Engineering Experience 4: Design a Small Solar Vehicle/Nl/2014: Team AM3



Welkom op de wiki pagina van het team Crash Party, een groep studenten die een "small solar vehicle" (SSV) ontwerpt om deel te nemen aan de jaarlijkse race op het Martelareplein. De opdracht van dit jaar bestaat eruit om met ons wagentje tegen een petanquebal te stoten zodat deze bal zo ver mogelijk een helling op rolt. Zowel het autootje als het zonnepaneel moeten deze botsing natuurlijk wel overleven.

Een van de belangrijkste factoren voor de keuze van onze naam is de doelgroep, meer bepaald leerlingen van de derde graad secundair onderwijs. Het gaat om jongeren die volgens ons makkelijker aangesproken worden door een ludieke, opvallende naam die tot de verbeelding spreekt dan een serieuzere naam met diepzinnige achterliggende betekenis.

Party is het Engelse woord voor groep of team (het gaat dus niet om een feest of politieke partij). Het woord crash slaat dan weer op het feit dat de SSV tegen een bal moet botsen of crashen. Ook kan Crash Party een associatie oproepen bij de jongeren met de dj’s van Knife Party, waardoor de naam extra in het oog springt. Er zit dus niet veel meer betekenis dan dat achter de teamnaam aangezien het hoofddoel is om de doelgroep zo makkelijk mogelijk aan te spreken. Door de keuze van de naam zou het publiek minder afgeschrikt worden door het technische aspect en hierdoor eventueel sneller overgaan tot de aankoop van een SSV. We hopen, net zoals een krant met een sterke krantenkop, de aandacht en interesse van het publiek te trekken en hen bovendien warm te maken voor het volgen van de ingenieursopleiding. Dit door aan te tonen dat een carrière als ingenieur zeker kan leiden tot interessante en tegelijkertijd speelse projecten.

Het Team
Ons team bestaat uit de volgende leden:

Matthias Van Goethem (Team leider)

Matthias Vanbrabant Sasha Zwartebroeckx Céderic Ketelbuters Robin Amsters

Michaël Ramaekers

Procesverslag
Hieronder voegden we het procesverslag toe



Documenten analyse- en oriënteringsfase
Hieronder worden de documenten toegevoegd die werden opgesteld tijdens de analysefase en tijdens de oriënteringsfase.

Samenwerkingscontract:
In het samenwerkingscontract staat beschreven hoe de samenwerking zal verlopen in ons team en welke afspraken we maken en eventuele sancties die verbonden zijn aan het niet naleven van deze afspraken.



Plan van aanpak:
Het plan van aanpak legt meer concreet uit wat de doelstellingen, vereisten en beperkingen van het project zijn. We geven ook meer uitleg over onze doelgroep, promotie en naamkeuze. Ook de belangrijkste deadlines worden hierin besproken.



Gantt chart:
De gannt chart zet alle deadlines op een rij en geeft een duidelijk overzicht van wat er wanneer moet gebeuren.



Work breakdown structure:
De work breakdown structure of WBS toont de hiërarchie van alle verschillende taken die moeten uitgevoerd worden.



De wagen
Onze finale versie van de SSV ziet er als volgt uit: We hebben bij het ontwerpen van de wagen een aantal keuzes gemaakt: allereerst hebben we geen rekening gehouden met de aerodynamica. Deze zal omwille van de lage snelheid een verwaarloosbare invloed hebben, wat ook werd bevestigd door onze simulaties. We hebben voor het frame een relatief simpele vorm gekozen met een gat in het midden om gewicht te besparen. Dit frame is gemaakt uit MDF omdat dit stevig en goedkoop is. Die stevigheid is van belang, aangezien de voorkant van het frame wordt gebruikt om tegen de bal te stoten. We hebben er ook voor gekozen om op de zijkant van de wagen wieltjes te monteren, zo zal de wagen toch verder blijven rijden wanneer deze tegen de kant rijdt. We hebben hier m.a.w. niet geopteerd voor een stuurinrichting omdat deze oplossing eenvoudiger uit te voeren en lichter is. Een andere keuze die we gemaakt hebben is om de hoek van ons zonnepaneel aanpasbaar te maken, we maakten hiervoor een houten constructie waar het zonnepaneel in kan schuiven. Zo kunnen we op de dag van de race de beste van de drie standen kiezen. Op het moment van schrijven denken we er ook over om condensatoren te plaatsen op de auto, deze zullen beginnen met opladen bij de start van de race zodat we onze wagen bij het vertrekken een kleine boost kunnen geven. Het circuit is hiervoor al gesimuleerd en gaf veelbelovende resultaten, we moeten het enkel nog solderen en testen. Als laatste hebben we ook een beetje aan het uiterlijk gedacht door met de lasercutter platen uit te snijden in de vorm van een auto, deze werden ook op rails gemonteerd zodat ze tijdens de botsing naar achter kunnen schuiven en niet kapot gaan.

Week 1
Deze week starten we het project op. In een eerste seminarie wordt er meer uitleg gegeven over de opdracht. De teams worden ingedeeld en we beginnen met het maken van een work breakdown structure, een samenwerkingscontract, een plan van aanpak en een Ghantt chart. Hieronder werden ook de vergaderverslagen van deze week toegevoegd.





Week 2
Deze week werd de karakteristiek van het zonnepaneel bepaald. Er werd een experiment uitgevoerd waarbij er metingen werden gedaan van de spanning en de stroom onder een felle lamp. Aan de hand van deze metingen stelden we de U-I en U-P curve op. We verwelkomen ook ons nieuw teamlid Michaël Ramaekers die vanaf nu met ons zal meewerken aan dit project.

We kregen tevens feedback over onze WBS, ghannt chart, plan van aanpak en samenwerkingscontract van vorige week, aan de hand van deze feedback werden verbeterde versies van deze documenten opgesteld.

Hieronder werden de vergaderverslagen van deze week toegevoegd.





Week 3
Deze week volgden we een seminarie over de race strategie, die we vanaf nu verder zullen uitwerken. We proberen nu om de optimale overbrengingsverhouding en optimale massa van onze SSV te berekenen. We trachtten dit analytisch te doen zodat we later de parameters enkel hoeven in te vullen.

Ook hier worden de vergaderverslagen van deze week toegevoegd:



Week 4
Het gedrag van onze auto kunnen we analytisch voorspellen, maar we kunnen het ook gaan simuleren aan de hand van software, de software die wij gaan gebruiken is Matlab met Simulink. Na het seminarie over deze sofware gaan we verder met het berekenen van de optimale overbrengingsverhouding en de optimale massa, aangezien we dit vorige week nog niet hebben kunnen vinden. We beginnen tevens met de simulink case.

De vergaderverslagen van week 4:



Week 5
Onze auto moet natuurlijk ook gebouwd worden, we kunnen hiervoor gebruik maken van het Fablab. Deze week kregen we uitleg over wat het Fablab is en hoe we ervan gebruik kunnen maken voor de bouw van onze wagen. Na het seminarie gaan we verder met ons analytisch model waarmee we de optimale overbrengingsverhouding en de optimale massa willen berekenen. We gaan tevens verder met de simulink case. Er wordt ook gewerkt aan het online procesverslag.

Hieronder werden ook de vergaderverslagen van deze week toegevoegd:



Week 6
Deze week werd er geen seminarie gehouden, wel maakten we sinds vorige week grote vooruitgang op vlak van ons analytisch model. We zijn uiteindelijk toch tot een optimale massa en overbrengingsverhouding. Ook konden we de maximale hoogte van de bal berekenen. We maakten ook grote vooruitgang in de rest van de case, enkel met de bisectiemethode en mathlab hadden we nog enkele problemen. We werken ook een sensitiviteitsanalyse uit voor de temperatuur.

Hieronder werden ook de vergaderverslagen van deze week toegevoegd:



Week 7
Case 1 en de simulink case werden vorige week ingediend, hierop kregen we in week 7 feedback van onze coach. Deze feedback zullen we mee in rekening brengen wanneer we in week 13 een verbeterde versie van onze verslagen binnenbrengen. We beginnen nu ook met een aantal voorbereiding te treffen voor de effectieve bouw van onze wagen, zo beslissen we de vorm en het materiaal en beginnen we aan de technische tekeningen.

Week 8
Deze week legden we allemaal individueel een tussentijdse test af over de SSV case deel 1, de simulink case en technisch tekenen. Deze dinsdag werd er dus geen echte vergadering gehouden.

Paasvakantie
Na week 8 volgde er twee weken paasvakantie, tijdens deze periode kwam Crash Party ook meermaals samen. Hier zijn we echt beginnen met bouwen. De eerste dag overlegden we nog in de voormiddag over een aantal zaken zoals de mogelijkheid van een beschermende kap uit plexiglas over ons zonnepaneel en een stuurinrichting. In de namiddag trokken we dan naar het Fablab. Het frame werd uitgesneden door de lasercutter, samen met stukken voor onze assen door te steken die ons frame op de juiste hoogte zullen brengen om tegen de bal te stoten.

Na deze eerste bouwdag trokken we nadien nog twee andere keren naar het Fablab tijdens de paasvakantie, in die tijd bedachten we een systeem om ons zonnepaneel te beschermen tegen de botsing, en zochten we naar een manier om de hoek van het zonnepaneel verstelbaar te maken. We bedachten een systeem waar het paneel kan steunen op houten latten waarin we gleuven aanbrachten op verschillende hoogtes, zo kunnen we op de dag van de race de beste hoek kiezen. We denken ook na over een systeem waarmee we condensatoren kunnen opladen bij de start van de race, waardoor we deze energie later kunnen gebruiken om onze wagen meer snelheid te geven. Als laatste deel word ook al nagedacht over mogelijke versiering voor onze wagen, zo lieten we twee halve haaien snijden met de lasercutter die we later aan de zijkant kunnen bevestigen.

Hieronder zijn enkele foto's van de SSV op dit moment toegevoegd:



Week 9
Deze week voeren we een botsingsexperiment uitgevoerd op onze SSV, hiervoor word een gewicht opgehangen aan een pendel die tegen de wagen slingert, de impact van de kracht wordt hierbij gemeten. Ook doen we een eerste test met de wagen om te zien of deze vlot rijd. Op dit moment rijd de wagen nog veel te traag, dit komt doordat we een fout hebben gemaakt bij het berekenen van de overbrengingsverhouding, we mogen daarbij de verhoudingen niet optellen maar we moeten ze vermenigvuldigen. We hadden dus per ongeluk een overbrengingsverhouding van 25 op onze SSV in plaats van een van 10. Hiervoor trokken enkele teamleden naar het Fablab om dit recht te zetten. Ook hebben zij met de lasercutter wielen uitgesneden die we op de zijkant kunnen monteren, zodat wanneer de auto tegen de kant rijd deze toch nog verder kan rijden. Als laatste hebben we er ook voor gekozen om geen haaien te monteren op de zijkant van de SSV als versiering, in plaats daarvan zullen we platen in de vorm van een auto op de zijkant zetten.

Week 10
Deze week worden een aantal kleine aanpassingen gedaan aan de auto, zo worden de wielen voor aan de zijkant vastgezet en worden een aantal dingen die los hangen terug op hun plaats gezet. Een tussentijdse foto is ook hier weer toegevoegd. We werken ook verder aan Case 2, waarvoor de deadline deze week vrijdag is.



Week 11
Vorige week dienden we case 2 in, deze week kregen we daarop daarop ook feedback. Deze feedback zullen we de komende weken samen met de feedback op de eerst case en de simulink case verwerken in de uiteindelijke versie van ons verslag. De dealine hiervoor is in week 13. We maken ook nog een paar kleine aanpassingen aan de wagen, zo werken we deze verder af met een laagje verf en doen we een eerste test met onze schakeling die onze auto meer vermogen moet leveren bij de start. Momenteel werkt deze nog niet, en zullen we dus moeten onderzoeken hoe dit komt.

Week 12
Deze week werd er een demo dag gehouden in het atrium, alle teams konden hun wagen voorstellen en er werd gestemd op de mooiste en de meest innovatieve wagen. Crash party haalde hierbij derde plaats in beide categorieën. Hieronder werden ook enkele foto's van de uiteindelijke versie van onze SSV toegevoegd. Volgende week is het normaal gezien race, tenminste als het weer het toelaat. Voorlopig ziet het ernaar uit dat het goed weer zal zijn, maar anders is het volgende week test en word de race in week 14 gehouden.



Week 13
Deze week werd beslist om op dinsdag de SSV race te houden, daarom wouden we maandag de derde versie van onze schakeling met condensatoren testen. Deze condensatoren zouden dan bij aanvang van de race moeten opladen en onze auto een boost moeten geven bij de start, we hadden deze schakeling eerst gesimuleerd maar de vorige twee versies werkten spijtig genoeg nog niet. Ook deze versie leverde ons geen merkbaar verschil, tot overmaat van ramp kwam ons tandwiel ook telkens van de motoras af. Het tandwiel was ondertussen ook al helemaal versleten en eigenlijk hadden we een nieuw nodig, het fablab was echter op dit moment al gesloten. Het idee was dus om een teamlid s'ochtends vroeg naar het fablab te sturen om een nieuw tandwiel te laten 3D printen en dat dan te monteren op de auto als het huidige tandwiel eraf valt.

SSV race
Vandaag was het eindelijk zover, de dag waarop we weten wat al ons werk dit semester heeft opgebracht. We begonnen de dag al meteen met een aantal problemen, het eerste probleem was een redelijk bewolkte lucht, en het ander probleem was de langer dan verwachte wachttijd in het fablab voor het nieuwe tandwiel. De hemel klaarde echter snel op en net voordat Crash party moest rijden kwam Sascha aan met het nieuwe tandwiel, er was echter geen tijd meer om dit te monteren en dus besloten we om het erop te wagen. Spijtig genoeg kwam onze wagen tijdens deze eerste race niet vooruit. Na deze tegenvaller plaatsten we snel een nieuw tandwiel voor de komende twee races. Deze gingen veel beter, we raakten met dit nieuwe tandwiel moeiteloos aan de finishlijn, en slaagden erin om de bal 6,6 cm op de helling te doen rollen. We maakten ook een kleine Montage van het project en de race in het bijzonder.