Opis projektu - rkn.pw.edu.pl

Opis projektu
Aktywny układ tylnego zawieszenia
do prototypowego pojazdu
miejskiego o ekstremalnie niskim
zużyciu paliwa.
1. Wstęp
Aktywny układ tylnego zawieszenia jest projektem realizowanym przez
Studenckie Koło Aerodynamiki Pojazdów (SKAP) mającym na celu
stworzenie innowacyjnego systemu tylnego zawieszenia do prototypowego
pojazdu miejskiego o minimalnym zużyciu paliwa.
Ma on zostać zrealizowany w ramach grantu Pula na Projekty Naukowe
przyznawanego przez Radę Kół Naukowych PW.
Rysunek 1 : Pojazd Orion
2. Założenia oraz cele projektu
Projekt zakłada:




zaprojektowanie układu tylnego zawieszenia
zbudowanie go z elementów zakupionych między innymi w ramach Puli
modyfikację amortyzatorów w celu umożliwienia sterowania nimi w
czasie rzeczywistym
testy poszczególnych komponentów w warunkach laboratoryjnych oraz
całego układu w pojeździe
Układ zostanie zaimplementowany w projektowanym nowym pojeździe miejskim
kategorii UrbanConcept – Orionie, którego występ planowany jest na
przyszłoroczne zawody Shell Eco Marathon Europe(SEM) w Londynie.
W dalszej perspektywie, projekt pozwoli na osiąganie zdecydowanie lepszych
rezultatów na arenie międzynarodowej. Poprawa osiągów będzie możliwa, dzięki
minimalizacji masy (kompozytowe wahacze i nowoczesne lekkie sprężyny
powietrzne), redukcji oporów tocznych pojazdu (minimalizacja wpływu jakości
nawierzchni i niedoskonałości toru na dynamikę jazdy samochodu) oraz
aktywnemu
sterowaniu
zawieszeniem
(dostosowywanie
charakterystyk
amortyzacji do aktualnych warunków na torze i ustawianie prześwitu adekwatnego
do chwilowej prędkości jazdy).
3. Opis techniczny
Układ będzie typem zawieszenia określanego w literaturze jako niezależne
wahacze wleczone (ang. pure trailing arm). Charakteryzuje się on wyjątkowo
niską masą resorowaną oraz jest stosunkowo tani w wykonaniu. Pomimo swojej
prostoty jest w stanie zapewnić tłumienie wszystkich niepożądanych zdarzeń,
które mają miejsce na trasie SEM-u tj. wymuszeń w postaci przeszkód płaskich
oraz przyspieszeń związanych z rozpędzaniem pojazdu i opóźnień podczas
hamowania. Dodatkowo zostanie do niego zainstalowany układ aktywnego
sterowania, który pozwoli na dostosowanie cech zawieszenia do wymagań
rzeczywistych, narzucanych przez aktualną sytuację na trasie.
Istotnym elementem systemu są amortyzatory. Zastosowanie ultranowoczesnych
sprężyn powietrznych pomoże ograniczyć masę, a możliwość regulacji tłumienia
powrotu oraz wolnej i szybkiej kompresji umożliwi implementację układu
sterowania.
Drugim kluczowym komponentem są wahacze. Ich kompozytowa, połówkowa
konstrukcja łączona metalowymi tulejami pozwoli połączyć zalety tradycyjnych
wahaczy metalowych z lekkością kompozytu węglowego. Poza tym wykorzystanie
włókien carbonu znacząco poprawi ich wytrzymałość oraz właściwości dynamiczne.
W dodatku budowa wahacza będzie wyjątkowo prosta – do wylaminowania
czterech połówek wystarczy jeden płaski foremnik.
Wyjątkowość całemu systemowi zapewni dodanie układu aktywnego sterowania.
Dzięki zastosowaniu szybkich mikroprocesorów oraz odpowiednich czujników
budowany będzie obraz dynamiki pojazdu w czasie rzeczywistym, który pozwoli na
optymalne dopasowanie zawieszenia do jakości nawierzchni oraz parametrów
ruchu pojazdu.
Rysunek 2: Projekt koncepcyjny układu zawieszenia
4. Podsumowanie
Układy podobne do przedstawionego w projekcie są rozwijane przez wiodące
zespoły pochodzące z całego świata startujące na zawodach SEM. Projekt jest
jednak od nich bardziej innowacyjny, ze względu na zastosowanie
ultranowoczesnych struktur kompozytowych oraz implementację autorskiego
systemu aktywnego sterowania.
Prezentowany projekt ze względu na swoją wieloaspektowość pozwoli na
współpracę studentów zajmujących się różnymi dziedzinami (projektowanie 3D,
mechanika, elektronika) oraz rozwój know-how wśród członków koła.
Połączenie entuzjazmu zespołu realizującego niniejszy projekt z wieloletnim
doświadczeniem SKAP-u w konstruowaniu pojazdów o ekstremalnie niskim zużyciu
paliwa z pewnością da pozytywne oraz wymierne rezultaty.
Wstępny kosztorys projektu:
Część kompozytowa:




Materiały kompozytowe
Materiał na foremnik
Frezowanie foremnika
Środki BHP
2000 zł
900 zł – wkład własny
450 zł – wkład własny
200 zł
Część mechaniczna:






Amortyzatory
Łożyska
Materiały metalowe
Wykonanie mocowań
Elementy złączne
Wykonanie elementów mechanicznych
3520 zł
1200 zł
450 zł - wkład własny
1550 zł
330 zł
3200 zł
Część elektroniczna:


Czujniki
Elementy elektroniczne
SUMA
o
o
Wkład własny
Kwota wnioskowana
500 zł
500 zł
14 800 zł, w tym:
1 800 zł
13 000 zł
Beneficjenci:



Członkowie SKAP-u
o Rozwój w zakresie projektowania 3D, wykonywania struktur
kompozytowych,
programowania
oraz
budowy
układów
elektronicznych
o W ramach projektu powstanie praca dyplomowa inżynierska
Społeczność naukowa
o Publikacja artykułów w czasopismach naukowych oraz na stronie
internetowej koła
o Wystąpienia na konferencjach
Uczestnicy oraz widownia na zawodach Shell Eco-marathon (Londyn, Le
Mans)
o Prezentowanie rozwiązań na roll-upach oraz w innych materiałach
promocyjnych
o Wymiana doświadczeń
o Możliwość zdobycia dodatkowej nagrody SEM Europe Off-Track Award
for Technical Innovation