Megkérdeztük, hogyan alakult 2019-ben a neves versenyautó design kiállítás:

Idén 2019. február 7. -én került megrendezésre a Design Freeze elnevezésű eseményünk, ahol minden évben bemutatásra kerülnek az új fejlesztések, illetve az új Formula Student versenyautónk tervei, valamint az, hogy milyen versenyekre sikerült kvalifikációt nyernie csapatunknak, az Arrabona Racing Teamnek a 2019-es versenyszezonban.

A tavalyi évben a legjobb magyar csapatként fejeztük be a magyarországi Formula Student East FS versenyt, ezen eredménynek köszönhetően 2019-ben meghívást kaptunk a szervezőktől a zalaegerszegi eseményre, amely július 17. és 21. között kerül megrendezésre. Emellett bekerültünk a Formula Student Czech Republic-ra, amely Most városában fog zajlani augusztus 12. és 17. között, valamint a csapat idén negyedik alkalommal nyert részvételt a világ legjobb versenyére, a Formula Student Germany-ra, amely a jól ismert Hockenheimrigen kerül megrendezésre augusztus 5. és 11. között.

Ebben az évben a legfőbb cél az autó mihamarabbi megépítése, így kisebb változásokat eszközöltünk csupán a már megbízható konstrukción, így biztosítva egy hosszú tesztidőszakot amely lehetővé teszi az adatgyűjtést, illetve a tervezési időszakban szimulált eredmények validálását.

Az ART_05

Az ART_05 az előző autónk, mellyel a 2018-as szezon során versenyeztünk. Ez volt az első alkalom, hogy flexibilis motorbekötést alkalmaztunk, ezzel próbálva kiküszöbölni az egyhengeres motorunk magas rezonanciáját. A futómű az ART_04 direkt bekötésű kialakításából lett áttervezve egy nyomórudas megoldásra. A csapat a szintén a Széchenyi István Egyetemen működő SZEngine hallgatói motorfejlesztő csapat EVO6-os erőforrását használta a szezon során. A tesztelés és verseny közben történő adatgyűjtésre egy egyedileg tervezett telemetria rendszert alkalmaztunk. Az autó aerodinamikai csomagja leszorítóerő optimalizáláson esett át, további 15%-os leszorítóerő növekedést elérve ezzel.

Tervezési célok az ART_06-nál

Egy Formula Student verseny során a legfontosabb versenyszám az Endurance, tekintve, hogy az összesen gyűjthető pontok egy kirívó százalékát, közel egyharmadát ez az egy esemény teszi ki. Ebből is következett, hogy csapatunk idei egyik legfontosabb célja az összes Endurance versenyszám befejezése, elkerülve az autó megbízhatatlanságából adódó esetleges problémákat. Természetesen az Endurance verseny befejezése önmagában nem elég, szeretnénk, hogy autónk minden eddiginél gyorsabb legyen a pályán: cél a köridők 5%-os javítása, ami a Formula Student Germany verseny esetében majdnem 2 másodperc javulást jelent. Fontos szempont még egy ergonomikus pilótafülke tervezése, ezzel is növelve pilótáink magabiztosságát, teljesítményét.

Felfüggesztés

A legtöbb futómű alkatrész, illetve a maga a geometria a finomításokat leszámítva változatlan maradt, mindez egy rövidebb tervezési időszak, ezáltal hosszabb tesztelési periódus érdekében. Ezt a kialakítást már ismerjük, a rendszer 2018-ban beváltotta a hozzá fűzött reményeket, így az idei év célja az adatok gyűjtése róla, hogy ezzel megalapozzuk jövőre egy új, továbbfejlesztett futómű geometria tervezését. A teljes futóműben egy részösszeállítás változott: az első csonkállványok, amire az új, négydugattyús féknyergek miatt volt szükség. Az új féknyereg nagyobb terheléseket indukál, változtak a bekötési pontok, mindezek indokolták a csonkállványok újratervezését, illetve a féktárcsa méretének növelését. Ez a fejlesztés az első tengelyen fellépő fékerő növelése és a rövidebb féktávok elérése miatt volt szükséges.

Kormányzás

Következő fejlesztésünk egy új, ergonomikus kormánykerék tervezése volt. Az előző években a kijelző a kormánykerék részét képezte, viszont a pilótáink visszajelzései alapján áthelyeztük a kormány fölé, ezzel menet közben és kanyarodás alatt is láthatóvá téve azt. Mindemellett megtervezésre került egy új flappy mechanizmus is, amely jobb váltásérzetet ad vissza az autót vezető személy számára.

Pedálbox

Egyik legfontosabb fejlesztésünk a pedálboxot érintette: két pedálos rendszerre váltunk az idei szezonban. Ez a megoldás pilótáink reakcióidejét hivatott csökkenteni a váltások között, illetve az autóba vetett bizalmukat növelni a pályán. Mindemellett a váltási idő csökkentése érdekében bevezetésre került az elektro-pneumatikus kuplung aktuálás. Egy kézi kuplung is beszerelésre fog kerülni a pilótafülkébe pneumatikus aktuálással, melyet elindulásnál használnak majd pilótáink.

Váz

Tekintve, hogy váz kialakítása nagyban függ az autó futóművének kialakításától, így alapvetően a vázgeometria sem változott. Néhány változást elvégeztünk, hogy vázunk megfeleljen a frissített 2019-es szabályzatnak. Ezekkel a változásokkal 7,5%-os merevség növekedést értünk el: 790 Nm/°-ról 850 Nm/°-ra. Ezek nem csupán szimulált értékek, ezeket az eredményeket egy saját tervezésű és építésű merevség mérővel validáltuk. A karosszéria részlegen a legnagyobb innováció az ülést érintette, egy teljes mértékben a pilótafülkébe és vázba integrált ülés került megtervezésre. A tavalyi ülésünk és a legmagasabb sofőrünk 3D szkennelése nagyban megkönnyítette a tervezési folyamatot.

Motor és hajtáslánc

Az Arrabona Racing Team a SZEngine hallgatói motorfejlesztő csapattal 3 éve kezdte együttműködését. Az idei évben az EVO6+ elnevezésű erőforrás fog bekerülni az autóba. Az erőforrás 2018-as konstrukció, de a 3 sebességes váltót egy 4 sebességes verzió váltja fel a jobb fokozatkihasználás érdekében, illetve a szívó oldal is jelentős frissítésen esett át: a szívócsonk hossza 230 mm-ről 200 mm-re csökkent.

A tavaly felmerült hűtési problémák elkerülése végett a hűtőt 10 mm-el növeltük, így újból akkora, mint az ART_04-en. Nem csak a víz túlmelegedése volt jellemző 2018-ban, de az olajhőfok is terhelés alatt átlépte a megfelelő értékeket, így egy olajhűtő is megtervezésre került, ezzel is növelve az erőforrás megbízhatóságát minden körülmény között. A Formula Student versenyszabályzat végett a zajszennyezésre is figyelnünk kell tervezés során. A gépátvétel könnyebb teljesítésének érdekében kiemelten fontos egy megfelelő kipufogó rendszer tervezése, amely biztosítani képes az alapjáraton maximum 103 dB, emelt fordulaton 110 dB értékeket, mindemellett viszont fontos, hogy az erő- és nyomatékveszteséget elkerüljük, amely a kipufogórendszer fojtása miatt könnyen kialakulhat. A hajtáslánc részlegünk tagjai hangnyomás szimulációkkal figyelték a frekvenciaváltozásokat a különböző verziók változásakor, így is könnyítve egy végleges geometria kialakulását.

Elektronika

Az elektronika részlegen több fejlesztés is végbement. Az első egy új szűrő funkcióval ellátott áramkör, ami kiszűri a nyomógomb jelén keletkező zajokat. A tervezési folyamat az eredeti zajos jel méréseivel kezdődött, melyet szimuláció, prototípus teszt és finomhangolás követett több iteráción keresztül. A végeredmény egy zaj nélküli jel, mely mondhatni egy elhanyagolható egy század milliszekundumos késéssel rendelkezik az eredeti jelhez képest viszonyítva.

Az adatgyűjtő rendszer kialakításánál a legfontosabb szempont a több szenzor használata volt alacsonyabb költség mellett. Az ART_06-nak a motorhoz tartozó szenzorokon kívül 15 külön szenzora lesz három különálló adatgyűjtő kártyán elosztva. A kártya koncepciója hasonló a tavalyihoz, leszámítva, hogy a mérete kisebb és csak két elektronikai réteggel rendelkezik a nyomtatott áramkörben. A korábbi DC/DC konverter helyére egy gazdaságosabb LDO feszültség szabályozó került. Tavaly az egyhengeres motor vibrációi miatt megbízhatósági problémáink adódtak a hagyományos mechanikus indítórelével, ezt elkerülendő idén MOSFET kapcsoló elem kerül a helyére, ami több hasznos funkcióval is rendelkezik, mint például a beépített védelem, árammérés és hőmérsékletmérés. Maga az egység hőtani szimuláció segítségével lett optimalizálva. Egy alumínium hűtőborda került felszerelésre a nyomtatott áramkör aljára, ezzel is biztosítva a megfelelő hűtést a MOSFET számára. A végleges verzióval a MOSFET hőfokát sikerül a 150°C-os határértékek alatt tartani majd, elkerülve a túlmelegedést.

Az elektromos hálózat elosztásáért felelős egységben egy nyomtatott áramkörben egyesülnek a nagyáramú fogyasztók kapcsoló elemei és a túláram elleni védelmi rendszerek. Előző autóinkban ez az alkatrész mechanikus relékkel és biztosítékokkal működött, mellette számos hasznos funkcióval rendelkezett: verseny előtti motor melegítés segítő rendszer, verseny utáni túlmelegedés elleni védelem. Idén az újítás, hogy a kapcsoló elemek is MOSFET elemek lettek, csak úgy, mint az indítóegységben. A motor beindulását könnyítendő, indítózás közben több elektronikai alrendszer is leáll, hogy az indítómotor a lehető legnagyobb teljesítményt vehesse fel a hálózatból. Az elosztó egység nyomtatott áramkörei is hőmérséklet szimulációkkal lettek optimalizálva, továbbá a feszültségesés is csökkentve lett szimulációk által. A hőmérséklet szimulációk validálása érdekében 6 hőmérő szenzort helyeztünk el a nyomtatott áramkörön.

Aerodinamika

Az aerodinamikai csomag magasabb leszorítóerőre lett optimalizálva a jobb stabilitás elérése érdekében. A szárnyprofilok konstrukciója megmaradt a tavalyi jól bevált verzió, az állásszög, a rések méretei, illetve az átfedések kerültek optimalizálásra. A diffúzor geometriájának újratervezése is egy szükséges lépés volt, rövidebb hossz mellett nagyobb leszorítóerőt generál, mint a tavalyi alkatrész. A szimulációkat 15 m/s sebességnél végeztük az optimalizálás során, a teljes leszorítóerő esetében 15%-os növekedésről számolhatunk be, 400 N-ról 460 N-ra sikerült javítanunk, miközben az ellenállás nem nőtt meg számottevően.

Jövőkép, stratégia

A csapat által mutatott tendencia és lendület megtartása, egy az előző éveknél hamarabb befejezett autó és egy hosszabb tesztidőszak érdekében az ART_07 koncepcióját már az elkövetkező hónapokban el kell kezdeni kidolgozni. A csapat egyik legnagyobb terve egy karbonszálas monocoque karosszéria elkészítése. Ez egy borzasztóan komplex tervezési és gyártási folyamat, ezért különösen is fontos az erős támogatói kapcsolatrendszer, mind anyagi mind megmunkálási vonzatok esetében is.

Az 2017 óta csapatunkban használatos köridő szimulációs szoftver jobb megismerése is prioritást élvez, hiszen így megkönnyíthető az autótervezéssel kapcsolatos kritikus döntések meghozatala, minden egyes változást hozó alkatrész könnyedén szimulálható és nyomon követhető, valamint rendszerszinten tudjuk vizsgálni a változtatás hatásait, amint egy valid szimulációs környezetet és versenyautót építünk fel a szoftverben, nem utolsó sorban időt és erőforrást spórolunk meg a tervezési döntéseink leellenőrzésében. Amennyiben csapatunk részt szeretne venni az elkövetkező évek FSG versenyein, szükségessé válik egy autonóm koncepció kialakítása is. A 2021-es évtől a gyorsulás, 2022-től a Skid Pad versenyszámok kizárólag önvezető módon lesznek teljesíthetőek a német versenyeken, részben ezért, valamint az új fejlesztési területek, kihívások feltérképezése végett válik indokolttá az autonóm autó megalkotása, hogy csapatunk minden versenyszámon sikeresen szerepelhessen.