To wielostronicowy widok tej sekcji do wydrukowania. Kliknij aby wydrukować.
Rama
1 - Główne założenia
Konstrukcja nośna, w tym przypadku ramowa konstrukcja przestrzenna ma na celu połączenie wszystkich elementów potrzebnych do budowy bolidu, przy jednoczesnym utrzymaniu najniższej możliwej masy, oraz odpowiedniej sztywności skrętnej.
Jej odpowiednie zaprojektowanie jest kluczowe również w kwestiach bezpieczeństwa kierowcy, wtedy to rama musi wykazać się odpowiednią wytrzymałością i ochronić kierowcę przed uszkodzeniem zdrowia.
Jej geometria jest podyktowana wieloma czynnikami takimi jak geometria układu zawieszenia, geometria ułożenia ergonomii kierowcy, rozmiar oraz umiejscowienie elementów bolidu, założenia regulaminowe i cele postawione na początku fazy projektowej.
Za główny cel, zespół w sezonie 2019/2020 zespół obrał maksymalizację sztywności skrętnej, względem jak najniższego wzrostu masy przy niezmienionej geometrii ergonomii kierowcy. Punktem wyjścia była konstrukcja ramowa użyta w poprzednim bolidzie, której masa wynosi 34 kg przy sztywności skrętnej na poziomie ~800 Nm/°.
Odnosząc się do tych wartości za cel w trzeciej konstrukcji ramowej zespół obrał minimum 2000Nm/°, przy masie poniżej 30kg.
2 - Projekt geometrii
Geometria Ramy
Pierwszą wersje projektu konstrukcji nośnej, zespół opracował na podstawie punktów określonych z badań ergonomii kierowcy, w tym przypadku niezmienionych względem poprzedniego bolidu oraz wstępnej geometrii punktów mocowania zawieszenia.
Geometria kierowcy oraz wstępna geometria zawieszenia.
Na podstawie tych danych oraz regulacji załączonych w obowiązujących zespół regulaminach FSG oraz FSAE 2019/2020 powstał pierwszy koncept konstrukcji nośnej.
Ponadto w tej wersji, skupiono się umiejscowieniu amortyzatorów pod nogami kierowcy, co eliminuje zawirowania powietrza, które generowały amortyzatory, umieszczone w górnej części ramy pomiędzy Front Bulkhead’em a Front Hoop’em w poprzedniej konstrukcji.
Pierwsza koncepcja komórki kierowcy oraz przodu ramy bolidu wraz z pierwszą koncepcją mocowania amortyzatorów.
W kolejnym pomyśle, dopracowano przednią koncepcję geometrii bolidu, ze względu na trudność spawania, spowodowaną bliskim umiejscowieniem rur na Front Hoopie w węźle mocowania wahacza. Równocześnie została przeprojektowana rura na której umiejscowione jest mocowanie przednich amortyzatorów, w tej wersji znajduje się w środku konstrukcji ramowej i w najgorszym przypadku nie uderzy o ziemię, ponadto zmniejszony Front Bulkhead w celu minimalizacji masy całej ramy.
Dodatkowo została zaprojektowana pierwsza koncepcja tylnej części ramowej, która podyktowana została umiejscowieniem punktów montażowych silnika, tylnego zawieszenia oraz półosi. Zmiany dotyczyły również geometrii Main Hoop’a który ma inny kształt.
Rama w tej konfiguracji waży 28.21 kg
Rzut przedstawia druga koncepcję konstrukcji ramowej.
Zmiany w piątej koncepcji konstrukcji, były podyktowane konsultacją zespołu z sędziami, którzy rozwiali wątpliwości dotyczące tyłu bolidu oraz zasugerowali konieczne zmiany aby konstrukcja była zgodna z regulaminem. W związku z tym został całkowicie przeprojektowany tył bolidu oraz została wprowadzona eksperymentalna koncepcja Front Hoop Bracing z rur o mniejszej średnicy, które przechodzą aż do tyłu bolidu. Dodatkowo ta wersja zawiera koncepcję masywnej tylnej rury zamiast belki aluminiowej do, której przymocowane byłoby zawieszenie, silnik oraz napęd. Ponadto wymiary rur giętych zostały zmienione na 31.75x2.03 Rama w tej konfiguracji waży 33.23kg
Rzut przedstawia piąta koncepcję konstrukcji ramowej.
Kolejne znaczące zmiany zostały wprowadzone w wersji siódmej ramy, w tej koncepcji zespół zrezygnował z koncepcji tylnej rury która miałaby zastępować belkę aluminiową, w miejsce tego zastosowano cieńsze rury oraz nową koncepcję mocowań silnika poprzez otwarte rury o odpowiedniej średnicy mieszczącej w sobie klucz nasadowy. Ma to na celu zwiększenie sztywności tylnej części pojazdu dodatkowo zmieniono koncepcję wyciągania silnika z konstrukcji, od tego momentu silnik będzie wyciągany od spodu. Ponadto zostały dodane dodatkowe rury mające na celu usztywnienie tylnej części ramy.
Rama w tej konfiguracji waży 36kg
Rzut przedstawia siódmą koncepcję konstrukcji ramowej.
Koncepcja mocowania silnika jako część usztywniająca tył konstrukcji ramowej jest przedstawiona, poniżej składa się ona z 4 insertów wspawanych w ramę przez które przechodzi wałek trzystopniowy, z nagwintowanymi dwoma końcami, które następnie są skręcane z dwóch stron zatrzymując się na insertach. W skład tego mocowania wchodzą również 3 tulejki, które mają za zadanie dystansować silnik oraz mocowania napędu.
Rzut przedstawia koncepcje mocowania silnika do ramy.
Kolejne serie zmian doprowadziły zespół do finalnej ósmej wersji ramy, względem poprzedniej zmienił się rozmiar rur giętych który z uwagi na brak dostępu do odpowiednich narzędzi do gięcia musiał być zmieniony z 31.75x2,03 na 28.575x2.41. Zoptymalizowano geometrię tylnej części bolidu w taki sposób aby odpowiadała ona ułożeniu popychacza oraz półosi, dodano również zastrzały przedniego mocowania wahacza na Front Hoop’ie. W tylnej części występują dwie rury które są asymetryczne względem siebie, decyzja o zastosowaniu ich była podyktowana zwiększeniem sztywności jednego ze strategicznych węzłów w którym mocowane były odpowiednio wahacz oraz tylna krzywka. Asymetria ta jest spowodowana umiejscowieniem oraz gabarytami koła napędowego. Wprowadzone zostały również zmiany, w geometrii Main Hoop’a który na potrzeby elementów silnika musiał zostać poszerzony.
Rama w tej konfiguracji waży 32.5kg
Rzut przedstawia ósmą koncepcję konstrukcji ramowej oraz asymetrię występującą z tyłu ramy.
Rzut przestawiający podział ramy na poszczególne sekcje Rzut przestawiający podział ramy na poszczególne sekcje
