

tento aero packet vytvoriť prítlačnú silu až

2500 N – čo pre lepšiu predstavu vytvorí asi

250 kilogramovú záťaž rovnomerne

rozmiestnenú na monoposte.

Volant Aby volant sedel pevne v rukách jazdca, musí sa stále inovovať. Nestačia

len návrhy v počítači, treba vždy vyrobiť model. Preto sme vyfrézovali

model zo styroduru, na ktorom sme doladili úchop. Mohli sme teda

prispôsobiť výrezy na palce, ktorých tvar býva často problémom. Zároveň

bola zmenšená výška volantu, naopak hrúbka zväčšená približne o 5

Volant má okrem zatáčania ešte jednu

funkciu. Tou je nastavovanie formule podľa

podmienok na trati a informovanie

pretekára o aktuálnej

rýchlosti, stave a teplote

b a t é r i i a p o d o b n e .

Čo sa týka konštrukčných

riešení, bude programo-

vateľný zvonka. To znamená,

že bude vyvedený konektor

p r e č o n a j r ý c h l e j š i e

programovanie a najlepší

prístup. Bol to jeden z najväčších kameňov

úrazu predošlého volantu, preto sme sa to

rozhodli túto sezónu vylepšiť.

Vyrábať sa bude pomocou laminovania

prepregom. To znamená, že sa zachladený,

epoxidom natrený plát karbónových vláken

uloží do vopred pripravených foriem

a vylaminuje sa. Toto riešenie síce

predstavuje drahší spôsob výroby,

ale prináša úsporu na hmotnosti

samotného volantu, pričom jeho

pevnosť zostáva zachovaná

a zároveň nahrádza klasické

laminovanie a lepenie, ktoré býva

neraz nepraktické.

Ako si môžete všimnúť, formy na volant sa

úspešne frézujú. Kompletná výroba sa začne

už v priebehu prvých aprílových týždňov.

Sedačka

Najprv sme na pozitíve sedačky zatmelili

nerovnosti a diery pre bezpečnostné

pásy a následne celú vybrúsili brúsnym

papierom až po 2000 (brúsny

papier s veľmi malou

veľkosťou zrna), kým sme

nedosiahli dokonalo hladký

a lesklý povrch. Tento

prvotný krok bol potrebný

pre elimináciu chýb alebo

defektov pri vyberaní formy.

Následne sme na vyleštený

a zatesnený negatív naniesli

separátor, ktorý pomáha lepšiemu

odnímaniu budúcej formy, ktorá sa

vytvorila pomocou sklených rohoží,

zmiešaním polyesterovej ž iv ice

a polyesterového gelcoatu. Po

vytvrdnutí nám vznikol hladý a pevný

negatív tvaru starej sedačky, na ktorý

sme následne poukladali päť vrstiev

dvoch druhov karbónových vláken

(tkanina-plátno) a jedno-

smerných vláken pre čo

najlepšie rozloženie síl pri

zaťažení. Vrstvy sa nakoniec

natreli epoxidovou živicou. Skôr

ako živica zatvrdla, bolo

potrebné zatesniť okraje formy

tesniacou hmotou tak, aby

nikde nebola ani najmenšia

dierka. Pomocou vývevy sme

zavákuovali formu, čím sme vytlačili

prebytočnú živicu a pritlačili vlákna

dokonalo k sebe. Je to systém tiež

vákuového laminovania.

Vyrobiť formu pre sedačku môže byť nákladnejšie ako jej samotná

výroba. Preto sme sa zhodli, že ako formu použijeme našu predošlú

sedačku, a tak musel monopost chvíľu pobudnúť bez nej.

Battery Box

Samostatné segmenty budú lamino-

vané zo sklenených vláken s použitím

špeciálnej epoxidovej živice a tvrdidla,

ktoré sa radia medzi takzvané FR

materiály (fire retardant – samo-

zhášavý). Každý zo segmentov je

rozpojiteľný od ostatných vlastnými

konektormi a obsahuje BMS (Battery

Management Systém) pre neustále

monitorovanie článkov.

Samotný ochranný obal (kontajner) je

vyrobený z hliníka Aw En 7019, ktorý

zachováva našej konštrukcii dosta-

čujúcu pevnosť a zaručene menšiu

hmotnosť, než keby bol z ocele . Musí

vydržať zaťaženie vytvorené zotrvač-

nosťou batériových článkov pri

spomaľovaní alebo zrýchľovaní .

V pravidlách, ktoré musíme spĺňať, je

predpísané preťaženie, ktoré pôsobí na

batérie v horizontálnej a vertikálnej

rovine, t.j. koľkokrát je zrýchlenie

pôsobiace na baterky väčšie ako

gravitačné zrýchlenie. Pre horizontálnu

rovinu (dopredu, dozadu a zo strán) až

40g – 40 násobok gravitačného

zrýchlenia. Vo vertikálnej rovine (zhora,

zdola) je to podľa pravidiel 20g. Tieto

preťaženia predstavujú v realite

v horizontálnej rovine 16000 Newtonov

(približne 1,6 tony) a vo vertikálnej

rovine až 8000 Newtonov, čo je záťaž

približne 800 kíl.

Hmotnosť samotného battery boxu je

okolo 6kg, ku ktorým nerátame ešte

hmotnosť samotných článkov, modulov

BMS, poistiek a medených vodičov.

O pohon našej formule sa budú starať dva výkonné elektromotory. Aby boli funkčné,

musí k nim prúdiť elektrická energia uskladnená v battery boxe. V ňom sú

jednotlivé batériové články uskladnené v segmentoch, ktorých je celkom päť. Všetky

segmentové dózy sú uskladnené v kontajneri, ktorý má hlavne ochranný charakter.

Zavesenia

Tento rok sme sa rozhodli spraviť

zavesenia karbónové a to kvôli lepšej

pružnosti zavesenia a nižšej hmot-

nosti. Zavesenia sa skladajú z

leteckého hliníku 7075 T6 a navíjaných

karbónových trubiek, ktorých spôsob

navíjania je určený podľa spôsobu

použitia.

Hliníkové vložky a spojnice ramien sú

lepené pomocou epoxidového

lepidla. Skúšali sme dva druhy lepidla.

Kde sme sa s jedným druhom lepidla

dostali na pevnosť lepeného spoja

hliník a 18mm karbónová trubka : cca

28 000N (2,8 tony). Simuláciami sa

snažíme vyladiť hliníkové časti nápravy

pre optimálnu hmotnosť a pevnosť. Pri

testoch pre ohyb karbónovej trubky a

jej pevnosť sme zvolili mechanické

testy, kde je trubka namáhaná

rôznymi spôsobmi ako je napr. vzper,

ohyb. Tieto výsledky porovnávame s

oceľovým materiálom a snažíme sa

nájsť optimálnu pevnosť a tuhosť novo

vyrobených trubiek, ktorá sa dá

ovplyvniť pri výrobe. Na vyladenie

správnej tuhosti zavesenia je potrebné

spraviť väčší počet testov, expe-

rimentov a simulácií, na ktorých

pracujeme.

ELEKTRICKÁ

SEKCIA

Priviesť šťavu k správnym súčastiam

pohonu býva občas náročné. Pokiaľ

by sme stavali klasickú formulu so

spaľovacím motorom, rozviedli by

sme hadice s palivom od nádrže

k motoru. V našom prípade je to

podobné. Rozdiel je len v type

„hadíc“. My ich nahrádzame

elektrickými vodičmi rozvádzanými po

celej formule, od snímačov, motorov,

invertorov až k samotným batériám.

Preto potrebujeme do detai lu

navrhnuté schémy elektroniky auta.

Finálny dizajn riadiacej elektroniky

monopostu ťaží z modulárneho

p r í s t u p u . H l a v n ú č a s ť t v o r í

prepojovacia doska, na ktorej budú

umiestnené všetky funkčné moduly.

Prvým takýmto modulom je riadiaca

doska auta, ktorá riadi celý monopost

a kontrolu jeho podsystémov.

Bezpečnostná doska je zodpovedná

za bezpečnostný okruh a taktiež

zabezpečuje napájanie zvyšných

modulov. Ďalšou doskou je riadiaca

doska. Tá sa zaoberá riadením

m oto rov s p o l u s pok roč i l ým i

systémami, ako je trakčná kontrola,

elektronický diferenciál, kontrola

maximálneho rozbehu, ale aj

vektorovaním krútiaceho momentu

na jednotlivé kolesá.

Poslednou zo zmieňovaných dosiek je

telemetrická doska. Tá je predo-

všetkým dôležitá pre naše potreby,

pretože meria fyzikálne veličiny, ktoré

n á s l e d n e p o s i e l a p re ď a l š i e

spracovanie do prenosného počíta-

ča. Tieto údaje ďalej analyzujeme,

vyhodnocujeme a následne dola-

ďujeme, aby boli čo najideálnejšie

v danom type preteku.

Druhou čas ťou n í zkonapäťovej

elektroniky sú systémy umiestnené

v battery boxe. Ide hlavne o Battery

Management System. BMS master

d o s k a z a b e z p e č u j e m e r a n i e

parametrov vo výkonnej časti

elektroniky a jej meracie jednotky sa

podieľajú na sledovaní priebehu

napätia a teploty v jednotlivých

batériových článkov.

Tretia časť elektroniky má za úlohu

zbierať zvyšné údaje o monoposte

(poloha pedálov, poloha kolies,

otáčky jednotlivých kolies, stláčanie

tlačidiel a mnoho iného) a vykonávať

informatívne činnosti, medzi ktoré

p a t r í b r z d o v é s v e t l o , s i r é n a

a informačné LED svetlo, ktoré musí

monopost podľa pravidiel obsahovať.

Poslednou, osobitnou častou je

jednotka volantu. Implementuje

v sebe displej a ovládacie prvky,

pomocou k torých v ie jazdec

nastavovať všetky potrebné para-

metre pre čo najlepšie prispôsobenie

s a p o d m i e n k a m j e d n o t l i v ý c h

závodov.

Battery management systém, ktorý sme vám predstavili

v predchádzajúcom čísle newslettera, prešiel počas posledných

týždňov malými úpravami.

Pri záťažových testoch, ktorým sme ho detailne podrobili, sa

prejavila jeho nestabilita a tiež zhoršená kvalita meraných

údajov pri kritických podmienkach, ktoré simulovali reálnu

záťaž na systém. Aby sme tieto nedostatky eliminovali, navrhli

sme úplne nové zapojenie celého systému. Po výmene zapojenia

sme BMS znova začali zaťažovať. Testovanie našej druhej

verzie battery management systému pre túto sezónu bude bežať

aj v priebehu prvých aprílových týždňov, aby sme prípadné

chyby, ktoré sa môžu vyskytnú, mohli znova opraviť a doladiť

tak jeho kondíciu pred súťažou, aby sme sa na tento systém

mohli počas pretekov spoľahnúť.

Bat tery Management Sys tem

PR

SEKCIA

PR sekcia zažívala v posledných mesiacoch

náročné chvíle. Podarilo sa nám zorganizovať

účasť na viacerých podujatiach, kde sme

reprezentovali seba, naše univerzity a našich

partnerov. O nich si budete môcť prečítať na

nasledujúcich stranách. Taktiež sa nám

pošťastilo prehodiť pár slov s pánom

prezidentom Andrejom Kiskom, ktorý navštívil

našu univerzitu. Marec však prišiel ako na koni

a my stále bojujeme s nedostatkom financií,

ktoré nám bránia pri napredovaní. Podarilo sa

nám nadviazať niekoľko nových spoluprác.

Našimi novými partnermi sa stali spoločnosti

Embraco, MicroStep, EBV Elektronik,

Perleczky a Knikov.

„Držím vám palce!“ V utorok 17.2.2015 navštívil náš pán prezident Andrej Kiska svoju alma mater, Slovenskú technickú univerzitu v Bratislave.

Pán prezident Kiska hovoril o

dôležitosti vzdelania a podpore

študentov, pretože práve oni sú

budúcnosťou krajiny. Podelil sa s

nami o pár zážitkov a skúseností,

prezentoval svoje ciele a vízie

týkajúce sa predovšetkým

skvalitnenia vzdelávacieho sektoru

a jeho prepojenia s praxou. Na

záver prebehla diskusia, v ktorej

sme sa ho opýtali na budúcnosť

elektromobility na Slovensku.

Po diskusii nášmu tímu pán

prezident v krátkosti poprial veľa

úspechov. Toto vy jadrenie

podpory je pre nás veľmi

motivujúce a vážime si ho.

Výstava v OC EUROVEA Náš tím sa zúčastnil týchto dvoch podujatí zameraných na študentov a ich budúcu kariéru. Naša formula priťahovala zraky mnohých mladých ľudí, ktorí sa prišli pýtať na jej jazdné vlastnosti, na fungovanie nášho tímu, na fungovanie elektrického

vozidla vo všeobecnosti a podobne. Študenti sa tak mohli informovať o tom, ako by mohli svoje teoretické vedomosti z prednáškových sál obohatiť o praktické skúsenosti nadobudnuteľné pôsobením v našom tíme.

PROMO

AKCIE —

Profesia Days &

Národné dni kariéry —

Náš tím sa zúčastnil týchto dvoch

podujatí zameraných na študen-

tov a ich budúcu kariéru. Naša

formula priťahovala zraky

mnohých mladých ľudí, ktorí sa

prišli pýtať na jej jazdné vlastnos-

ti, na fungovanie nášho tímu, na

fungovanie elektrického vozidla

vo všeobecnosti a podobne.

Študenti sa tak mohli informovať

o tom, ako by mohli svoje te-

oretické vedomosti z pred-

náškových sál obohatiť o prak-

tické skúsenosti nadobudnuteľné

pôsobením v našom tíme.

TECH INNO DAY

—

26.3. sa STUBA Green Team

zúčastnil výstavy technických ino-

vácií Tech Inno Day, zorgani-

zovanej Univerzitným technolog-

ickým inkubátorom InQb. Toto

podujatie dávalo priestor

študentským projektom a firmám

ukázať svoju snahu verejnosti.

Úspešne sme odprezentovali sme

náš projekt, mali sme príležitosť

sa porozprávať so zaujímavými

ľuďmi a vypočuť si príbehy

úspechu firiem ESET a ANA-

SOFT.

Foto: InQb

Foto: NDK

TENTO NEWSLETTER PRE VÁS

PRIPRAVILI:

ADAM BRŇO|texty

MICHAELA LEŠTÁKOVÁ|texty a grafická úprava

STUBA Green Team

Námestie Slobody 17

812 31 Bratislava 1

Slovensko

[email protected]

www.sgteam.eu

newsletter ii 2015

Documents