Pomáháme brněnským pneumobilům s větrem o závod
Jaké by to bylo jezdit bez emisí? Studentský tým Pneumobil Racing Team Brno zná odpověď! Neobvyklých závodů vozidel na stlačený vzduch se účastní již několik let a poslední ročníky soutěže obsazují nejen přední příčky ale i stupně vítězů v několika soutěžních kategoriích. Za úspěšným týmem stojí i úspěšní partneři a jedním z nich je i společnost SVS FEM.
Pneumobil Falcon – nejrychlejší pneumobil na světe (max. rychlost 52 km/h)
Studentský tým brněnského Vysokého učení technického (VUT) se se svými pneumobily již několik let v řadě účastní soutěže Emerson International AVENTICS Pneumobile Competition. Poslední roky exceluje v mnoha kategoriích v konkurenci 40 týmů z 9 evropských zemí, přičemž současně drží rekord soutěže za maximální rychlost!
Za těmito úspěchy stojí nemalé množství práce a investovaného času do vývoje jednotlivých částí vozidla. Pneumobily se skládají z několika hlavních celků. Prvním je zavěšení kol a hliníková rámová konstrukce. Dále pohonná jednotka s motorem tvořeným dvojčinným pneumatickým válcem, který využívá výhradně stlačeného vzduchu. V neposlední řadě kapota chránící vozidla před nepřízní počasí a zároveň tvořící vizuál vozidla. Podstatná část vývoje vozidel je zaměřena právě na konstrukci a mechaniku. Zde hraje zásadní roli hmotnost navrhovaných komponent. S redukcí hmotnosti týmu pomáhá společnost SVS FEM, jak odborným školením připraveném dle aktuálních potřeb členů týmu, tak i poskytováním licencí software od ANSYS Inc., a aktivní podporou. Díky radám naších odborníků z SVS FEM bylo možné nejen minimalizovat hmotnost rámu pneumobilu Falcon téměř o polovinu, ale i získat hodnoty reakčních sil pro pevnostní výpočet zavěšení vozidla. ANSYS Mechanical v týmu zastává klíčovou roli také u návrhu komponent pohonného ústrojí a pedálové soustavy. Dbá se na to, aby byly komponenty navrženy s ohledem na dostatečnou únosnost a co nejnižší hmotnost.
Strukturální analýza geometrie hnací polosy
ANSYS Mechanical je v neposledním řadě i vhodný nástroj pro tvarovou optimalizaci komponent. Modul “Topologická optimalizace” výrazně usnadňuje redukci hmotnosti jednotlivých komponent. Tým tento nástroj využívá nejenom pro optimalizaci dílů vyráběných za pomoci aditivních technologií, ale také pro díly vyráběné konvenčními způsoby výroby. Na základě výsledků z analýz jsou díly přemodelovány a přizpůsobeny dostupným technologiím. Příkladem může být tělo řadící páky z plechů, u které se optimalizací dosáhlo 50% úspory hmotnosti.
Topologická optimalizace řadící páky – původní stav a výsledek po úpravách
Optimalizace mechaniky pohonné jednotky je jedna z klíčových činností, která týmu pomáhá uspět v konkurenci ostatních soutěžících, a proto tomu tým věnuje podstatnou část své pozornosti i při vývoji nových vozidel. Navzdory dosaženým úspěchům tým nepolevuje v žádné z oblastí vývoje a nyní se zaměřuje i na optimalizaci proudění stlačeného vzduchu. Výsledkem snažení by měla minimalizace ztrát uvnitř vtokové soustavy pneumatického válce a tím umožnit využití jeho plného potenciálu. Za tímto účelem tým využívá software ANSYS Fluent.
Proudnice vzduchu na vstupu do pneumatického válce
Další vývoj týmu se začíná orientovat i na analýzu proudění v oblasti kapoty vozidla, která doposud sloužila pouze jako ochrana vnitřní části vozidla a udávala vozidlům jedinečnou vizuální stránku. K průběžné analýze aerodynamiky kapoty slouží ANSYS Discovery, který umožňuje rychlou úpravu geometrie a vizualizaci proudění. Finální návrh pak bude posouzen v ANSYS Fluent.
Neobvyklá soutěž přináší neobvyklá řešení
Záměrem pořadatelů bylo vytvořit technicky zaměřenou událost neboli soutěž, která přiblíží budoucím inženýrům principy a součásti pneumatických systémů. Dále umožní tvořivým studentům realizovat svá neobvyklá řešení ve formě závodních vozidel. Vozidla poháněná vzduchem se zřejmě nestanou alternativou k běžně používaným typům pohonů vozidel, ale mají své zastoupení a velký potenciál v oblasti rekuperace energie. Soutěž má již v maďarském Egeru svou dlouholetou tradici. Každý rok se na nové nápady a technické řešení těší nejen organizátoři soutěže ale i studenti ostatních týmů, kteří celý rok usilovně pracovali, aby se stali těmi nejlepšími.
Společná fotka soutěžících ze soutěže Aventics Pneumobil Race 2018
Motivovaní studenti jsou základem úspěchů
Hnací silou týmu jsou především motivovaní studenti, kteří chtějí aplikovat své nabyté znalosti již při studiu a také si je prohloubit. V týmu mohou studenti pracovat na dílčích projektech, přičemž si vyzkouší celý proces vývoje – od návrhu, přes výrobu, montáž a testovaní, až po samotnou účast na soutěži. Projekty pneumobilů mají spíše edukační charakter, ale v posledních letech se výkonnost vozidel zvyšuje, a také narůstá konkurenceschopnost jednotlivých týmů. Pneumobil Racing Team Brno má sice svou základnu na Ústavu Konstruování z Fakulty strojního inženýrství v Brně, ale přesto v týmu je mnoho studentů nejen z jiných ústavů fakulty, ale i ostatních fakult brněnské techniky. A nás těší jejich zápal pro věc.
