Engineering Experience 4: Design a Small Solar Vehicle/Nl/2012: Team AM7

Inleiding
Voor het EE4 project van Groep T krijgt het team Hyperion de opdracht om een zonnewagen of te wel een small solar vehicle te ontwikkelen. Het is de bedoeling dat teams van ongeveer 8 personen een wagentje gaan ontwerpen en bouwen die volledig op zonne-energie werkt. Hiervoor wordt een zonnepaneel en een DC-motor van groept ter beschikking gesteld.Er is een maximumbudget van 200 euro dat niet overschreden mag worden. De ultieme deadline ligt tussen week 10 en 14 en bestaat uit een race tussen de verschillende teams op het Martelarenplein in Leuven.De race zal een parcours van 14 meter zijn dat uit 3 delen bestaat: een 4 meter dalende helling van 7.2 graden, een vlak stuk van 6 meter en een 4 meter stijgende helling van 7.2 graden.De belangrijkste criteria van dit project zijn de afloop van de race, het ontwerp van de zonnewagen en de innovativiteit in de zonnewagen.

Team


Hyperion was de Titaan van het licht. Zijn naam betekent "de in de hoogte wandelende". Hyperion stelde regelmatige dagen en maanden in door de zon en maan in een vaste cyclus langs de hemelkoepel te laten bewegen, terwijl zijn broer Crius de beweging van de sterrenbeelden regelt en daarmee de seizoenen. Toen de Titanen door de Olympische goden verslagen waren, werd Hyperion samen met zijn broers opgesloten in de Tartarus.

week 1
De eerste inleidende seminarie is gegeven en de teams zijn ingedeeld. De eerste deadline is vrijdag waarbij de Gantt Chart, Plan van Aanpak, samenwerkingscontract en Work Breakdown Structure moeten ingediend worden. Er is woensdag al een eerste keer samengekomen om de verschillende taken te verdelen, een teamnaam te bedenken en een logo te ontwerpen. Als teamnaam is er gekozen voor Hyperion, titaan van het licht.Als communicatietool is er gekozen voor facebook en de gsm. Om bestanden tussen de verschillende teamleden te kunnen delen, zal Dropbox gebruikt worden.

week 2
Het seminarie van deze week ging over de karakteristieken van het zonnepaneel en gegevens over de motor.Hiermee kunnen we het grootste vermogen berekenen bij een bepaalde stroom en spanning. Deze week hebben we ook de diode factor van het zonnepaneel berekend.We hebben ook al gebrainstormd over het ontwerp van de zonnewagen en de plaatsing van het zonnepaneel.Michiel en Bruno hebben deze week ons logo ontworpen.

week 3
Deze week hebben we een seminarie gekregen over overdracht. We zagen hoe we de beste overdracht konden berekenen voor verschillende omstandigheden.Hier na zijn we begonnen met het berekenen van de tandwieloverbrengingen. Er is ook al feedback gegeven door de coach op de Gantt Chart en Plan van aanpak. Bij de Gantt chart zijn er een paar kleine aanpassingen gebeurd.Daarnaast hebben we nagedacht over het design voor onze SSV, maar dat blijft nog even geheim.Er is al nagedacht om bijvoorbeeld een versnellingsbak te gebruiken maar aangezien dit vrij complex is en het parcours maar 14 meter lang is, gaan we toch voor 2 gewone tandwielen.

week 4
Er werd een seminarie gegeven over het programma Matlab-Simulink en hoe we elektrische circuits kunnen simuleren met dit programma.Daarna zijn we begonnen met de case simulink en het bepalen bij welke weerstand het maximaal vermogen wordt bereikt. Hierbij hadden we problemen en hebben we raad gevraagd aan de coach waarna we weer verder konden werken. We hebben ook al beslist om 3 UMD's te gebruiken als wielen voor onze zonnewagen.Het ontwerp van de zonnewagen gaat getekend worden in Solid Edge door Frank.

week 5
De seminarie van het umicore solar team heeft ons handige tips gegeven om de efficiëntie van de motor te verhogen en na de seminarie van Fablab is duidelijk geworden dat het gebruiken van een 3D-printer veel geld kost en te duur is om grote onderdelen mee te maken. Na de seminaries hebben we verder gewerkt aan de 2 cases waarvan de deadline volgende week is. Er is ook nog nagedacht over het frame en de as van de zonnewagen.we zullen het frame dus niet maken met de 3D-printer maar met de lasercutter die Fablab ons ter beschikking stelt.

week 6
Deze week is er geen seminarie en staat vooral in het teken van de 2 rapporten die afgewerkt moeten worden. Na de feedback van de coach zijn we verder bezig met de case simulink en SSV part 1. Het sankey-diagram is verder vervolledigd en de snelheidskarakteristiek van de optimale gekozen overbrengingsverhouding wordt ook nog verder benaderd.Er zijn nog wat problemen met de berekening van de afstand die de zonnewagen zou afleggen in vrijloop, maar die worden opgelost. De deadline van de 2 rapporten is deze vrijdag.

week 7
De deadline van case simulink en case SSV deel 1 werden behaald.Het is de laatste les voor de vakantie en we kregen feedback op alles wat we momenteel hadden. Het verdict luidde dat het al niet slecht was maar er waren nog wel een paar verbeteringen aan het sankey-diagram en er waren ook nog wat spellingsfouten en vormgevingsfouten in het verslag.

vakantie
Tijdens de vakantie is er druk gewerkt aan de zonnewagen.Ons frame werd uitgesneden in Fablab met de lasercutter.Hiervoor hebben we plexiglas gebruikt.Ons eerste frame was gebarsten tijdens het boren van gaten voor de wielassen en daarom heeft Frank in Solid Edge een steviger frame ontworpen.Op ons frame werd ook het logo gegraveerd van ons team Hyperion.De wielen zijn gemaakt en gecentreerd en de wielassen zijn ook uitgesneden.

week 8
Deze week kregen we een tussentijdse test over alles wat we wisten in verband met het zonnewagentje. Hiervoor mochten we ook onze eigen verslagen gebruiken om de vragen op te lossen. Sven is deze week ook aan het voortwerken om onze zonnewagen in een te steken. Hij doet dit in een modelbouwwinkeltje waar hij ook materiaal en machines mag gebruiken.

week 9


Zoals verwacht kregen we deze week feedback op onze test van week 8.Dit bleek niet zo goed te zijn voor de meesten maar de volgende test zal definitief beter zijn. We hebben onze zonnewagen ook voor de eerste keer getest op het parcours.Er was wel een grote afwijking op het voorste wiel zodat de vooras opnieuw rechtgezet moet worden. Er is ook beslist om toch met 4 wielen te werken in plaats van 3,omdat het voorwiel scheef staat en tegen de rand van de rail schuurt. Daarom gaan we dus nog een extra voorwiel toevoegen. Het is wel duidelijk dat ons zonnewagentje snel genoeg is om de helling en dus ook de finish van het parcours te halen.

week 10
Tim en Sven werken verder aan de laatste aanpassingen voor onze zonnewagen terwijl de rest druk aan het werken is om de case 2 afgerond te krijgen.Wout en Michiel zijn bezig met het dwarskrachtendiagram, de maximale buigspanning en rekking terwijl Yannick en Bruno het procesverslag verder afwerken.Frank is bezig met het maken van de 2D tekening van het frame en het zonnepaneel en Joeri neemt de economische analyse voor zijn rekening.De deadline is  al volgende week vrijdag.

week 11


Dit is de laatste keer dat we hebben samengezeten met onze coach. Er waren nog wat vragen rond de 2D-tekening en het online procesverslag. Nu we hier meer duidelijkheid over hebben, worden de laatste pagina's van het verslag afgewerkt. Bij onze zonnewagen zijn de elektrische draden van het zonnepaneel met de DC-motor aan mekaar gesoldeerd. De deadline voor de peer assessment en case 2 is deze vrijdag om 13 uur.

Samenwerkingscontract
]

Plan van aanpak
]

Work breakdown structure
]

Inleiding
Waarom dit procesverslag? Een procesverslag is eigenlijk een terugblik op het verloop van het project. Is alles volgens plan verlopen of zijn er sommige dingen anders verlopen dan gepland. Was er een goede samenwerking in het team? Werden alle regels opgevolgd die het team had opgesteld. Verliep het project vlot? Zijn er die dingen die het team heeft bijgeleerd? Uit het procesverslag wordt dus eigenlijk teruggekeken naar wat we tijdens het project geleerd hebben en wat in de toekomst beter aangepakt kan worden.

Planning
Als we de Gantt Chart vergelijken met wat we werkelijk hebben gedaan dan valt het direct op dat een deel van de taken aan iemand anders was weggelegd dan oorspronkelijk gepland was. Bv. op de Gantt Chart dat de snelheidskarakteristiek wordt berekend door Michiel en Frank, maar dit deel was uitgevoerd door Yannick. Waarom deze veranderingen? De Gantt Chart was op voorhand opgesteld en werden zomaar namen ingegeven om het werk wat te verdelen, maar bij het werken zelf werd er niet meer naar deze Ghantt Chart gekeken en werkte ieder aan het deel dat hem het beste lag. Het aantal uren dat er op de Gantt Chart staat komt zo goed als overeen met het effectieve aantal uren dat aan het werk besteed was.

Samenwerking




Iedereen heeft wel geholpen bij elk onderdeel van het project (buiten Solid Edge), maar je ziet ook duidelijk dat er telkens één of twee personen zich meer focussen op één onderdeel van het project. Deze personen zijn dan ook verantwoordelijk voor dit onderdeel en dit werkt ook gemakkelijker dan als we met acht te gelijk aan één onderdeel moeten werken. Soms hadden we dan wel een probleem dat sommige personen dan niet op de hoogte hoe ver het team stond met één onderdeel, maar dit kwam onder andere door de paasvakantie omdat die datums dan niet pasten voor elk teamlid, maar na de paasvakantie, werd er terug wekelijks vergadert en soms was er zelfs een extra vergadering op maandag.

Vaardigheden
Ieder teamlid heeft al meerdere Engineering Experiences achter rug en iedereen van het team heeft ook het vak Rapporteren gehad. Dus iedereen heeft de vaardigheden om een rapport te schrijven, met Solid Edge te werken, een Gantt Chart op te stellen, te vergaderen, etc. Het werken met Simulink en opstellen van Sankey Diagram, was voor de meeste mensen iets nieuw. Het werken met Simulink was minder moeilijk voor de mensen die vaardig zijn in het programmeren en dankzij de tutorial en beetje hulp van de coach kwam dit allemaal in orde.

Conclusie
Het was een goed team waarin geen conflicten waren, maar ook een groot team (acht man), wat moeilijker te organiseren is. Naast al het serieuze werk, werd er ook vaak gelachen wat het proces aangenamer maakte. Er kroop veel tijd in het project en niet elk onderdeel van het proces was even makkelijk/moeilijk, maar uiteindelijk is het proces goed verlopen zonder al te veel problemen. Na het vele werk dat er in de wagen gestoken is kunnen er toch gezegd worden dat hij redelijk snel is en een goede kans maakt om te winnen. Er zit een roteerde as aan het zonnepaneel zodat de hoek van zonnepaneel aangepast kan worden, maar dit is niet zo innovatief omdat meerdere teams dit ook hebben staan op hun wagen. Volgende keer zouden we het toch iets anders aanpakken. De bouw van de wagen beter redeneren en wat meer info opzoeken over de materiaal zodat we voorkomen dat onze frame breekt.

Beschrijving van de SSV
Voor het bekomen van het ontwerp van onze zonnewagen is er heel wat gebrainstormd. Aan de hand van enkele berekeningen hebben we de optimale overbrengingsverhouding bepaald tussen de DC motor en de wielen. Dit hebben we zowel bepaald voor het vlakke stuk als voor de helling. Voor de aerodynamica van onze zonnewagen hebben we gekozen voor een driehoekig onderstel, waarvan de punt naar voor gericht is. Dit heeft als gevolg dat de luchtweerstandscoëfficiënt behoorlijk laag is. Via een staafje zullen we het zonnepaneel verbinden met onze zonnewagen. Dit staafje kan in de hoogte aangepast worden zodat het paneel in verschillende richting optimaal naar de zon gericht kan worden. We hebben gekozen om ons zonnepaneel zo laag mogelijk op onze zonnewagen te plaatsen zodat we minder luchtweerstand hebben. Voor de wielophanging hebben we gekozen voor twee achterwielen (aandrijving) en één voorwiel. De diameter van het voorwiel en van de achterwielen zijn hetzelfde, namelijk 60 mm. Vooraan de zonnewagen hebben we twee kleine begeleidingswielen aangebracht zodat we geen wrijvingsverliezen hebben ten opzichte van het L-profiel.Oorspronkelijk hadden we gekozen voor 3 wielen, omdat dit stabiel genoeg is om te kunnen rijden. Tijdens de eerste testrit op het parcours hebben we helaas ondervonden dat het voorste wieltje tegen de rail schuurde en daarom is er toch gekozen voor 4 wielen waarbij de rail tussen de 2 voorwielen ligt. De DC-motor zullen we aansluiten via twee tandwielen op de as van onze achterwielen. Het eerste tandwiel wordt aangedreven door de DC motor, dat op zijn beurt het tandwiel van de achteras zal aandrijven. De diameter van het grote tandwiel bedraagt 57,4 mm en bevat 80 tanden. De diameter van het kleine tandwiel – dat aangedreven wordt door de DC motor – bedraagt 9,8 mm en bevat 12 tanden.

website promotie
http://www.123website.be/hyperion