Podróż SUFST od spalania do wyścigów elektrycznych
Kim są studenci stojący za drużyną wyścigową Formula Student University Southampton?
Southampton University Formula Student Team (SUFST) składa się z ponad 200 studentów studiujących głównie inżynierię z różnych dyscyplin specjalistycznych, którzy co roku spotykają się, aby zaprojektować i wyprodukować jednoosobowy samochód wyścigowy. Corocznie rywalizują z innymi uniwersytetami w konkursach Formuły Student, testując wiedzę zespołu i pojazd.
Jak rozwijał się zespół studentów Southampton University Formula w czasie?
SUFST istnieje od 2012 roku w swojej obecnej formie, będąc wcześniej projektem grupowym. Członkowie wykazywali żart we wczesnych latach, aby wytrwać w walce o utworzenie nowego społeczeństwa. Wzrost i zwiększone wsparcie SUFST doprowadziły do ciągłych ulepszeń; każdego roku odnotowano wzrost liczby punktów zdobytych w konkursie iME CHE Formula Student. Drużyna rywalizowała również na arenie międzynarodowej z pierwszym finiszem wytrzymałościowym na Węgrzech w 2018 roku, a w Czechach w 2019 roku, kiedy ścigali się również w Niemczech.
SUFST działa jako otwarte społeczeństwo, co oznacza, że każdy może dołączyć, co stanowi wyjątkowy zestaw wyzwań związanych z zarządzaniem. Zazwyczaj ponad 200 studentów rejestruje się do społeczeństwa, dlatego ważne jest, aby mieć komisję, która kieruje grupami, a następnie upewnić się, że jak najwięcej osób trafi do działów, które odpowiadają ich zestawom umiejętności, aby mogli mieć najlepsze doświadczenia i wnieść swój wkład w projekt.
Balraj Basra, lider zespołu SUFST, wyjaśnił, w jaki sposób zespół niedawno dostosował swoją konfigurację. „Wykorzystaliśmy pandemię COVID-19, aby zresetować naszą strukturę, odchodząc od nietypowych działów opartych na „samochodach”, takich jak podwozie, elektronika, zawieszenie i aerodynamika. Zamiast tego zdecydowaliśmy się na konfigurację opartą na umiejętnościach, aby rozróżnić umiejętności teoretyczne, kodowe, projektowe, testowe i organizacyjne. Doprowadziło to do powstania 5 działów o nazwie Vehicle Performance, Aerodynamika, Projektowanie Strukturalne, Elektronika i Operacje”.
Zespół produkował pojazdy spalinowe od samego początku, jednak pod koniec 2019 r. powstał projekt przejścia na pojazdy elektryczne. „Pandemia w rzeczywistości pozwoliła zespołowi przyspieszyć ten cel, ponieważ czas opracowywania koncepcji i projektowania mogły być skoncentrowane na pojeździe elektrycznym, zamiast na potrzebie projektowania nowego pojazdu, aby konkurować w 2020 roku”, dodaje Balraj.
Ponieważ korzystanie z pojazdu, który rywalizował w poprzednim roku, było dozwolone, SUFST zdecydowało się jechać tą trasą. Dwuletni cykl projektowania pojazdu elektrycznego oznaczał zmniejszoną presję na terminy i pozwolił na głębsze badania i rozwój, a w 2022 roku pozwoli na więcej czasu testów przed rywalizacją latem.
Jak SUFST wykorzystał pandemię COVID-19 do restrukturyzacji i maksymalizacji wydajności
Oczywiście, pomimo możliwości restrukturyzacji i maksymalizacji wydajności zespołu, częściowo dzięki dodatkowemu czasowi związanemu z pandemią COVID-19, SUFST stanął w obliczu tych samych ograniczeń, które wielu z nas znosiło. Balraj komentuje, że „przejście na konfigurację całkowicie online okazało się wyzwaniem i wymagało elastyczności, aby znaleźć to, co działało najlepiej”. Dostęp do warsztatów był ograniczony przez blokady, co skutkowało ograniczeniami liczby osób dopuszczonych na miejscu do pracy nad budową samochodu.
Wyznaczono jasny plan i codzienne cele, aby zapewnić wydajność budowy, aby być gotowym na konkurencję. Aby wyjaśnić dalej, Balraj dodał: „Byliśmy ograniczeni do 6 osób w laboratoriach jednocześnie w określonych godzinach. Był to ogromny spadek od zasadniczo nieograniczonego, gdzie regularnie pracowaliśmy 20 lub więcej dziennie. Zwalczyliśmy z tym, wyznaczając nasze codzienne cele, aby zapewnić, że 6 na miejscu było tak wydajne, jak to tylko możliwe. Podczas pobytu w laboratoriach regularnie rozmawiali z odpowiednimi działami, więc mieliśmy „wirtualną” siłę roboczą, która wspierała jak najwięcej”.
Zapewnienie partnerstw i sponsoringu z kluczowymi dostawcami komponentów, takimi jak Accu
Kluczową metodą dla zespołu zapewniającą płynne projektowanie i produkcję samochodu jest współpraca z dostawcami wysokiej jakości. Podstawową rolą działu operacyjnego jest poszukiwanie firm, z którymi można nawiązać partnerstwa, ponieważ zespół działa z ograniczonym budżetem. Anokh Vithayathil, absolwent SUFST dodał: „Inżynierowie są chętni i produkują wiele dobrych projektów, ale czasami ich realizacja może być dość kosztowna”.
„Ważne jest, aby naprawdę dokładnie przemyśleć kompromisy i koszty w porównaniu z wydajnością, a także o tym, jak długo potrwa produkcja lub pozyskanie niektórych części” - dodał. Partnerstwa z firmami mogą pomóc w rozszerzeniu tego, co możliwe. W ten sposób narodził się związek między SUFST i Accu, gdy zespół wybrał Accu po znalezieniu swojego sklepu internetowego. Zespołowi podobał się układ strony i funkcjonalność inteligentnego wyszukiwania, z łatwością znajdując potrzebne części.
Gama komponentów oferowanych przez Accu sprawiła, że wiele działów mogło korzystać z części od jednego dostawcy, a głębokość każdego asortymentu otwierała możliwości projektowe dla zespołu. Na przykład części można swobodniej dostosowywać dla każdego projektu, bezpiecznie wiedząc, że łącznik pasujący do projektów można znaleźć na stronie internetowej Accu.
Wybór odpowiednich komponentów do budowy samochodu
Dzięki ciągłemu sponsorowaniu w tym roku akademickim (2020-21) SUFST zakupiło komponenty od Accu dla prawie każdego działu. Unikalną częścią znalezioną przez zespół były oferowane wewnętrzne Circlips. Wahaj Saif, główny inżynier, wyjaśnił: „Używamy innowacyjnej i lekkiej zawiesiny z włókna węglowego, z rurkami węglowymi połączonymi z wkładką produkowaną z dodatkiem tytanowym. Łożysko jest wciskane do wkładki, aby umożliwić jej poruszanie się, gdy samochód przechodzi przez nierówności”. Do zamocowania łożyska do wkładki użyto zacisków pierścieniowych, jednak w poprzednich latach nie były one tak niezawodne ze względu na zastosowanie zewnętrznych zacisków pierścieniowych. Wahaj dodał: „Wewnętrzne klipsy okrągłe znajdowały się jednak równo w rowkach, zmniejszając ryzyko ich pojawienia się”.
Zestawy zap@@ ięć Accu dostarczały szereg rozmiarów śrub ze stali nierdzewnej do stosowania w projektowaniu konstrukcyjnym i pakiecie aerodynamicznym. Te zestawy ś rub ze stali nierdzewnej były również bardzo przenośne w swoich obudowach, co oznaczało, że części zamienne o wszystkich potrzebnych rozmiarach śrub były dostępne do użytku w całym samochodzie, nawet w podróży. Balraj wspomniał: „Uznaliśmy je za tak przydatne, że ostatecznie kupiliśmy dodatkowe zestawy śrub od Accu dla samego konkursu, co oznacza, że śruby były zawsze pod ręką, jeśli to konieczne, i nie marnowano czasu na szukanie określonego rozmiaru. Były tak przydatne, że osobiście polecam je do wszelkich projektów, które zrealizowaliśmy na uniwersytecie”.
W rurach chłodzących silnika zastosowano zaciski typu p, zapewniając brak luźnych złączek, z których wyciekałby płyn, ryzykując przegrzaniem silnika. Wahaj podkreślił kluczowy test, pod którym przechodzi samochód, w którym te komponenty udowodniły swoją wartość; „Jest to również konieczne, ponieważ samochód jest testowany pod kątem podczas zawodów, gdzie jest przechylany pod kątem, aby sprawdzić, czy nie ma wycieków. Porażka tutaj opóźniłaby przejście kontroli kontrolnej zespołu”.
Szczególnie dla pakietu Aerodynamiki zastoso wano śruby z łbem stożkowym. Anokh wyjaśnił, że uzasadnienie tego wyboru zostało dokonane w koncepcji projektowej, komentując „samoloty tworzące skrzydło składają się z arkusza węgla z nylonem wypełnionym grafitem z nakrętką. Śruby akumulatorowe są wkręcane w nylonową wkładkę i mocują płyty aerofoilu do zaślepków końcowych.”
Zespół wybrał do tej funkcji aluminiowe śruby stożkowe, „przede wszystkim ze względu na naturalną zaletę stosowania śruby z łbem stozkowym, aby zapewnić, że łącznik znajduje się równo z powierzchnią skrzydła. Jest to znacznie bardziej korzystne niż użycie łącznika, w którym głowica wystaje z oprawy, ponieważ użycie śruby stożkowej doskonale uzupełnia opływową konstrukcję aerofolu”, dodał Ano kh.
Znalezienie odpowiednich narzędzi do każdej pracy od wiarygodnego dostawcy
Narzędzia są niezbędne do zapewnienia dobrego wykończenia części i bezpiecznego montażu. Od Accu zakupiono szereg narzędzi ręcznych, w tym narzędzia do usuwania zad ziorów. Evan Nichol, nadchodzący dyrektor techniczny, powiedział, że „będą one używane do wykańczania metalowych części, usuwania ostrych krawędzi i zapewnienia wpuszczanego fazowania na otworach, aby śruby nie złapały nadmiaru materiału”.
Zestawy narzędzi iFixit były również nowym dodatkiem do zestawów narzędzi zespołu. Evan wyjaśnił motywację do ich nabycia: „Członkowie wcześniej używali narzędzi naprawczych iFixit na urządzeniach osobistych, takich jak laptopy i telefony, i uważali, że będą bardzo przydatne do montażu elektroniki w całym samochodzie”. Wygoda posiadania wszystkich narzędzi ułożonych w zestawie, w szczególności zestaw Manta Driver Kit, była ponownie nieoceniona ze względu na przenośność podczas pracy w samochodzie i zapewniania porządku, co oznacza, że narzędzie o odpowiednim rozmiarze nigdy nie było daleko.
Narzędzia iFixit doskonale sprawdzały się w ciasnych przestrzeniach samochodu ze względu na ich smukłe profile — opakowanie w samochodzie wyścigowym jest zawsze szczelne, aby zapewnić, że nie ma niewykorzystanej przestrzeni, a samochód jest tak lekki, jak to tylko możliwe. Evan szczegółowo opisał: „Krosno rozciąga się na całej długości pojazdu, z czujnikami i złączami w ciasnych miejscach, wymagającymi bezpiecznych i precyzyjnych narzędzi, które dostarczał zestaw iFixit Man ta”.
Balraj skomentował, że „usługa od Accu była również krokiem powyżej tego, co oczekiwano od SUFST. Łatwe i przyjazne rozmowy z pracownikami Accu zawsze sprawiały, że są bardzo przystępni i utrzymują styl rodzinny pomimo rozwoju firmy.” Dyskusje z zespołem Accu obejmują porady techniczne/aplikacyjne dotyczące komponentów, po kontrole i aktualizacje pracowników dotyczące wysyłki części. Ponieważ SUFST działał zgodnie z napiętymi harmonogramami w okresie budowy, musiały zapewnić niezwłoczne dostarczenie odpowiednich komponentów. Balraj dodał, że „to naprawdę miło mieć tego rodzaju doświadczenie i relacje z dostawcami, bardzo doceniliśmy szybką dostawę części z Accu”.
Rywalizacja w Formula Student na Silverstone
Wysiłki zespołu zakończyły się owocem podczas zawodów w lipcu 2021 roku. Przeglądając wydarzenia, Balraj komentuje, że „W tym roku wzięliśmy udział w dwóch różnych klasach Formula Student UK, w klasie koncepcyjnej, w której zaprezentowaliśmy nasz projekt pretendenta do pojazdów elektrycznych w 2022 roku, oraz Formula Student Class, gdzie zabraliśmy nasz pojazd spalinowy do SilverStone, aby konkurować osobiście z innymi samochodami”.
„Wykorzystaliśmy Concept Class, aby uzyskać informacje zwrotne od ekspertów branżowych na temat tego, jak możemy ulepszyć projekt przed wyprodukowaniem naszego elektrycznego samochodu wyścigowego”. Po pierwszym w historii zgłoszeniu SUFST w tym konkursie, byli zachwyceni zajęciem trzeciego miejsca w Engineering Design Event. Balraj dodał: „Gdy drzwi zamykają się w rozdziale dotyczącym spalania, potencjał przyszłych pojazdów elektrycznych z pewnością wygląda obiecująco”.
W Silverstone nasza 25 silna załoga pokonała wczesne niepowodzenia w badaniach, aby ukończyć pojedyncze okrążenie „sprintu” i zakończyła sekcję wytrzymałościową, po raz pierwszy ukończyła to wydarzenie na rodzinnej ziemi. Niesamowite pokazy po trudnych dwóch latach, zespół zajął piąte miejsce w klasyfikacji generalnej i drugie miejsce w kategorii pojazdów powracających!”
Co najważniejsze jednak, SUFST nadal uczy się i cieszy się doświadczeniami oferowanymi w tym wyzwaniu inżynierskim. Jest to świetny sposób dla członków zespołu na współpracę i wykorzystanie swoich umiejętności inżynierskich i zarządzania w dobrych praktykach, nawiązywanie przyjaźni i budowanie relacji roboczych dla przyszłej kariery inżynierskiej.
Dzięki stażom w zespołach takich jak Mercedes i absolwentom rozpoczynającym karierę w F1 z takimi jak Williams Racing, przyszłość inżynierii wygląda świetnie dla SUFST.
Specjalne podziękowania dla autorów tego artykułu:
- Balraj Basra - Lider zespołu 2020-21
- Evan Nichol - nadchodzący dyrektor techniczny
- Anokh Vithayathil - Absolwenci Zespołu