Formuła SAE - Formula SAE
.jpg)
Formuła SAE to studencki konkurs projektowy organizowany przez SAE International (wcześniej Stowarzyszenie Inżynierów Samochodowych, SAE). Zawody rozpoczęły się w 1980 roku przez oddział studencki SAE na University of Texas w Austin, po tym, jak wcześniejsze wyścigi na asfalcie okazały się nie do utrzymania.
Pojęcie
Koncepcja Formuły SAE polega na tym, że fikcyjna firma produkcyjna zatrudniła studencki zespół projektowy do opracowania małego samochodu wyścigowego w stylu Formuły . Prototypowy samochód wyścigowy ma zostać oceniony pod kątem jego potencjału jako elementu produkcyjnego. Docelową grupą marketingową dla samochodu wyścigowego są nieprofesjonalne weekendowe wyścigi autocrossowe . Każdy zespół studencki projektuje, buduje i testuje prototyp w oparciu o szereg zasad, których celem jest zarówno zapewnienie bezpieczeństwa na torze (samochody są prowadzone przez samych uczniów), jak i promowanie sprytnego rozwiązywania problemów.
Prototypowy samochód wyścigowy jest oceniany w wielu różnych zawodach. Harmonogram punktów dla większości zawodów Formuły SAE to:
| Zdarzenia statyczne | |
|---|---|
| Wydarzenie projektowe | 150 |
| Wydarzenie dotyczące analizy kosztów i produkcji | 100 |
| Prezentacja wydarzenia | 75 |
| Wydarzenia dynamiczne | |
| Przyspieszenie zdarzenia | 100 |
| Wydarzenie Skidpad | 75 |
| Wydarzenie autocrossowe | 125 |
| Wydarzenie związane z oszczędzaniem paliwa | 100 |
| Wydarzenie wytrzymałościowe | 275 |
| Całkowita liczba możliwych punktów | 1000 |
Oprócz tych wydarzeń różni sponsorzy konkursu przyznają nagrody za wybitne osiągnięcia projektowe. Na przykład najlepsze wykorzystanie etanolu E-85, innowacyjne wykorzystanie elektroniki, możliwość recyklingu, odporność na zderzenia, analityczne podejście do projektu i ogólna dynamika to tylko niektóre z dostępnych nagród. Na początku zawodów pojazd jest sprawdzany pod kątem zgodności z przepisami podczas Dozoru Technicznego. Jego zdolność hamowania, stabilność przy dachowaniu i poziom hałasu są sprawdzane przed dopuszczeniem pojazdu do udziału w zawodach dynamicznych (poślizg, autocross, przyspieszenie i wytrzymałość).
Duże firmy, takie jak General Motors , Ford i Chrysler , mogą współpracować z ponad 1000 studentami-inżynierami. Pracując w zespołach liczących od dwóch do 30 osób, studenci ci udowodnili, że są w stanie wyprodukować działający prototypowy pojazd.
Wśród wolontariuszy oceniających projekt znaleźli się najwybitniejsi inżynierowie i konsultanci z branży wyścigowej, w tym zmarły Carroll Smith , Bill Mitchell, Doug Milliken, Claude Rouelle, Jack Auld , John LePlante , Ron Tauranac i Bryan Kubala .
Dziś konkurs rozszerzył się i obejmuje ponad 12 wydarzeń na całym świecie. Na przykład Formula Student jest podobnym sankcjonowanym przez SAE wydarzeniem w Wielkiej Brytanii, podobnie jak Formula SAE Australasia (Formula SAE-A) odbywająca się w Australii . Verein Deutscher Ingenieure (VDI) organizuje zawody Formula Student Germany na torze Hockenheimring .
W 2007 roku zainaugurowano odgałęzienie o nazwie Formula Hybrid . Jest podobny do Formuły SAE, z wyjątkiem tego, że wszystkie samochody muszą mieć hybrydowe elektrownie benzynowo-elektryczne. Zawody odbywają się na torze New Hampshire International Speedway . [1]
W 2010 roku zainaugurowano Formułę Student Electric, która wymaga od studentów zbudowania w pełni elektrycznego pojazdu wyścigowego.
W 2017 roku zainaugurowano Formułę Student Driverless.
Podsumowanie zasad
Konkurs studencki
Formuła SAE ma stosunkowo niewiele ograniczeń wydajności. Zespół musi składać się wyłącznie z aktywnych studentów college'u (w tym kierowców), co nakłada oczywiste ograniczenia na dostępne godziny pracy, zestaw umiejętności, doświadczenie i przedstawia unikalne wyzwania, z którymi profesjonalne zespoły wyścigowe nie mają do czynienia z opłacanym, wykwalifikowanym personelem. To ograniczenie powoduje, że reszta przepisów może być znacznie mniej restrykcyjna niż większość profesjonalnych serii.
Studenci mogą otrzymywać porady i krytykę od profesjonalnych inżynierów lub wykładowców, ale cały projekt samochodu musi być wykonany przez samych studentów. Studenci ponoszą również wyłączną odpowiedzialność za zbieranie funduszy, chociaż najbardziej udane zespoły opierają się na programach nauczania i mają budżety finansowane przez uniwersytet. Dodatkowo system punktów jest zorganizowany tak, że wiele strategii może prowadzić do sukcesu. Prowadzi to do dużej różnorodności wśród samochodów, co jest rzadkością w świecie sportów motorowych.
Silnik
Silnik może być czterosuwowy , Otto cyklu silnik tłokowy o pojemności nie większej niż 710cc. Dławiący powietrza o okrągłym przekroju poprzecznym muszą być zamontowane poniżej przepustnicy i powyżej każdej sprężarki o średnicy nie większej niż 20 mm w przypadku silników benzynowych, przymusowe indukcji lub wolnossących lub 19 mm w silnikach napędzanych alkoholem etylowym. Ogranicznik utrzymuje moc poniżej 100 KM w zdecydowanej większości samochodów FSAE. Najczęściej stosowane są seryjne czterocylindrowe silniki do motocykli sportowych o pojemności 600 cm3 ze względu na ich dostępność i pojemność. Jednak istnieje wiele zespołów, które używają mniejszych silników V-twin i jednocylindrowych , głównie ze względu na ich oszczędność masy i zalety związane z opakowaniem. Bardzo rzadko zespoły budują silnik od zera, kilka przykładów to V8 o pojemności 554 cm3 z Western Washington University w 2001 roku, silnik „WATTARD” z Uniwersytetu w Melbourne w latach 2003-2004 oraz bliźniak V z University of Auckland .
Zawieszenie
Zawieszenie jest nieograniczone, z wyjątkiem przepisów bezpieczeństwa i wymogu, aby całkowity skok koła wynosił 50 mm. Większość zespołów wybiera niezależne zawieszenie na cztery koła , niemal powszechnie z podwójnym wahaczem . Aktywne zawieszenie jest legalne.
Aerodynamika
Złożone pakiety aerodynamiczne, które nie są wymagane do rywalizacji na zawodach, są powszechne wśród najszybszych zespołów na zawodach. Przy niskich prędkościach zawodów FSAE rzadko przekraczających 60 mil na godzinę (97 km/h), projekty muszą być dokładnie uzasadnione podczas oceny projektu poprzez testy w tunelu aerodynamicznym, obliczeniową dynamikę płynów i testy na torze. Urządzenia aerodynamiczne są regulowane przez maksymalny rozmiar, a napędzane urządzenia aerodynamiczne są zakazane.
Waga
Nie ma ograniczenia wagi. Waga przeciętnego konkurencyjnego samochodu Formuły SAE jest zwykle mniejsza niż 200 kg w wersji wyścigowej. Jednak brak regulacji masy w połączeniu z nieco stałym pułapem mocy zachęca zespoły do przyjęcia innowacyjnych strategii zmniejszania masy, takich jak stosowanie materiałów kompozytowych, skomplikowane i kosztowne projekty obróbki oraz szybkie prototypowanie . W 2009 roku część wyścigu wytrzymałościowego poświęcona oszczędności paliwa została przypisana 100 z 400 punktów wytrzymałościowych, w porównaniu z 50. Ta zmiana zasad zaznaczyła tendencję do zmniejszania rozmiaru silnika w celu zmniejszenia masy i zwiększenia zużycia paliwa. Kilka czołowych zespołów przestawiło się z czterocylindrowych samochodów o dużej mocy na mniejsze, jedno- lub dwucylindrowe silniki, które, chociaż zwykle wytwarzają znacznie mniej mocy, pozwalają na zmniejszenie masy o 34 kg lub więcej, a także zapewniają znacznie lepszą oszczędność paliwa. Jeśli lekki, jednocylindrowy samochód jest w stanie utrzymać rozsądne tempo w wyścigu wytrzymałościowym, często może nadrobić punkty stracone w ogólnym czasie na rzecz cięższych samochodów o dużej mocy dzięki wyjątkowemu wskaźnikowi zużycia paliwa.
- Przykład: Na zawodach wytrzymałościowych Formuły SAE West w 2009 r. zawodnicy zajmujący trzecie miejsce z Rochester Institute of Technology ukończyli kurs wytrzymałościowy w czasie 22 minut i 45 sekund swoim czterocylindrowym samochodem, podczas gdy zawodnicy zajmujący czwarte miejsce z Oregon State University ukończyli wyścig w 22 minuty i 47 sekund. sekund z ich jednocylindrowym samochodem; dało to RIT 290,6 z 300 punktów za część wyścigową imprezy i 289,2 punktów OSU. Jednak OSU zużyło najmniej paliwa ze wszystkich samochodów (0,671 US gal (2,54 l) lub 20,3 mpg -US (0,116 l/km) podczas całego wyścigu wytrzymałościowego) i otrzymało pełne 100 punktów za zużycie paliwa, podczas gdy RIT wykorzystał 1,163 gal. USA (4,40 l) (11,75 mpg ‑USA (0,2002 l/km)) i tym samym otrzymał tylko 23,9 z dostępnych punktów. RIT wygrał cały konkurs tylko o 8,9 punktu nad OSU, zdobywając nieco lepsze wyniki we wszystkich innych dynamicznych wydarzeniach.
Bezpieczeństwo
Większość przepisów dotyczy bezpieczeństwa. Samochody muszą mieć dwie stalowe obręcze kół o określonej grubości i stopie, niezależnie od składu reszty podwozia. W nosie musi znajdować się tłumik uderzeń , a dane z testów uderzeniowych tego tłumika muszą być dostarczone przed zawodami. Samochody muszą mieć również dwa hydrauliczne obwody hamulcowe, pełne pięciopunktowe uprzęże wyścigowe i muszą spełniać geometryczne szablony lokalizacji kierowcy w kokpicie dla wszystkich startujących kierowców. Testy przechyłu zapewniają, że płyny nie wyleją się z samochodu podczas ostrego pokonywania zakrętów i nie może być linii wzroku między kierowcą a przewodami paliwowymi, chłodzącymi lub olejowymi.
Historia
_win_First_Place_trophy_with_race_car_and_%241,000_(10002858).jpg)
W 1979 roku jedyny SAE Mini-Indy odbył się na Uniwersytecie w Houston . Stworzona przez dr Kurt M. Marshek , konkurencja była inspirowana przez how-to artykuł, który ukazał się w Popular Mechanics magazynu, na małej, „Indy stylu” pojazdu wykonane z drewna, a zasilany przez pięć KM Briggs i Silnik Strattona . Korzystając z zawodów Mini Baja jako przewodnika, studenci inżynierii musieli zaprojektować i zbudować małe pojazdy „w stylu Indy” przy użyciu tego samego podstawowego silnika, co w artykule Popular Mechanics . Trzynaście szkół zgłosiło się, a jedenaście rywalizowało. University of Texas w El Paso wygrał cały konkurs pod głównym nadzorem.
Chociaż dr William Shapton (który niedawno opuścił University of Cincinnati, aby dołączyć do Michigan Technological University ) wpadł na pomysł zorganizowania podobnego konkursu w 1980 roku, nikt nie podjął się zorganizowania kolejnego Mini-Indy.
W 1980 roku, kiedy członkowie nowego oddziału studenckiego SAE na Uniwersytecie Teksańskim (Austin) dowiedzieli się, że Mini-Indy umarł, opracowali koncepcję nowego międzyuczelnianego konkursu na projekt inżynierski dla studentów, który umożliwiłby studentom zastosowanie tego, czego się nauczyli. w klasie do złożonego, rzeczywistego problemu projektowania inżynierskiego: projektowania i rozwoju samochodu wyścigowego. Członkowie studenckiego oddziału UT SAE, Robert Edwards i John Tellkamp, poprowadzili dyskusję wśród członków UT SAE i wyobrazili sobie zawody, które obejmowałyby zaprojektowanie i zbudowanie samochodu wyścigowego na wzór popularnej wówczas serii wyścigowej SCCA Formula 440. Prof. Matthews wymyślił nazwę „Formuła SAE” nawiązującą do formatu Formuły A i Formuły Vee, ale podkreślając, że ten nowy samochód wyścigowy był raczej konkurencją inżynieryjną niż konkurencją dla kierowców. Szkoły spotykały się po zakończeniu roku akademickiego, aby rywalizować i ustalić, kto zbudował najlepszy samochód. Edwards, Tellkamp i inni studenci UT SAE Joe Green, Dick Morton, Mike Best i Carl Morris opracowali zestaw zasad bezpieczeństwa i zasad konkurencji i przedstawili je członkom oddziału studenckiego SAE oraz doradcy wydziałowemu UT SAE, prof. Ronowi Matthewsowi. Profesor Matthews następnie skontaktował się z Bobem Sechlerem z Departamentu Stosunków Edukacyjnych SAE w centrali SAE i poprosił go o zgodę zarówno na ustanowienie nowego międzyuczelnianego konkursu projektowania inżynierskiego dla studentów, jak i na zorganizowanie pierwszego konkursu Formuły SAE latem 1981 roku, na co się zgodził. Nowo utworzony oddział UT SAE, składający się głównie z entuzjastów motoryzacji i motocykli z wykształceniem inżynierskim, w tym kilku, którzy porzucili kariery w dziedzinach, dla których rynek pracy praktycznie zniknął z powodu depresji gospodarczej na początku lat 80. – w tym kilku doświadczonych mechaników samochodowych, przyjęli i przyjęli koncepcję, nie mając pojęcia, w co się pakują. Dyrektorzy oddziału studenckiego SAE Mike Best, Carl Morris i Sylvia Obregon wraz z dr Matthews zaczęli planować i organizować wydarzenie, które miało się odbyć w następnym roku.
W tym miejscu należy zauważyć, że Formuła SAE NIE była prostą zmianą nazwy konkursu Mini-Indy, ale całkowicie nowym międzyuczelnianym konkursem inżynierskim dla studentów. W przeciwieństwie do wszystkich poprzednich sankcjonowanych przez SAE wyścigów studenckich / konkursów projektowych, w tym Mini-Indy, zasady Formuły SAE pozostawiły wybór silnika zespołowi projektowemu, o ile używany był silnik 4-suwowy z ogranicznikiem wlotu powietrza o średnicy jednego cala. (Obecne przepisy Formuły SAE pozwalają zespołom na stosowanie 4-suwowych silników o pojemności do 710 cm3, z mniejszym ogranicznikiem.) Ponadto, w przeciwieństwie do wszystkich poprzednich sankcjonowanych przez SAE zawodów studenckich/projektowych, w tym Mini-Indy, dozwolone były zarówno modyfikacje silnika, jak i zachęcać. Pierwsze zawody Formuły SAE odbyły się na parkingu boiska baseballowego UT (boisko Disch-Falk) na terenie kampusu Uniwersytetu Teksas w weekend z okazji Dnia Pamięci (Memorial Day) w 1981 roku. Sędziowali m.in. legendarny inżynier/właściciel/kierowca samochodów wyścigowych i mistrz Indy 500, Jim Sala. Podczas gdy nagła teksańska burza deszczowa zmusiła wszystkich do szukania schronienia tuż przed zawodami wytrzymałościowymi tego dnia, pogoda nie zdołała stłumić ducha uczniów, sędziów ani widzów i tak narodziła się Formuła SAE. Uniwersytet Teksasu nadal był gospodarzem tego wydarzenia od 1982 do 1984 roku, ponieważ popularność i liczba uczestników rosły. W kolejnych latach UT przeniósł zawody Formuły SAE na inne parkingi, które obejmowały zmiany elewacji i podjazdy, które wymusiły zastosowanie sprawnych zawieszeń. Impreza stała się międzynarodowa w 1982 roku wraz z wejściem zespołu Universidad La Salle z Mexico City. Istotnymi zmianami w przepisach w 1982 roku były: 1) ograniczenie pojemności skokowej do 600 cm3 (300 cm3 dla Wankla), ale zachowana została reguła ograniczająca średnicę 1 cala, 2) wymóg niezależnego zawieszenia na 4 koła (Mini-Indy nie miał wszelkie zasady zawieszenia) oraz 3) dodanie tymczasowej klasy „B&S” pojazdów, które zostały pierwotnie zaprojektowane dla Mini-Baja, musiały zachować 8-konny silnik Briggs & Stratton i nie musiały być zgodne z 4-kołowymi niezależna zasada zawieszenia. Formuła SAE nadal była zawodami międzynarodowymi, kiedy powrócił zespół z Universidad La Salle. Ponieważ jedynymi ograniczeniami dotyczącymi silnika były limit pojemności skokowej 600 cm3 i maksymalna średnica wlotu wynosząca 1 cal, kwitła kreatywność. Również w 1983 roku zlikwidowano tymczasową klasę B&S, University of Texas w Austin wprowadził pierwszy kompozytowy pojazd Formuły SAE, a Marquette University pierwszy turbodoładowany silnik. Przepisy pozwoliły samochodowi Formuły SAE konkurować przez dwa lata w uznaniu wysiłku wymaganego do zbudowania i przetestowania samochodu wysokiej jakości. Pozwoliło to również studentom na doświadczenie przeprojektowywania i ulepszania elementów projektu, które nie działały. Przepisy z 1984 roku zezwalały na stosowanie turbosprężarek, sprężarek i podtlenku azotu, ale silnik musiał oddychać przez 25,4 mm otwór wylotowy odlewu gaźnika (1984 był na długo przed elektronicznym wtryskiem paliwa). Ograniczniki wlotu silnika zostały później zaostrzone, ponieważ samochody z roku na rok stawały się szybsze, ponieważ wiedza była przekazywana w obrębie zespołów i między nimi. Ogłoszono również zasadę rozstawu osi 65-100 cali, zgodnie z którą wszystkie pojazdy muszą mieć „nadwozie przypominające samochód wyścigowy”. Pole Formuły SAE rozrosło się do jedenastu samochodów w 1984 roku, więc University of Texas w Austin zdecydował, że konkurencja dojrzała na tyle, że można bezpiecznie przekazać ją innym gospodarzom.
Uniwersytet Teksasu w Austin był gospodarzem zawodów do 1984 r. W 1985 r. gospodarzem zawodów był Uniwersytet Teksasu w Arlington . Tam dr Robert Woods, pod kierunkiem komitetu ds. działalności studenckiej SAE, zmienił koncepcję zawodów z takiej, w której uczniowie zbudowali czysty samochód wyścigowy, na taką, która odzwierciedlała zawody SAE Mini-Baja, gdzie mieli zaprojektować i zbudować pojazd do produkcji limitowanej.
General Motors był gospodarzem zawodów w 1991 r., Ford Motor Co. w 1992 r., a Chrysler Corp. w 1993 r. Po zawodach w 1992 r. cała trójka utworzyła konsorcjum do prowadzenia Formuły SAE.
Pod koniec konkursu w 2008 roku konsorcjum przestało istnieć. Wydarzenie jest teraz finansowane przez SAE poprzez sponsoring firmy i darowizny wraz z opłatami rejestracyjnymi drużyn.
Zwycięzcy
Zobacz też
Bibliografia
- Bass, Edward A., Larry M. Bendele i Scott T. McBroom (1990), „The 1989 Formula SAE Student Design Competition”, SAE Paper 900840, doi: 10,4271/900840.
- Beckel, Stephen A., Sylvia Obregon i Ronald D. Matthews (1982), "The 1982 National Intercollegiate Formula SAE Competition", SAE Paper 821093, doi:10.4271/821093.
- Matthews, Ronald D., Richard K. Morton i Billy H. Wood (1983), „The 1983 Formula SAE Championship Competition”, SAE Paper 831390, 1983, doi:10.4271/831390.
- Matthews, Ronald D., Dan Worcester, Billy Wood i Tim Ryan (1984), „The 1984 Formula SAE Intercollegiate Competition”, SAE Paper 841163, doi:10.4271/841163.