Engineering Experience 4: Design a Small Solar Vehicle/Nl/Team PM5

Team Helios


Dit is de wikipagina van team Helios. Zoals reeds vermeld in de inleiding op de hoofdpagina van het EE4 project is het de bedoeling om een wagentje te ontwerpen dat op zonne-eneregie voortbeweegt. Op het einde van het semester vindt er een race plaats om te bepalen welk team van de hogeschool GroepT het beste wagentje ontworpen heeft.

Teamleden
Prabhjot Kaur

Thys Wouter

Vanooteghem Pieter

Versteden Mart-Joren

Allacker Neil

Bruynseels Stijn

Geyskens Pieter

Hamers Wout

Evolutie van het project
In de subsecties die volgen worden de verschillende delen van het project opgesomd. Op die manier tracht het team een beeld te schetsen van hoe de vooruitgang geboekt wordt en op welk tempo dit gebeurd.

Vergaderingen
In dit onderdeel zijn de wekelijkse vergaderingen terug te vinden die het team onderneemt. Op deze manier kan een buitenstaander niet alleen een blik krijgen op wie waarmee precies bezig is binnen het team maar ook welke afspraken er verder van toepassing zijn.
 * Vergadering 1
 * Vergadering 2
 * Vergadering 3
 * Vergadering 4
 * Vergadering 5
 * Vergadering 6
 * Vergadering 7

Blog
In dit gedeelte volgt een blog die naast de vergaderingen een snelle blik geeft op het reilen en zeilen binnen het team

Week 1 en 2
Deze week zijn we onderverdeeld in teams, vanaf heden weten we dus met wie we in het team zitten. Aangezien het een mengeling is van studenten uit 2 groepen namen we tijd om elkaar te leren kennen. Als je in teams werkt is het belangrijk elkaar toch enigzins te kennen. Nadat we kennis hadden gemaakt was het direct tijd voor de eerste deadline. We moesten 4 documenten indienen tegen het einde van week 2, dus hebben we het werk wat onderverdeeld in kleinere teams. Ook een teamnaam en een logo moest bedacht worden. We zijn op de naam 'Helios' gekomen, dit is de Griekse zonnegod. Dit leek ons een goede naam omdat we namelijk een kleine zonnewagen moeten bouwen. Voor het logo stelde Wouter zich kandidaat en hij heeft eigenhandig ons logo getekend.

Week 3
In week 2 hebben we een seminarie gekregen over overbrengingen van motoren en onze opdracht tegen week 3 is een ideale overbrenginsverhouding te berekenen. Ook kregen we in week 2 ons zonnepaneel en onze motor en hebben we al een U/I-karakteristiek moeten opmaken voor ons zonnepaneel. Met de overbrengingsverhouding hebben we nog wat moeite: Het probleem hierbij is dat we een te grote waarde voor de overbrenginsverhouding uitkomen, de waarde ligt rond de 24, terwijl het in de praktijk rond de 10 moet liggen. De oorzaak hiervan moet nog deze week onderzocht worden, zodat we tegen volgende week drie mogelijke waardes voor de overbrenginsverhoudingen hebben. Deze week hebben we ook al eens nagedacht over het ontwerp van onze zonnewagen. Hier hebben we weer verschillende onderdelen van de wagen verdeeld in kleinere teams zodat we in week 4 alles kunnen samenleggen en kijken hoe we tot de beste zonnewagen kunnen komen.

Week 4
We hebben deze week ontdekt dat de fout bij onze gear ratio ligt aan het feit dat we de stroom gebruikte die het zonnepaneel leverde onder invloed van de lamp maar de waarde die dankzij de zon haalbaar is ligt hoger. Aan de hand van deze gegevens kunnen we tegen volgende meeting de juiste gear ratio berekenen. Deze week zijn we ook begonnen met Simulink, dit is een computerprogramma waarmee we onze zonnewegan aan allerhande tests kunnen onderwerpen. We moeten nu dus onze zonnewagen simuleren op de computer zodat we verschillende factoren kunnen onderzoeken.

Week 5
Deze week hebben we het ontwerp van onze wagen gemaakt en hebben we de belangrijkste beslissingen genomen omtrent de structuur en materialen van het wagentje (zie ontwerpverslag). Ook de juiste gear ratio is nu berekend. Deze week zijn we ook al gevorderd met Simulink. Tegen volgende week vrijdag moeten we nog onze simulink afwerken, het ontwerpverslag schrijven en een sankey-diagram tekenen. Dit zijn dus de drie grote taken die we in week 6 zullen afmaken.

Week 6
Deze week hebben we gewerkt aan de documenten van Case 1, deze moeten vrijdagavond ingediend worden. Ook moeten we een peer assessment invullen. Dit dient om in te schatten of iedereen van de groep evenveel meewerkt aan ons project.

Week 7
Deze week zijn we begonnen met het bouwen van onze zonnewagen. Hiervoor hebben we de benodigde materialen aangekocht. Hiermee kunnen we dan de basis van onze wagen bouwen zodat deze in week 9 af gaat zijn. Ook aan de documenten van Case 2 gaan we beginnen werken deze week.

Week 9

 * dinsdag 26-04: In de voormiddag spraken we af op de parking gelegen tussen groept en de tiensestraat om de test te doen hoe ver ons wagentje van de helling rolde. Verder slaagden we er hier ook in om de rolweerstandscoëfficiënt te bepalen. In de namiddag gingen Mart-Joren, Pieter, Neil en Wouter nogmaals naar fablab terwijl de rest van het team begon aan de andere aspecten van case 2. In Fablab ging het niet zo vlot door afwezigheid van een goede begeleider ter plekke. Er werd afgesproken om de dag daarop terug te gaan aangezien we de bouw deze week nog af willen hebben.


 * woensdag 27-04: In de namiddag gingen Wouter, Pieter V. en Mart-Joren terug naar fablab. Er werd hard doorgewerkt, een volledig nieuw frame werd uit gelaserd, met al de juiste afmetingen. In Solid Edge werd de volledige wagen getekend wat wel wat tijd vraagt. Daarna werd alles in inkscape gezet om het laseren mogelijk te maken. Ook werden er nog extra stukjes in 3D afgeprint om de tandwielen goed te kunnen bevestigen. Er werd ook een constructie getekend om later in plexiglas te laseren en het zonnepaneel mee vast te zetten. Dit konden we nog niet doen omdat er zeer veel volk aan het aanschuiven was voor de Lasercutter. Maar dit gaan we normaal donderdagochtend doen, zodat de wagen afgewerkt kan worden. Omdat we zolang moesten aanschuiven hebben we de wagen ook een kleurtje gegeven.


 * Donderdag 28-04: 's Morgens stonden we als eerste in fablab om het vele volk voor te zijn en konden onmiddellijk onze plexiglazenonderdelen uitsnijden. Hierdoor konden we aan de slag met de motor en konden we de tandwielen monteren. Gezien daar zeer kleine stukjes plexiglas voor nodig waren. Nadat dit gebeurt was werden alle onderdelen stuk voor stuk in elkaar gepuzzeld en vast gelijmd. Met de nodige kleine probleempjes. Nadat ook dit gedaan was konden we aan de constructie beginnen die het zonnepaneel zou ondersteunen. Dit was het moeilijkste werkje van de dag, omdat hier allerlei onvoorziene omstandigheden optraden. Vanaf dat dit gedaan was was de wagen klaar, alleen het zonnepaneel zelf moet nog bevestigd worden. We konden geen echte testrit doen omdat er geen zon te bespeuren viel. Wel deden we een kleine test met de batterij van onze GSM en de wagen reed zoals het moest. Op naar de race!



Week 10
Deze week was het zover, de dag van de race was aangebroken. Dinsdagnamiddag moesten we naar het Martelarenplein gaan om onze wagen te laten racen tegen al de andere teams. Toen we voor de race begon een kleine testrit maakte zag het er goed uit we gingen vooruit, we gingen zelfs snel vooruit. uiteindelijk hebben we de halve finale niet gehaald omdat we een halve seconde te traag waren, wat we natuurlijk wel jammer vonden. We waren wel allemaal blij met onze prestatie.

De race is niet het enigste wat we hebben gedaan, we hebben ook nog verdergewerkt aan Case II. We zijn begonnen aan het marktonderzoek en de belasting van de as is ook al onderzocht geweest. Hieraan moeten we nu de komende weken nog goed doorwerken.

Week 11
- Op de meeting met de coach werd duidelijk dat er nog veel werk te verrichten was tegen vrijdag, dan is er immers de deadline voor case 2. Aan alle taken was wel reeds een begin gelegd maar vanaf dinsdag werd duidelijk dat we de gear ratio van ons team een versnelling hoger moesten schakelen.
 * Dinsdag 10-05:

-Neil en Prabhjot namen de deeltaak van de dimensionering van de aangedreven as op zich. Dit omvatte onder meer de bepaling van maximale afschuifspanning, buiging en torsie in de as. Na enkele foute pogingen keerden we terug naar de coach met enkele vragen en besloten er met die kennis de volgende dag opnieuw aan te werken.

- Wout heeft de deeltaak van het ontwerpverslag op zich genomen. Hij heeft dit gemaakt met aanvullend fotomateriaal van het zonnewagentje. Dit kan je vanaf nu ook bekijken op onze wiki onder de titel 'ontwerpverslag 2'

- Na de berekeningen nog eens door te nemen, is de dimensionering van de as nu af. Prabhjot zal hier een mooi uitgewerkt document van maken dat zal ingescand worden en voor vrijdag wordt geüpload op de wiki. We zullen morgen wel nog eens de coach consulteren om zeker te zijn of de berekeningen nu volledig kloppen.
 * Woensdag 11-05:

- Vandaag hebben Wout, Pieter G en Stijn zich bezig gehouden met alle documenten in orde te maken. Morgenavond moeten alle documenten doorgestuurd of online gezet worden.
 * Donderdag 12-05

Deadline 1
Voor deze deadline moesten volgende documenten ingeleverd worden:
 * WBS
 * Gant Chartt
 * Plan van Aanpak
 * Samenwerkingscontract

Al deze documenten werden op vrijdag 18/02 gepost via toledo, het was echter nog niet mogelijk om deze hier meteen te posten aangezien een gebruiker daar een bepaalde tijd op Wikiversity voor moet aangemeld zijn. De week erna was dit het geval, zodat lezers nu gewoon op de link kunnen klikken van het document dat ze wensen in te kijken.

Materialen
We hebben ervoor gekozen om ons frame uit hout te maken. De reden hiervoor is dat hout zeer licht is, makkelijk te bewerken is, toch stevig is en ook redelijk goedkoop is. Bij andere materialen zoals aluminium zijn er altijd wel nadelen zoals kostprijs, moeilijk te bewerken,... . Hout was volgens ons de beste keuze omdat dit het minste nadelen had. Van alle houtsoorten bleken vurenhout en grenen ons de beste opties. Ze zijn zowel licht, stevig, makkelijk te bewerken, en goedkoop. Welke van de 2 we gaan kiezen hangt af van prijs en beschikbaarheid in de winkel.

Voor de wielen gaan we gebruik maken van kleine cd-rom schijven. Deze hebben standaard een straal van 4 cm maar dit kunnen we nog aanpassen. We hebben voor deze wielen gekozen omdat rubberen wielen teveel wrijving geven op de rubberen weg die we gaan moeten gebruiken. Eventueel kan de straal van de wielen nog aangepast worden met de lasercutter in Fablab.

De assen gaan standaard metalen assen zijn. Deze worden dan met rollagers in het hout bevestigd om de wrijving in te perken.

Vorm
Voor de vorm hebben we gekozen voor een driehoek. Zoals je op bijgevoegde schets kan zien werken we met een T-profiel, op de dwarsbalk gaan we ons zonnepaneel bevestigen, vooraan op deze balk komen 2 kleinere wielen. Achteraan op de andere balk komen 2 grotere wielen en hier wordt ook onze motor op gezet, we werken dus met achterwielaandrijving. Door deze ontwerpkeuze blijft de auto heel laag, wat voor weinig luchtweerstand zorgt, en dus een aerodynamisch voordeel moet opleveren. Het paneel wordt vooraan op een systeem geplaatst zodat dit van 0 tot 90 graden kan variëren. Dit wordt gerealiseerd door een ijzeren staaf te veranderen van positie op het frame. Zo kunnen we het paneel in alle omstandigheden in juiste hoek naar de zon richten om zo een ideaal rendement te behalen. Onderaan worden zowel vooraan als achteraan 2 kleine wieltjes horizontaal bevestigd die tegen het L-profiel moeten rollen. Op die manier blijft ten alle tijden op zijn baan.

Technische Tekening
Er is een technische tekening van het ontwerp van ons SSV gemaakt. De tekeningen werden gemaakt in Solid Edge. De afmetingen zijn nog maar voorlopig en kunnen altijd nog worden aangepast, rekening houdend met het gewicht en de sterkte van het wagentje.



Omdat we de gear ratio nu kennen, zijn de tekeningen nog eens herbekeken. Volgens de berekeningen zullen we een klein tandwieltje op een heel groot tandwiel moeten plaatsen, om plaats te besparen gaan we dus met meerdere tandwielen werken. Omdat er dan meerdere tandwielen op 1 as komen hebben we enkele aanpassingen gedaan aan het frame van ons VCC. Het was eerst de bedoeling alle tandwielen langs één kant van het frame vast te maken. Hieraan zijn enkele nadelen: de tandwielen zouden niet in het midden van de as aangrijpen, maar ergens opzij aan de as, als er meerdere tandwielen op één as komen te staan, komen er ook problemen om de tandwielen allemaal vast te maken aan de zijkant van het frame. De tandwielen zouden ook weg van het frame komen te staan (omdat er nu 2 tandwielen op één as komen) wat ook voor grotere krachten zorgt.

De oplossing is om een gleuf te maken in het midden van het frame (zie tekening)en 2 tandwielen langs de binnenkant van het frame te plaatsen. Op die manier grijpen de tandwielen aan in het midden van de as. De breedte van het frame is ook verdubbeld omwille van de stevigheid, de gleuf zal ons wagentje minder stevig maken.



Door ons bezoek aan het Fablab hebben we ons laten inspireren om nog eens een ander ontwerp te maken voor ons SSV,het basis idee van de T-vorm blijft, ook zal de manier van werken met de tandwielen hetzelfde blijven. Hetgeen wel veranderd is, is dat het frame niet meer uit één massieve blok hout zal bestaan, maar nu met verschillende onderdelen in elkaar zal geplakt worden. Het voordeel hiervan is vooral dat we op die manier al onze onderdelen kunnen laten lasersnijden in het Fablab, dit had met een massieve blok hout niet gegaan om dat de lasercutter maar één centimeter diep kan snijden. Een ander voordeel van met de lasersnijder te werken is ook dat die heel nauwkeurig werkt.

Een laatste kleine aanpassing is dat de T-vorm iets aerodynamischer geworden is, dit bevordert ook de sterkte van het frame.

Op de tekening van het nieuwe ontwerp is het frame te zien, op deze tekening is wel nog geen systeem aangebracht om het zonnepaneel vast te maken, maar dit zal wellicht op dezelfde manier gebeuren als bij het eerste ontwerp.



Ontwerpverslag 2
In ontwerpverslag I kon je al een begin lezen van de constructie van onze zonnewagen. Dit was echter niet nauwkeurig genoeg en ook nog niet definitief. Daarom volgt in het volgende verslag een nauwkeurige beschrijving van hoe we onze wagen hebben gebouwd en waarom we dit net op deze manier hebben gedaan. Het verslag is onderverdeeld in materialen, constructie en vorm.



Documenten
Hier vind je een samenvattende file van alle documenten die we in de oriënterings- en analysefase hebben gemaakt.

Website
via volgende link kan je op onze website gaan kijken naar de promotie van onze zonnewagen!

http://users.groept.be/pi/pieter.geyskens/site