Tehnologie - explică inginerii de Formula 1 de mâine

de Sebastian Sattler
26.03.2013, 17:36

Inginerii de Formula 1 de mâine explică tehnologia Formula Student. Astăzi: volanul.

Volanul TUfast este una dintre cele mai sofisticate din punct de vedere tehnic și ergonomic din Formula Student. În 2009, scopul a fost reproiectarea actualului volan și îmbunătățirea multor aspecte pentru sezonul următor. Cu o mare atenție la detalii și perfecțiunea necesară, un rezultat a fost atât de bun încât volanul nu s-a schimbat până acum și este prezentat cu mândrie din nou și din nou.

Ce trebuie să poată face volanul unei mașini de curse? Cea mai importantă proprietate este securitatea. Deoarece volanul transmite intențiile șoferului către șosea, acesta trebuie să funcționeze în mod fiabil. Prin urmare, o defecțiune a funcției de direcție trebuie evitată cu orice preț. Această zonă include și faptul că câmpul vizual al șoferului nu trebuie să fie obstrucționat în nicio poziție de direcție. Ergonomia este, de asemenea, foarte importantă aici. Șoferul ar trebui să se concentreze pe traseu. Prin urmare, el trebuie să fie capabil să îndeplinească funcții pe volan cu ușurință și intuitiv, iar forma ar trebui să se adapteze mâinii sale cât mai confortabil posibil.

Deoarece volanul poate fi privit mai de aproape ca una dintre puținele piese detașabile, ar trebui, de asemenea, să aibă un aspect foarte respectabil. În plus, există următoarele aspecte: durată de viață maximă, costuri și greutate minime. Ele sunt adesea în conflict unul cu celălalt. În sfârșit, desigur, trebuie asigurată și fabricația.

Cum obțineți forma perfectă?

Punctul de plecare a fost volanul pentru sezonul 2008/09. În primul rând, s-a efectuat o analiză a acestui aspect și s-au rezolvat toate punctele negative. Mai presus de toate, aceasta a inclus greutatea excesivă și proprietățile ergonomice slabe. TUFast și-a stabilit obiectivul unui volan ușor, dar stabil, care se află confortabil în mână și oferă o poziție fixă pentru degete. Multe sugestii de îmbunătățire au fost compilate și verificate pentru fezabilitatea lor. Ca prim concept, a fost transferat de la hârtie de schiță la un model CAD. Pentru a testa succesul, studenții au creat un model rapid de prototip. Conceptul s-a dovedit a fi bun. „Bine” nu a fost suficient, așa că te-ai așezat din nou și ai repetat procesul. Apoi, obiectivele stabilite au fost în cele din urmă atinse și s-a găsit forma perfectă.

Cea mai importantă caracteristică a noului volan este greutatea sa. Volanul, inclusiv toate butoanele, capacele, afișajele și paletele de schimbare, cântărește doar 235 g (fără Quicklock). Cu toate acestea, datorită construcției excelente și a structurii speciale a stratului, poate rezista la cerințele ridicate ale unei curse. O altă caracteristică specială: comutatoarele basculante. Acestea constau dintr-o parte continuă din CFRP și cântăresc doar 12 g. Acestea sunt lipite de partea din spate a volanului și sunt supuse la îndoire numai la schimbarea treptelor de viteză. Dacă există o anumită cantitate de deviere, aceștia apasă un buton din spatele volanului, care declanșează în cele din urmă schimbarea treptelor.

Atenția la detalii poate fi văzută în tranzițiile dintre cele două jumătăți (față și spate). Datorită suprafeței adezive, o mică denivelare nu poate fi prevenită acolo, dar poate fi făcută aproape imperceptibilă printr-o direcție inteligentă care se suprapune. Există trei zone în care se odihnesc mâna sau degetele șoferului. În general, jumătatea frontală a suprafeței adezive este deasupra jumătății posterioare. Cu toate acestea, deoarece degetele șoferului sunt deplasate din spate în față în punctul 1, jumătatea din față este sub jumătatea din spate. Pentru a preveni alunecarea mâinilor pe volan, volanul are două umflături deasupra și dedesubtul degetelor de pe fiecare parte (punctul 2).

Un afișaj mic de 7 segmente a fost instalat în partea din față a volanului, care arată șoferului care angrenaj este utilizat. Volanul are 6 butoane și două roți de derulare. Pe spate există butoane pentru deplasare în sus sau în jos. Partea din față este plină de cleme pentru diferite funcții:
AU: Upshift automat (upshift independent)
N: Aduce schimbătorul de viteze la neutru
COM: Șofer de comunicare - echipă
O.K: A confirma
Butoane: Comutarea prin computerul de bord și reglarea controlului tracțiunii

Pentru a atinge cea mai mică greutate posibilă, viitorii ingineri au decis să le fabrice din CFRP. Așadar, volanul trebuia împărțit în două părți și trebuia derivată o matriță de laminare pentru fiecare. Aceste forme au fost frezate din aluminiu, apoi lustruite netede și pregătite pentru laminare. Straturile CFRP constau din prepreg. Stratul cel mai exterior este așezat cu bobul la un unghi de 45 de grade față de orizontală, următoarele straturi sunt întotdeauna compensate cu 45 de grade față de cel anterior.

Fața și spatele diferă, de asemenea, aici. Partea frontală este formată din un total de trei straturi. Partea din spate are un miez Rohacel de 3 milimetri, care este închis cu trei straturi pe fiecare parte (deci un total de șase). La fel pentru ambele jumătăți există doar două straturi în zonele în care se odihnesc mâinile. După coacere, cele două jumătăți pot fi scoase din matriță. Sunt tăiate și, în cele din urmă, li se oferă electronice. Doar la final cele două jumătăți sunt lipite între ele.

În ciuda unui design și fabricare foarte bune, pot apărea mici probleme: schimbătoarele de palete dintr-o singură bucată oferă o rezistență mai mare decât butoanele atunci când sunt deviate, ceea ce înseamnă că nu se dezvoltă niciun punct de presiune definit și, prin urmare, feedback-ul mic despre procesul de schimbare este trimis șoferului. Deoarece se fac o mulțime de schimbări de viteză în diferite discipline, precum și în test drive-uri, construcția comutatorului basculant își pierde puterea. La punctul de îndoire specificat, fibrele individuale se rup și eventual crăpături mai mari după utilizare prelungită.

Este necesară o verificare atentă a electronicii înainte ca cele două jumătăți să fie lipite între ele. Odată ce acestea au fost puse împreună, numai o parte din componentele electronice pot fi accesate prin îndepărtarea capacului frontal. Există, de asemenea, probleme cu laminarea: în special cu cele patru umflături din spate, este dificil să atașați suficiente fibre și rășină. Acest lucru duce adesea la zone uscate care sunt inacceptabile din punct de vedere vizual și ergonomic.

Este nevoie de mult efort și timp pentru a produce un volan cu cerințe atât de ridicate, mai ales dacă trebuie să fie din CFRP. Chiar dacă matrițele din aluminiu sunt acum disponibile și „numai” trebuie laminate, efortul nu trebuie neglijat. Rezultatul este destul de impresionant. În plus, unele avantaje pot fi extrase din greutatea redusă și calitatea ergonomică ridicată în cursă.

Noua aplicație pentru motorsport este aici:
gratuit și chiar mai bun - descărcați acum!
Descărcați din iOS App Store