H Porsche Hellas και η Μοτοδυναμική ΑΕΕ υποστηρίζουν την ομάδα NewGen Tachytis, στην οποία συμμετέχουν από κοινού μαθητές από το δημόσιο Γενικό Λύκειο Φιλοθέης και την Εράσμειο Ελληνογερμανική Σχολή, για το πρωτάθλημα F1 in schools.
H Porsche Hellas, δημιουργεί με την στήριξη αυτή, μια παράδοση στο χώρο αντίστοιχων προσπαθειών, όντας πεπεισμένη, ότι σε επίπεδο γνώσεων, ευρηματικότητας, αρτιότητας των τεχνικών λύσεων και επιμονής, οι μαθητές μας είναι σε πραγματικά κορυφαίο επίπεδο. Ο θεσμός F1 in schools, στο οποίο συμμετέχουν ομάδες νεαρών μαθητών από όλο των κόσμο, δεν είναι κάτι εύκολο όπως ίσως θεωρούν πολλοί. Αντίθετα, απαιτεί μόχθο και εξειδικευμένες γνώσεις, νέες πρωτότυπες αλλά πραγματικές λύσεις σε παλιά προβλήματα. Τα μοντέλα, με τα οποία γίνεται ο διαγωνισμός, έχουν να αντιμετωπίσουν και να λύσουν προβλήματα, όμοια με τα πραγματικά αυτοκίνητα: Θέματα μείωσης του βάρους, αεροδυναμικής, αντοχής υλικών, κ.α.
Οι αυριανοί σχεδιαστές, μηχανικοί, αεροδυναμιστές, ηλεκτρονικοί, κοστολόγοι κλπ., γεννιούνται και μέσα από τέτοιες διαγωνιστικές διαδικασίες και είναι ευχής έργο, που η ομάδα της NewGen Tachytis, έχει όλα τα τεχνικά και θεωρητικά προσόντα να διακριθεί στο Παγκόσμιο πρωτάθλημα της Μαλαισίας, που διεξάγεται από τις 24 έως τις 27 Σεπτεμβρίου 2017.
Τι είναι το F1 in schools, ποια είναι η προσπάθεια της ομάδας NewGen Tachytis
Ο διαγωνισμός F1 in schools είναι ένας από τους δύο μεγαλύτερους διεθνείς διαγωνισμούς νεανικής τεχνολογίας, μαζί με την Ολυμπιάδα Ρομποτικής.
Το πρωτάθλημα F1 in schools γίνεται κάθε χρόνο σε εθνικό επίπεδο και στη συνέχεια σε παγκόσμιο.
Φέτος το Εθνικό πρωτάθλημα έγινε στην Αθήνα τον Απρίλιο, με συμμετοχή πολλών Λυκείων από όλη την χώρα, περιλαμβανομένων των μεγάλων ιδιωτικών σχολείων. Στο εθνικό πρωτάθλημα νίκησε η ομάδα NewGen Motors, του δημόσιου Γενικού Λυκείου Φιλοθέης, λαμβάνοντας παράλληλα και το βραβείο έρευνας και ανάπτυξης, και άλλα βραβεία σχετικά με την οργάνωση και παρουσίαση. Το παγκόσμιο πρωτάθλημα F1 in schools για το 2017 διεξάγεται στις 24-27 Σεπ στη Μαλαισία, δύο μέρες πριν το grand-prix της Μαλαισίας ώστε να μπορέσουν οι μαθητές να παρακολουθήσουν και τον αγώνα.
H oμάδα ΝewGen Tachytis προήλθε από τη συνένωση της ομάδας του δημόσιου Λυκείου Φιλοθέης με την Εράσμειο Ελληνογερμανική Σχολή και προετοιμάστηκε χωρίς διαλείμματα και χωρίς καλοκαιρινές διακοπές.
Στόχος της ομάδας η κορυφή του βάθρου, και το σύνολο των επιμέρους βραβείων. Αυτό σημαίνει σχεδίαση σχετικά υψηλού ρίσκου, και ειδική στρατηγική για κάθε επιμέρους βραβείο.
Λίγα λόγια για την -καθόλου εύκολη- διαδικασία από τον μαθητή Χρήστο Γκάγκα, Μηχανικό σχεδίασης και κατασκευής της ομάδας
Η βαθμολόγηση γίνεται με βάση τις επιδόσεις του μοντέλου, και από θέματα όπως οργάνωση, marketing, pit display, φάκελοι τεχνικοί και μη, προφορικές παρουσιάσεις και αναλύσεις για κάθε τομέα. Στο αθλητικό μέρος, ο αγώνας γίνεται με συναγωνισμούς ανά δύο, σαν κόντρα. Υπάρχει αγώνισμα με αυτόματη εκκίνηση και χειροκίνητη εκκίνηση που χρειάζεται αντανακλαστικά. Το τρίτο αγώνισμα είναι knock-out ανά ζεύγη, που αποχωρεί ο ένας. Τα μοντέλα κινούνται με φιαλίδιο πεπιεσμένου αέρα, που λειτουργεί σαν προωθητική εκτόξευση, -σαν ρουκέτα-, και τα ηλεκτρονικά χρονόμετρα ακριβείας της πίστας μετρούν τον χρόνο μέχρι τα 20 μέτρα. Ο χρόνος αυτός είναι περίπου 1 sec (1000msec). Η οδήγηση κατά μήκος της πίστας γίνεται με ένα νάιλον τεντωμένο νήμα που περνάει μέσα από το μοντέλο. Μοιάζει απλό, αλλά δεν είναι καθόλου έτσι. Τα μοντέλα επιταχύνουν, τρέχουν και φρενάρουν με ταχύτητες που δεν τις προλαβαίνει εύκολα το μάτι. Και εμείς για να αναλύσουμε τις μικροκινήσεις σε κάθε φάση έχουμε κάμερες πολύ αργής κίνησης και πολύ υψηλής ανάλυσης.
Στο σχεδιαστικό και τεχνικό κομμάτι, υπάρχει ολόκληρο τεύχος με κανονισμούς, που περιορίζουν πολύ την σχεδίαση.
Το μήκος του μοντέλου είναι μέχρι 210χλστ, και το ελάχιστο βάρος 50 γρ. Όλες οι διαστάσεις έχουν διάφορους περιορισμούς και με βάση αυτούς σχεδιάζεται το μοντέλο, κάτι αντίστοιχο και με τα αληθινά αγωνίσματα. Βέβαια μπορεί κάποιος να κάνει κάποιες παραβάσεις αν η ενδεχόμενη ποινή είναι μικρότερη από το αναμενόμενο όφελος. Ή αν κάποιος κανονισμός επιδέχεται διάφορες ερμηνείες, και δημιουργηθεί παράθυρο εκμετάλλευσης έναντι του ανταγωνισμού. Αυτό έχει ρίσκο και θέλει μελέτη γιατί οι τεχνικές και αγωνιστικές επιτροπές έχουν δώσει δείγματα, άλλες φορές ευνοϊκά και άλλες φορές πολύ αυστηρά με απαγορεύσεις, οπότε πρέπει να έχει σκεφθεί κανείς από πριν εναλλακτικές λύσεις.
Η ανάπτυξη του μοντέλου
Την ανάπτυξη του μοντέλου μας σιγά-σιγά την μοιράσαμε τους εξής σημαντικούς τομείς: την αεροδυναμική, την ποιότητα κύλισης, την σταθερότητα και διορθώσεις πορείας, την τριβή με το νήμα οδήγησης, την εξομάλυνση ταλαντώσεων στους άξονες roll και pitch, και την συνολική αντοχή θραύσης στο φρενάρισμα δεδομένου ότι φρενάρει από τα 90km/h μέσα σε 1,2m.
Κατά την ανάπτυξη, καθώς προόδευαν όλες αυτές οι παράμετροι βελτιώνονταν οι επιδόσεις αλλά κάτι εξίσου σημαντικό βελτιώνονταν η σταθερότητα των επιδόσεων. Το μοντέλο μας έφθασε σε τέτοια σταθερότητα που χρησιμοποιήθηκε πριν το Πανελλήνιο Πρωτάθλημα για έλεγχο των ηλεκτρομαγνητών των εκτοξευτών της οργάνωσης.
Στην αεροδυναμική υπάρχουν τα βασικά, όπως η συρρίκνωση της μετωπικής επιφάνειας στα όρια των κανονισμών, χωρίς να κινδυνεύσει κάποιο τμήμα του μοντέλου από θραύση στο φρενάρισμα. Υπάρχουν και τα πιο δύσκολα θέματα, που αφορούν τη μείωση της οπισθέλκουσας, που αναλύθηκαν όσο προλαβαίναμε τους μήνες αυτούς με πολλές δοκιμές και με μετρήσεις. Το μοντέλο κινείται ευθύγραμμα χωρίς στροφές, δηλαδή έπρεπε να μειώσουμε την άντωση , θετική ή αρνητική. Για να τα αναλύσουμε αυτά φτιάξαμε στο σχολείο αεροδυναμική σήραγγα, αφού η σήραγγα του ΕΜΠ που μας προσφέρθηκε δεν μετρούσε τόσο μικρά αντικείμενα.
Η σήραγγα του σχολείου μας φτιάχτηκε σε ένα μήνα αλλά χρειάστηκαν δύο επιπλέον μήνες μετασκευών και απογοητεύσεων για να δείξει τελικά σταθερές και αξιόπιστες ενδείξεις. Περιελάμβανε μετρήσεις της οπισθέλκουσας, της άντωσης, ξεχωριστά του εμπρός και του πίσω άξονα, τουρμπίνα αέρα με inverter, σταθεροποίηση και απορρόφηση κραδασμών για τις ζυγαριές, μέχρι και εναλλαγή του αέρα για σταθερή θερμοκρασία αέρα για παρατεταμένα πειράματα.
Στη συνέχεια έγιναν πάρα πολλά δοκίμια σε 3d printer, δοκιμάστηκαν πολλές εκδοχές, με και χωρίς ground effect, (φαινόμενο εδάφους) με κλασσική αεροδυναμική σταγόνας ή πιο εντυπωσιακά μοντέλα που έμοιαζαν με υπερηχητικά. Έπρεπε να μειώσουμε τις αντώσεις όχι προσθέτοντας αεροτομές, αλλά με σύγχρονη μείωση της οπισθέλκουσας. Δοκιμάστηκαν 32 μοντέλα vortex generators για καθυστέρηση της αποκόλλησης του boundary layer. Παράλληλα με το αυτοκίνητο βρήκαμε πολύ ενδιαφέροντα πράγματα, όπως ότι από το ground effect και το φαινόμενο venturi, έλκεται το οδόστρωμα προς τα πάνω με δυνάμεις που συγκρίνονται με το βάρος του συγκεκριμένου αυτοκινήτου.
Η ποιότητα κύλισης περιλάμβανε ενίσχυση των αξόνων και των τροχών, για αποφυγή ταλαντώσεων, απόλυτη διατήρηση της παραλληλίας και των ευθυγραμμίσεων, όχι ενισχύοντας και βαραίνοντας ανεξέλεγκτα, αλλά κατεβάζοντας τα βάρη στο ελάχιστο μετά από συνεχείς δοκιμές. Για κάθε δοκιμή νέου μοντέλου κατασκευάζαμε και αντίστοιχη καλίμπρα συναρμολόγησης. Για την επιλογή των ρουλμάν πήραμε δείγματα από Αμερική, Ευρώπη, Ιαπωνία, ώστε να φθάσουν στο σημείο οι τροχοί να περιστρέφονται τέλεια και ασταμάτητα, σαν …σβούρα με μύτη από ρουμπίνι σε γυάλινο τραπέζι. Οι τροχοί περιστρέφονται με 18.000 σάλ. και ζυγίζουν 1,35 γρ. είναι από αεροπορικό αλουμίνιο με θερμική σκλήρυνση Τ6, και αντιτριβική επίστρωση.
Για την σταθερότητα πορείας, διορθώσεις πορείας, έξοδο και αποφυγή υπερδιόρθωσης, συγκεντρώσαμε τα βάρη και τις ροπές αδράνειας στο κέντρο όσο επέτρεπαν οι κανονισμοί, δοκιμάσαμε διάφορα μεταξόνια και διάφορες αποστάσεις οδηγών νήματος, πριν καταλήξουμε στο τελικό μοντέλο. Η αντιτριβική επίστρωση των τροχών έδειξε γρηγορότερες διορθώσεις και καλύτερες επιδόσεις.
Για την τριβή με το νήμα οδήγησης όλα τα μοντέλα σε παγκόσμιο επίπεδο χρησιμοποιούν αντιτριβικά υλικά σαν τους οδηγούς πετονιάς στο καλάμι ψαρέματος. Εμείς εξελίξαμε μικρομηχανισμό με τέσσερεις περιστρεφόμενους άξονες και ράουλα. Χρειάσθηκε συνδρομή ωρολογοποιού για την συναρμολόγηση, γιατί πρόκειται για πολύ μικρά εξαρτήματα, που κατά τον αγώνα περιστρέφονται με 200.000-300.000rpm ανάλογα με την διάμετρο.
Για την εξομάλυνση των ταλαντώσεων στους άξονες του roll και pitch κατά την εκτόξευση, που μας έδειξε η κάμερα πολύ αργής κίνησης, δεν μπορούσαμε να βάλουμε αποσβεστήρες στους άξονες γιατί δεν χωρούσαν μέσα στα περιθώρια των κανονισμών, ούτε θέλαμε να πειράξουμε τις αεροτομές για να μην επηρεάσουμε την τελική ταχύτητα. Έτσι προσθέσαμε δύο εξαιρετικά μικρούς τροχούς διαμέτρου 4 χλστ. στα άκρα της μπροστινής αεροτομής, που όταν χρειάζεται ακουμπούν στο πάτωμα.
Για την συνολική αντοχή θραύσης των τμημάτων του μοντέλου στο φρενάρισμα, αυτό το κομμάτι της ανάπτυξης είχε αποτελέσει τις πρώτες μεγάλες μας απογοητεύσεις όταν ξεκινήσαμε τα πρώτα μας μοντέλα. Χρειάστηκε να σχεδιάσουμε και να φτιάξουμε 3-4 μοντέλα, κάθε φορά ελάχιστα ενισχυμένα, για να φθάσουμε σε μοντέλο που δεν σπάει ποτέ, με το ελάχιστο βάρος και ελάχιστη οπισθέλκουσα. Για τις αεροτομές επιλέξαμε το ABS που αποδείχθηκε ανθεκτικό στην κρούση, μέσα στην ελαστική περιοχή, και το οποίο είχε πολύ μικρό κόστος κατεργασίας.
