Engineering Experience 4: Design a Small Solar Vehicle/Nl/2013: Team PM16

Inleiding
Team SolarFlare is een groep van 6 GroepT-studenten die samenwerken voor het project "Engineering Experience 4". Dit project houdt het ontwerpen en de bouw van een kleine zonnewagen in. Deze wagen zal enkel mogen aangedreven worden door zonne-energie. Doel is om op het einde van het tweede semester van het schooljaar 2012-2013 mee te doen aan een race tegen de andere teams van het project. Deze race zal afgewerkt worden op het Martelarenplein te Leuven en zal gaan over een speciaal ontworpen baan van in totaal 14 meter, waarvan de laatste 4 meter in stijgende lijn worden geplaatst.

Doelstellingen
de doelstelling van ons team is eerst en vooral om een betrouwbare, goed werkende wagen te maken. Eens dit doel bereikt is kan de wagen nog geperfectionaliseerd worden.

Week 1
De aftrap van het project. We kregen direct een eerste seminarie voorgeschoteld waarin het hele project uit de doeken werd gedaan. Daarna werden de groepen verdeeld en konden we aan de slag. Aan het einde van week 1 was er al een deadline dus moest er doorgewerkt worden. op de erste vergadering (direct na het seminarie) verdeelden we de taken en zo kon ieder teamlid thuis aan de slag gaan. Het takenpakket omvatte onder andere WBS, plan van aanpak, Gantt chart en het samenwerkingscontract. Deze werden dan ook keurig op tijd afgeleverd.

Week 2
In de 2de week van het project kregen we een presentatie over het grote broertje van ons project, het umicore solar team. Zij gaven een woordje uitleg over wat er allemaal bij zo een grootschalig project komt kijken. Achteraf hadden we de kans om de karakteristiek van het zonnepaneel te bepalen en gaf de coach ons feedback. Hierbij werd ons gezegd dat het plan van aanpak, de WBS en de Gantt chart nog wat kleine aanpassingen nodig hadden. Direct na de feedback zat het team samen om deze te bespreken en om de taken te verdelen, zodat iedereen verder kon. In deze week werden ook de eerste plannen gesmeed over hoe het wagentje er zou uitzien. Er werdt gekozen voor een wagentje met 4 wielen, waarbij de achterste wielen worden aangedreven en waarbij de voorwielen van op afstand bestuurd kunnen worden. Hef frame zou een soort kuip worden waarin alle componenten mooi kunnen worden weggewerkt.

Week 3
Nu de voorbereidende kant van het project achter de rug was (indienen van WBS, plan van aanpak, …), kon er meer gefocust worden op de praktische kant van het gebeuren. Zo was er een seminarie waarin alles over de tandwielkasten aan bod kwam, gaande van de berekeningen tot hoe het in de praktijk in elkaar moet gezet worden. Daarna hadden we de kans om met onze coach samen te zitten om te kijken waar we al stonden en om eventueel vragen te stellen. Hoewel die niet verplicht was hebben we dit toch gedaan. We vertelden wat we van plan waren te doen en hoe we dit wilden doen. Daarop kregen we dan wat feedback en tips die later tijdens het project zeker nog van pas zullen komen. Ook werd er nagedacht over de afmetingen van de wagen. Er werd overeen gekomen om de methode van de gulden snede te gebruiken(een bekende verhouding die veel voorkomt in de natuur )om het geheel realistischer en natuurgetrouwer te laten overkomen.

Week 4
In deze week kregen we tijdens het seminarie uitleg over het gebruik van matlab en simulink. Er werd ons verteld hoe we de modellen van onder andere het zonnepaneel en de DC-motor kunnen combineren om zo een zonnewagen te simuleren. Hierna kwam het team bij elkaar om te zien hoever we al stonden voor de volgende deadline en om verder de taken te verdelen. Hier werden de plannen al concreter en daarom moest er dus nagedacht worden over het materiaal waarmee we het wagentje gaan maken. Al snel bleven er maar 2 materialen over die ons interessant leken, namelijk MDF en plexiglas. Omdat MDF lichter is dan plexiglas en plexiglas sneller versplinterd viel de uiteindelijke keuze op MDF.

Week 5
We kwamen tot de conclusie dat indien we een kuipvorm uit MDF zouden maken dat ons wagentje veel te zwaar zou worden. Het is eigenlijk ook helemaal niet nodig om de zijkanten uit een sterk (en zwaar) materiaal te vervaardigen. Zij moeten namelijk geen grote krachten opvangen en zijn puur decoratief. Daarom zijn we overgeschakeld op het idee om een bodemplaat uit MDF te maken en voor de decoratieve overkapping gebruik te maken van het principe dat ook bij de BMW GINA concept car gebruikt wordt. Bij deze is de overkapping gemaakt uit een soort rubber doek die over een frame gespannen is. Daardoor is de auto zeer licht.

Week 6
In week 6, begon de sturing langzaam vorm te krijgen, we hadden nu een donorwagen waar we de basiselementen van het sturingssysteem konden afhalen en zo aanpassen naar de noden van onze SSV. De sturing was nu compleet en kon op het frame gemonteerd worden..., zodra we het frame hadden natuurlijk. Aangezien de eerste componenten nu af raakten was het ook tijd om naar fablab te gaan om ons frame, wielen, asbevestinging, enz. te laten cutten. Dit werd dan ook gedaan tegen het einde van de week.

Week 7
Nu we alle onderdelen hadden, konden we beginnen met de eigenlijke bouw van de wagen. De sturing werd verbreed (dit zorgt voor een grotere draaicirkel en dus voor meer stabiliteit) en op het frame gemonteerd, ook de motor, de assen, de wielen, enz. werden op de wagen gezet en zo was het team klaar voor een eerste test. daarbij zagen we dat we de wagen eigenijk perfect konden omdraaien. Het oorspronkelijk plan was om alle componenten aan de bovenkant van het frame te monteren, maar we zagen dat als we de wagen gewoon omdraaiden, de componenten mooi werden weggestopt onde het frame en er dus eigenlijk geen overkapping meer nodig was.

Week 8
In week 8 ontdekten we een fout in onze wagen. Aangezien we een rechtstreekse tandwieloverbrenging (slechts 2 tandwielen) gebruikten, moesten we onze achterwielen veel te groot maken om ervoor te zorgen dat ons groot tandwiel niet over de grond sleepte. Daardoor hadden we niet meer de juiste kracht-koppel verhouding en lag de wagen vrij hoog boven de grond, wat de stabiliteit natuurlijk niet ten goede komt. Daarom werd besloten om een tweetrapsoverbrenging (overbrenging door middel van 4 tandwielen) te maken.Hierdoor wordt de grootte van de tandwielen beperkt en konden we ook kleinere wielen monteren zodat we wel de juiste kracht-koppel verhouding hadden en de wagen lager bij de grond kwam te liggen.

Week 9
Deze week was er op campus Vesalius de mogelijkheid om de wagen te testen op de baan waarop ook de eigenlijke race zal plaatsvinden. De baan was opgesteld in de ondergrondse parking van het gebouw dus was het niet mogelijk om de wagen door middel van zonne-energie te laten rijden. Daarom gebruikten we tijdens de test een batterij van 9V. De test verliep uitstekend, we hebben tijdens de verschillende ritten gezien dat de wagen zeer snel is op het vlakke deel van de baan en dat ook de helling geen probleem is. De sturing werkt ook zeer goed dus wij zien helemaal geen problemen voor tijdens de race. Door de zeer goede tests heeft het team alle vertrouwen in de wagen die we op dit punt hebben en vinden we het niet nodig om nog aanpassingen uit te voeren.

Week 10
Hier moest de wagen voorgesteld worden aan een jury van GroepT-docenten. Zij kozen uit alle wagens de innovatiefste wagen en de mooiste wagen. Spijtig genoeg wonnen wij geen van beide prijzen, maar de teleurstelling van het team was niet groot. Het is namelijk zo dat deze criteria geen doelen van het team waren en we er ons dus ook niet specifiek op toegelegd hadden. Ons doel was om een degelijke wagen te bouwen die goed presteert tijdens de race. Om het met Stijns mooie woorden te zeggen:

"snelheid, stabiliteit => degelijkheid!"