Projekt pojazdu słonecznego Uniwersytetu Minnesota — University of Minnesota Solar Vehicle Project

Członkowie UMNSVP pozują z Eosem II przed Lind Hall na Uniwersytecie Minnesota .

University of Minnesota Solar Projektu pojazdu lub UMNSVP , to zespół licencjackich studentów z University of Minnesota , która projektuje i konstruuje samochody zasilane energią słoneczną. W ciągu 31 lat ugruntował swoją pozycję jako jeden z najlepszych na świecie zespołów wyścigów słonecznych i najlepszy zespół Cruiser/MOV na półkuli zachodniej, z dwoma najlepszymi finiszami w osiemnastu z trzydziestu czterech wyścigów.

Historia

Początki

University of Minnesota Solar Vehicle Project został założony po GM Sunrayce USA w 1990 roku. Nie mając żadnej wcześniejszej wiedzy, zespół z powodzeniem zbudował i ścigał się w Aurorze I w Sunrayce 93 .

Pokolenie Aurory

Aurora wytwarzanie samochodów UMNSVP, począwszy Aurora II , głównie następnie do „wycięcia” konstrukcję, która jest typowe dla 1990, z relatywnie płaski korpus i bubble czaszy . W ciągu trzech samochodów projekt był coraz bardziej dopracowywany. Wszystkie trzy pojazdy Aurora odbyły udane podróże na międzynarodowe wyścigi, których kulminacją było zajęcie czwartego miejsca w klasie w zawodach World Solar Challenge w Australii w 1999 roku .

Pokolenie Borealis

Borealis seria samochodów stanowi nowszą generację samochodów słonecznych: egzotyczne, aerodynamicznych „manta-style” ciał z nieograniczoną powierzchni tablicy, w stanie (w warunkach idealnych) podróży jak najszybciej, albo szybciej niż przepływ ruchu na każdej drodze . Wszystkie trzy samochody Borealis odniosły ogromny sukces.

Pokolenie Centaura

Nowa seria samochodów Centaurus przeniosła projekt na zupełnie nowy poziom, pozwalając kierowcy siedzieć prosto podczas jazdy. W serii zbudowano trzy i jasne jest, że szybko się poprawiły, aby osiągnąć poziom sukcesu, jaki cieszył zespół z wcześniejszymi samochodami serii Aurora i Borealis.

Dedal

Daedalus oznaczał drastyczną zmianę w projekcie w stosunku do wszystkich poprzednich samochodów zespołu na energię słoneczną. Zaprojektowany z myślą o nowej klasie cruiser w Bridgestone World Solar Challenge 2013 , Daedalus był pierwszym dwumiejscowym samochodem zespołu i kładł nacisk na praktyczność. Samochód zawierał wyściełane siedzenia, system dźwiękowy i wyświetlacz tabletu Nexus 7.

Pokolenie Eosa

Eos I był dwunastym pojazdem solarnym UMNSVP i został zaprojektowany i zbudowany dla 2015 Bridgestone World Solar Challenge Cruiser Class, podobnie jak jego poprzednik, Daedalus . Zawierał ulepszenia zarówno pod względem wydajności, jak i praktyczności. Był to pierwszy samochód typu Cruiser, który kiedykolwiek startował w American Solar Challenge .

Eos II był 13. pojazdem słonecznym UMNSVP i zbudowany na fundamencie Eos I

Pokolenie Freyi

Freya I jest czternastym pojazdem solarnym UMNSVP i doprowadził do granic możliwości podwaliny generacji Eos. Freya, podobnie jak samochody przed nią, należy do klasy Cruiser i jest pierwszym czteroosobowym pojazdem zespołu. Został zbudowany częściowo podczas pandemii COVID-19 i był jednym z przerzedzonych pól, które rywalizowały w amerykańskim Solar Challenge 2021. Pomimo dużej powierzchni, jego zwrotność zapewniła mu pierwsze miejsce w Grand Prix Formuły Słońca. Choć innowacyjny w konstrukcji, jest skromny w projektowaniu elektrycznym, dzieli wiele elementów konstrukcyjnych ze swoim poprzednikiem, Eosem II , w tym wymienną konfiguracją baterii, co niestety stało się ważne po pożarze baterii podczas American Solar Challenge 2021, co pozwoliło mu kontynuować wyścig, gdzie zajął drugie miejsce.

Osiągnięcia

Borealis III przekracza granicę z Kanadą 21 lipca 2005 roku.

W ciągu 30 lat rywalizacji UMNSVP zbudowało i ścigało się 14 różnymi samochodami, ustanawiając jeden z najlepszych rekordów w wyścigach samochodów słonecznych. W historii zespołu:

  • Żaden samochód nigdy nie nie zakwalifikował się ani nie ukończył wyścigu
  • Pierwsze lub drugie miejsce w dziewiętnastu z trzydziestu pięciu zgłoszonych wydarzeń
  • 8 finałów w pierwszej piątce w międzynarodowych zawodach
  • Ścigał się w 5 różnych krajach
  • Zajęła drugie miejsce w American Solar Challenge 7 razy
  • 6-krotne zwycięstwa w Grand Prix Formuły Sun o 1. miejscu

UMNSVP szczyci się tym, że jest jednym z niewielu kolegialnych zespołów zajmujących się samochodami słonecznymi, które badają, montują, hermetyzują i podłączają własne panele słoneczne . W rzeczywistości prawie wszystko w samochodzie zostało zaprojektowane, zbudowane i zaprogramowane przez członków zespołu.

21 lipca 2005 roku, podczas North American Solar Challenge , Borealis III przejechał ze Stanów Zjednoczonych do Kanady, stając się pierwszym samochodem na energię słoneczną, który przekroczył międzynarodową granicę podczas wyścigu.

Po pierwszym wyścigu zespołu UMNSVP 10 razy znalazł się w pierwszej piątce American Solar Challenge , żaden zespół nie zrobił tego więcej razy.

UMNSVP posiada rekord największej liczby zwycięstw FSGP ; jedyna drużyna z 6.

UMNSVP znalazł się w pierwszej piątce z 4 kolejnych World Solar Challenges - jedyny amerykański zespół, który kiedykolwiek dokonał tego wyczynu.

W 2016 roku Eos I został pierwszym samochodem typu Cruiser, który kiedykolwiek startował w American Solar Challenge .

W 2021 roku Freya I została pierwszym amerykańskim czteromiejscowym samochodem, który kiedykolwiek startował w American Solar Challenge , a drugim po Onda Solare .

Przyszłość

Zespół pracuje nad zaprojektowaniem i zbudowaniem 15. pojazdu solarnego.

Skład drużyny

Uczestnicy

Zespół UMNSVP składa się głównie ze studentów studiów licencjackich z kampusu miast bliźniaczych Uniwersytetu Minnesota . Większość uczestników studiuje inżynierię na uniwersyteckim Kolegium Nauki i Inżynierii, ale do zespołu zapraszamy studentów wszystkich kierunków. Zespół składa się zwykle z 40 do 60 uczniów.

Podzespoły

Zespół składa się z 5 głównych podzespołów. Każdy zespół jest odpowiedzialny za zaprojektowanie określonych elementów samochodu, choć docelowo wszystkie systemy muszą być ze sobą zintegrowane.

  • Zespół Aerodynamiki i Konstrukcji odpowiada za zaprojektowanie i wykonanie zewnętrznej powłoki pojazdu. Przy większości prędkości większość mocy potrzebnej do prowadzenia samochodu jest zużywana na opór powietrza. W związku z tym należy zbudować powłokę o niskim współczynniku oporu . Ponadto znaczna część konstrukcji pojazdu z wykorzystaniem lekkich materiałów kompozytowych jest wykonywana przez zespół aerodynamiczny.
  • Zespół Array jest odpowiedzialny za stworzenie panelu słonecznego, który jest głównym źródłem energii pojazdu. Zespół Array nie tylko podłącza ogniwa słoneczne do samochodu, ale musi również zbadać techniki hermetyzacji, aby chronić delikatne ogniwa słoneczne. University of Minnesota Solar Vehicle Project jest jednym z niewielu zespołów kolegialnych, które zamykają i montują własną tablicę.
  • Zespół Elektryczny (dawniej zwany Zespołem Sterującym) jest odpowiedzialny za projektowanie, budowę i programowanie wszystkich systemów elektrycznych samochodu. Obejmuje to akumulatory , urządzenia śledzące zasilanie, interfejs kierowcy, systemy telemetryczne i silnik elektryczny napędzający samochód. Podstawowym celem Zespołu Elektrycznego jest efektywność; im mniej energii zużywa urządzenie, tym dłużej samochód będzie mógł jechać.
  • Zespół ds. Dynamiki Pojazdu jest odpowiedzialny za projekt i wykonanie elementów konstrukcyjnych i ruchomych samochodu, w tym zawieszenia , układu kierowniczego i podwozia samochodu. Największe wyzwania, jakie stawiamy, to jak najlżejsze i jak najmniejsze podzespoły, aby samochód mógł jechać szybciej.
  • Zespół Operacyjny zarządza pozyskiwaniem funduszy i public relations projektu, zapewniając obecność zespołu zarówno wśród sponsorów, jak i różnych działań edukacyjnych.
  • Zadaniem Zespołu Strategii jest optymalizacja wyników wyścigu poprzez analizę danych i rozwój oprogramowania. Członkowie strategii podejmują krytyczne decyzje dotyczące wyścigu, np. kiedy się zatrzymać i jak szybko samochód powinien jechać.

Administracja

Oprócz 6 podzespołów istnieje również zespół wykonawczy. Ten zespół składający się ze studentów z podzespołów; odpowiada za przejęcie obowiązków zespołu, które nie są bezpośrednio związane z pojazdem, takie jak pozyskiwanie sponsorów i ustalanie terminów spotkań.

Podobnie jak w przypadku każdej grupy studenckiej na University of Minnesota, UMNSVP musi mieć doradcę wydziałowego. Doradca wydziałowy nie zajmuje się bezpośrednio projektowaniem ani budową samochodu, ale pełni obowiązki wykonawcze i służy jako kontakt z Uczelnią. Obecnym doradcą wydziałowym zespołu jest profesor David Orser (inżynieria elektryczna i komputerowa). Wcześniejsi doradcy wydziału to profesorowie Jeff Hammer, Patrick Starr, Virgil Marple, Paul Imbertson i Philip Cohen.

Amulety szczęścia

Zlew nablatowy

Podczas World Solar Challenge uczeń został wysłany do Bunnings Warehouse, aby odzyskać wiertło do pogłębiacza , doszło do nieporozumienia i uczeń wrócił z umywalką nablatową . Obecnie nosi się go jako amulet przynoszący szczęście i podobno zbiera promienie słoneczne.

Wskazówka Davida Chrome

David Chrome Tip to nazwa ogrodowego krasnala noszonego przez zespół.

David Chrome Tip Jr.

David Chrome Tip Jr. to nazwa nowszego krasnala ogrodowego noszonego przez zespół. W przeciwieństwie do Davida Chrome Tip jest niepomalowany.

Samochody

University of Minnesota Solar Vehicle Project zbudował w swojej historii 14 samochodów:

Zorza Polarna

Aurora I była pierwszym pojazdem zbudowanym przez UMNSVP. Jest to prawdopodobnie jeden z największych samochodów na energię słoneczną, jakie kiedykolwiek zbudowano na wyścig. Służyła jako solidna podstawa wiedzy do pracy nad przyszłymi projektami.

Aurora II

Aurora II opierała się w dużej mierze na doświadczeniu zdobytym podczas Aurora I. Została całkowicie przeprojektowana z poprzedniego samochodu i sprawiła, że ​​UMNSVP stał się stałym elementem w świecie Solar Car Raycing.

  • Sunrayce 95 ( Indianapolis , Indiana do Golden , Kolorado )
    • 2. miejsce w klasyfikacji generalnej
    • Najlepsza średnia prędkość dzienna (50,4 mph)
    • Nagrodzony „EDS najlepsze wykorzystanie aerodynamiki w projektowaniu”
  • 1995 World Solar Rallye ( Akita , Japonia )
    • II miejsce, klasa młodzieży
    • 9. miejsce w klasyfikacji generalnej (na 79)

Zorza polarna 3

Aurora³ była przeprojektowaniem Aurora II , z naciskiem na poprawę wydajności samochodu. Charakteryzował się bardziej aerodynamicznym kształtem i silnikiem umieszczonym w kołach, co było ogromnym ulepszeniem w porównaniu z silnikiem napędzanym łańcuchem Aurory II.

  • Sunrayce 97 ( Indianapolis , Indiana do Colorado Springs , Kolorado )
    • 11. miejsce w klasyfikacji generalnej (na 36), ze względu na awarię hamulca po płynie hamulcowym niezgodnym z uszczelkami w układzie hamulcowym spowodowała, że ​​zespół stracił większość dnia na naprawy.
    • Pobił dzienny rekord prędkości Sunrayce ustanowiony przez Aurora II w Sunrayce 95 ze średnią prędkością 54 mil/h na 166 milowej podróży z Smith Center w Kansas do St. Francis w Kansas
    • 3 miejsce, praca zespołowa
  • 1998 World Solar Rallye ( Akita , Japonia )
    • I miejsce, klasa młodzieży
    • 7. miejsce w klasyfikacji generalnej (na 81)
  • 2000 Formula Sun Grand Prix ( Heartland Park , Topeka , Kansas )
    • II miejsce w klasie otwartej
    • 3. miejsce w klasyfikacji generalnej
    • 1. miejsce w wyścigu drag na 1/4 mili

Zorza polarna 4

Aurora 4 poprawiła się na sukcesach samochodów klasy Aurora . Zestaw akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych był pierwszą nową technologią akumulatorową stosowaną przez zespół z Minnesoty, a panel słoneczny był pierwszym, w którym zastosowano dwa różne rozmiary fotowoltaicznych ogniw słonecznych. Zespół przezwyciężył kolizję z pojazdem prowadzącym i wiele dni deszczu, zdobywając 4. miejsce w Sunrayce '99. Był to drugi czterokołowy samochód, który UMNSVP zbudował po Aurorze I.

Borealis I

Borealis I przedstawił gruntowne przeprojektowanie z wypróbowanego i prawdziwego samochodu z wycięciem. Zamiast płaskiej skorupy z „bąbelkową” osłoną, zespół zastosował innowacyjną konstrukcję „manta”, w której przednia szyba i baldachim są zintegrowane z nadwoziem samochodu. Ponadto prawie wszystkie inne systemy zostały przeprojektowane w celu zwiększenia wydajności.

Na początku 2005 roku Borealis I został sprzedany zespołowi ds. samochodów solarnych Uniwersytetu Stanowego Illinois , gdzie został wyposażony w nową elektronikę i panele słoneczne. ISU ścigało się jako Mercury I w 2005 North American Solar Challenge, gdzie zajęło 18. miejsce. Jego podwozie zostało ponownie użyte w ich samochodzie Mercury II z 2008 roku , ale niestety problemy z silnikiem uniemożliwiły im zakwalifikowanie się. W 2009 r. Mercury II zajął 5. miejsce z 11 zgłoszonych pojazdów w Grand Prix Formuły Sun 2009.

Borealis II

Borealis II poprawił konstrukcję Borealisa I , kładąc nacisk przede wszystkim na niezawodność, co zaowocowało stosunkowo ciężkim samochodem. Pokonał wiele wpadek, które uszkodziły samochód, i stał się jednym z najbardziej udanych projektów UMNSVP do tej pory.

Borealis III

Borealis III jest liderem podczas North American Solar Challenge 2005, mijając jezioro Benton w Minnesocie .

Borealis III ulepszył swoich poprzedników, kładąc nacisk na wydajność i redukcję masy; samochód waży nieco ponad 400 funtów. Borealis III był również pierwszym w historii samochodem zasilanym energią słoneczną, który przekroczył międzynarodową granicę podczas wyścigu; zrobił to 21 lipca 2005 roku podczas tegorocznego North American Solar Challenge .

W czerwcu i lipcu 2006 Borealis III przeszedł niewielkie modyfikacje, aby wziąć udział w World Solar Rally na Tajwanie we wrześniu 2006 roku.

Centaur I

Centaurus I zawierał kilka istotnych zmian konstrukcyjnych w obu poprzednich seriach samochodów. Ze względu na zmianę przepisów North American Solar Challenge na rok 2008, która wymagała od kierowcy, aby siedział prosto, zespół stanął przed zadaniem umożliwienia kierowcy wykonania tego przy jednoczesnym zminimalizowaniu oporu aerodynamicznego. Wiele elementów konstrukcyjnych zostało przerobionych, aby pasowały do ​​nowego stylu pojazdu i poprawiały osiągi.

Centaur II

Centaurus II został zaprojektowany na 2010 American Solar Challenge . Opierając się na doświadczeniach z C1, zespołowi udało się zbudować znacznie lżejszy samochód (389 funtów pustego w porównaniu do ~440 funtów dla C1), a także znacznie zmniejszyć opór aerodynamiczny. Pomimo posiadania jednego z najtańszych paneli słonecznych na imprezie, zespołowi udało się zająć drugie miejsce w klasyfikacji generalnej.

Centaur III

Centaurus III był kulminacją serii Centaurus z poprawą masy i aerodynamiki. Zaprojektowany z myślą o American Solar Challenge 2012 , został spowolniony w połowie wyścigu przez wadliwe termistory. W 2014 roku został przemianowany na Centaurus π i został wyposażony w nowy układ elektryczny i winylową folię na 2014 American Solar Challenge . Tam samochód zdał sobie sprawę ze swojego pełnego potencjału, zajmując drugie miejsce w klasyfikacji generalnej, mimo że przed ostatnim dniem wyścigu kwalifikacyjnego Formuły Sun Grand Prix musiał poradzić sobie z rozległymi uszkodzeniami spowodowanymi przez wodę w samochodzie słonecznym i wyposażeniu zespołu .

Dedal

Daedalus oznaczał drastyczną zmianę w projekcie w stosunku do poprzednich samochodów zespołu na energię słoneczną. Zaprojektowany z myślą o nowej klasie cruiser w World Solar Challenge , był pierwszym dwumiejscowym samochodem zespołu z naciskiem na praktyczność. Zespół przezwyciężył problemy elektryczne, aby być w mniejszości zespołów, aby ukończyć wyścig bez przyczepy. Dedal zaznaczył również trwałe przejście z trójkołowych na czterokołowe samochody solarne.

Eos I

Eos I kontynuuje koncentrację zespołu na bardziej praktycznych wieloosobowych samochodach solarnych. Różni się od Dedala tym, że pasażerowie znajdują się po obu stronach skorupy katamaranu z drzwiami po bokach zamiast baldachimu na górze. Eos ukończył BWSC 2015 bez przyczepy pomimo bardziej wymagającej formuły punktacji i przepisów. W 2016 roku Eos I został pierwszym samochodem typu Cruiser, który kiedykolwiek startował w American Solar Challenge .

Eos II

Eos II wprowadził znaczące ulepszenia aerodynamiczne i słoneczne z poprzedniego samochodu. Rywalizował w klasie BWSC Cruiser 2017 z zespołami z całego świata i zakończył bez awarii. W następnym roku Eos II wygrał FSGP 2018 i startował w pierwszej w historii klasie ASC MOV (Multi-Occupant Vehicle), prowadząc wyścig na ponad 70% dystansu wzdłuż Oregon Trail, zanim doświadczył niefortunnej awarii elektrycznej i zajął drugie miejsce Miejsce.

Freja I

Freya I jest najnowszym pojazdem na energię słoneczną zespołu i pierwszym czteromiejscowym pojazdem zespołu. Wygrał FSGP 2021 i zajął 2 miejsce w klasie ASC MOV. Doświadczył pożaru baterii, ale mimo to był w stanie kontynuować wyścig i otrzymał przydomek „Foenix”.

Zobacz też

Zewnętrzne linki

Bibliografia