HydroGENIUS

HydroGENIUS jest innowacyjnym pojazdem budowanym na bazie doświadczeń zgromadzonych przy projektowaniu i badaniu pojazdu Bytel Hydrogen UrbanConcept. W pojeździe tym zastosowano nowy zespół napędowy składający się z elektrycznych silników BLDC oraz układu przeniesienia napędu z przekładnią obiegową i zespołem przekładni i sprzęgieł umożliwiający odzysk energii Dodatkowo oprócz kół ze stopów aluminium testowane są koła kompozytowe. Rozwiązania tego nowatorskiego układu napędowego zostały opatentowane. HydroGENIUS podobnie jak Bytel Hydrogen UrbanConcept posiada układ zasilania zbudowany z ogniwa wodorowego, oddzielnego sterownika wraz z zaworami sterującymi oraz układ buforujący energię z zastosowaniem superkondensatorów. W pojeździe HydroGENIUS zmodernizowano układ zawieszenia i kierowniczy. W kolejnych wersjach rozwojowych przewiduje się kompletne przebudowanie kompozytowej konstrukcji nośnej.

Zaawansowane systemy wspomagania kierowcy

Z uwagi na specyficzne warunki panujące na torze podczas wyścigu podjęto decyzję o opracowaniu zaawansowanego systemu wspomagania kierowcy, powodującego zarówno poprawę bezpieczeństwa, jak i ułatwienie jego funkcjonowania w warunkach nadmiaru dopływających informacji i podwyższonego stresu. Po przeprowadzeniu gruntownej analizy okazało się, że jednym z głównych obszarów wymagających wspomagania dodatkowego systemu jest aspekt związany z widocznością. Jednym z celów wyścigu SEM jest symulowanie warunków panujących w realnym ruchu ulicznym, a zatem istnieje możliwość wyprzedzania innych pojazdów. W związku z faktem braku tylnej szyby w pojeździe pojawia się problem ograniczonej widoczności. Z tego względu zdecydowano stworzyć system pozwalający monitorować sytuację w tzw. martwym polu - Blind Spot Information System (BLIS). Powstało kilka koncepcji, z których postanowiono rozwijać projekt oparty na założeniu wykorzystania czujnika laserowego Hokuyo. Decyzja ta została podjęta ze względu na pełną zgodność rozpatrywanego rozwiązania z regulaminem SEM, jak również złożoność i koszt będące w zasięgu możliwości Koła Naukowego Modelowania Konstrukcji Maszyn. Większość prac projektowych prowadzonych nad opisywanym systemem była realizowana w zaawansowanym środowisku oprogramowania PreScan, będącego platformą symulacyjną stosowaną w przemyśle motoryzacyjnym w celu rozwijania nowoczesnych systemów bezpieczeństwa, jak również projektowania i badania różnorodnych aplikacji komunikacyjnych. Stworzony został bardzo bogaty zbiór scenariuszy, na podstawie których możliwe było przeprowadzanie symulacji, pozwalających na weryfikację i dostrajanie opracowanego systemu.

Front right

Bytel

Pomysł budowy pojazdu Bytel narodził się w 2013 roku jako kolejny etap prowadzonych w ramach SKN MKM prac nad energooszczędnymi pojazdami. Jako że założeniem nowego projektu był start w kategorii UrbanConcept, znacznie wzrósł stopień trudności i poziomu skomplikowania w stosunku do prowadzonych wcześniej prac nad bolidem MuSHELLka. Postanowiono skorzystać z wcześniejszych doświadczeń i prowadzić wszelkie prace projektowo-konstrukcyjne w podzespołach odpowiedzialnych za poszczególne układy wchodzące w skład całej konstrukcji.

Podstawą i punktem wyjścia był projekt podwozia i nadwozia powstającego pojazdu. Jako że jednym z priorytetów, które ciągle musiały być na uwadze, była minimalizacja masy, zarówno podwozie jak i nadwozie wykonane zostało z kompozytu epoksydowego ze wzmocnieniem włóknem węglowym i szklanym. Dzięki takiemu rozwiązaniu, kadłub pojazdu jest konstrukcją nowatorską, wychodzącą naprzeciw tendencjom współczesnego przemysłu. Kształt nadwozia został tak zaprojektowany, by łącząc elegancję i estetykę, w jak największym stopniu zminimalizować opory powietrza, a rezultat tych wysiłków potwierdzony został wynikami zaawansowanych obliczeń numerycznych opartych na zagadnieniach mechaniki płynów. Postać podwozia została przystosowana do wyposażania pojazdu zarówno w zawieszenie sztywne, jak i podatne, co daje możliwość realizacji badań wpływu jego rodzaju na osiągi pojazdu.

Lab

Pojazd posiada dwa zamienne układy napędowe o całkowicie odmiennej konstrukcji. Starszy układ, bazujący na silnikach wbudowanych w piasty kół, zastępowany jest układem nowym, bardziej zaawansowanym technologicznie i posiadającym większe możliwości. Układ ten zaprojektowany został z myślą o możliwości realizacji odzysku energii elektrycznej. Z tego też powodu jest zespołem złożonym i wyposażonym w dedykowane mechanizmy pozwalające na różnorodną jego konfigurację. Jednostką napędową opisywanego układu jest wysokosprawny silnik bezszczotkowy (BLDC) połączony z przekładnią planetarną dobraną tak, by wyjściowa prędkość obrotowa odpowiadająca najwyższej sprawności silnika pozwalała na osiągnięcie wymaganej prędkości, z którą bolid powinien się poruszać, aby zrealizować założenia opracowanej taktyki wyścigu. Każde z tylnych kół pojazdu posiada niezależny napęd, co eliminuje konieczność stosowania dyferencjału jak również wszystkie trudności techniczne i ograniczenia z tym związane. Wał wyjściowy przekładni planetarnej połączony jest ze sprzęgłem poprzez przekładnię pasową zębatą. Rozwiązanie to pozwala na dużą swobodę rozmieszczenia jednostek napędowych względem siebie, jak również względem całego podzespołu. Układ napędowy wyposażony jest w dwa sprzęgła pozwalające na jego działanie w trzech trybach: trybie napędu, trybie „wolnego koła” i trybie odzysku energii połączonego z hamowaniem. Sprzęgła wraz z elementami pomocniczymi stanowią podzespół sterowania trybem pracy układu. Działanie tego podzespołu synchronizowane jest elektronicznie. Synchronizacja ma na celu wyrównanie prędkości obrotowej wału silnika i półosi napędowej na krótko przed zadziałaniem sprzęgła, co jest niezbędne dla zapewnienia bezpieczeństwa oraz płynności jazdy. Należy wspomnieć, że opracowany podzespół został zgłoszony we wniosku patentowym do Urzędu Patentowego Rzeczpospolitej Polskiej.

Wszystkie elementy i podzespoły układu napędowego wraz z węzłami łożyskowymi zamontowane są na sztywnej ramie będącej konstrukcją nośną i elementem pośredniczącym w przenoszeniu obciążeń z kadłuba na koła. Rama została zaprojektowana w ten sposób, by umożliwić modyfikacje istniejącego zawieszenia zmierzające do zastąpienia zawieszenia sztywnego zawieszeniem wahliwym, co być może będzie przedmiotem prac w kolejnych sezonach.

Układ hamulcowy pojazdu jest układem redundantnym, pozwalającym na realizację procesu hamowania na dwa sposoby, z wykorzystaniem dwóch różnych i niezależnych mechanizmów. Redundancja tego układu nie była celem samym w sobie, lecz wyniknęła z założenia dotyczącego wyposażenia pojazdu w mechanizm odzysku energii. Jedynym możliwym etapem, gdzie można tego dokonać, jest hamowanie pojazdu i gromadzenie energii traconej w czasie jego trwania. Tak więc moduł układu hamulcowego pozwalający za odzysk energii jest w istocie częścią układu napędowego przesterowanego na pracę prądnicową. Drugi moduł stanowią hamulce klasyczne, konieczne ze względów bezpieczeństwa, jak również wymagane regulaminem. Bytel posiada hydrauliczne hamulce tarczowe, działające w układzie dwuobwodowym. Stosowane są one w sytuacjach awaryjnych, w momentach, gdzie odzysk energii jest niemożliwy lub nieopłacalny oraz wówczas, gdy napęd jest wyłączony.

Układ kierowniczy pojazdu wzorowany jest na rozwiązaniach występujących w przemyśle motoryzacyjnym. Głównym elementem jest przekładnia kierownicza wykonana w nowoczesnej technologii druku 3D. Komponenty odpowiedzialne za przekazywanie ruchu zostały zaprojektowane bądź dobrane w sposób umożliwiający minimalizację oporów i pewność działania. Istnieje również możliwość korekcji i regulacji wszystkich najważniejszych kątów, pozwalająca osiągnąć pełną funkcjonalność połączoną z minimalizacją oporów.

Model