איך בונים רכב פורמולה SAE - פרק שני

קבוצת tauRD ממשיכה לתכנן את רכב הפורמולה SAE הישראלי. החודש התמקדו חברי הקבוצה על תכנון ראשוני של דגם הקונספט

בפרק הקודם הצגנו את הקבוצה והכרנו מעט את מבנה התחרות והתקנון. בחודש האחרון עבדנו על הקונספט הראשוני של הרכב - מימדים כלליים והרכיבים שיקחו חלק בחגיגה. חברי הקבוצה התחלקו לצוותים, וכל צוות קיבל על עצמו להציג את המכלול עליו הוא אחראי, לפרט את החוקים הנוגעים למכלול בתקנון וכן לבדוק מהן השיטות המקובלות בענף לייצור החלק.

בשבועות שאחרי הפרזנטציה של כל הצוותים, ישבנו חברי הקבוצה וחיברנו את המרכיבים מהן נרקח רכב מנצח, לוגם אוקטן 95 (כך מספרים) ונושם אוויר פסגות ארצישראלי. החלטות לווו בתחקיר גדול שעשו כל הצוותים על ההשלכות של הרכיבים שלהם על רכיבים אחרים, נועצנו עם מומחים מתחום האופנועים ועירבנו קבוצות ותיקות בליגת ה-FSAE בחלופות שנבחרו. לאחר הקדמה קצרה זו, הבה נתחילה.

ראשית, מידות כלליות:

בתחרויות בסגנון ג'ימקאנה, כמו זו שהרכב מיועד לה, יש חשיבות עליונה ל-3 מרכיבים: דינמיקת הרכב, היגוי מחודד וחיבור בין הנהג לרכב. כדי שהמכונית תוכל לבצע סללום ולצלוח פניות חדות בקלות, מומלץ לשמור על מספר כללי אצבע: בסיס גלגלים קצר מסייע לרדיוס סיבוב קטן, מרכז כובד נמוך מסייע להפחית גלגול המרכב ומשקל נמוך מסייע לשינוי תנע מהיר ומאפשר הפניה מהירה של הרכב אל תוך הסיבוב. עוד על דינמיקת הרכב ואופן החישוב שלה נדבר בהרחבה בפרק הבא.

ולהלן המידות המתוכננות:

אורך: 220 ס"מ

רוחב: 150 ס"מ

בסיס גלגלים: 165 ס"מ

משקל: 220 ק"ג

חלוקת משקל: 45:55 א'/ק'

מנוע:

המנוע אשר נבחר להיות הלב המניע של הרכב השנה הינו מנוע ה-Yamaha T-MAX, בעל נפח של 530 סמ"ק ובעל תצורה של 2 צילינדרים אופקיים. הבוכנות במנוע נעות, שימו לב, במקביל(!), כאשר בוכנה נוספת מותקנת בכיוון הנגדי ומשמשת לאיזון בלבד. במצבו הסטנדרטי (והמוגבל) מספק המנוע 46 כ"ס ב-6750 סל"ד ו-5.3 קג"מ ב-5250 סל"ד.

אופנוע הטי-מקס זכה להצלחה מסחררת בארץ מאז הושק בשנת 2001 והמנוע השוכן בו, שלא עבר כמעט שינויים ב-14 השנים מאז שווק לראשונה, נחשב לאמין וחזק. הייחוד במנוע הטי-מקס הינה רצועת הכח השטוחה והרחבה, המציגה מומנט דומה למנועים של אופנועי סופר-ספורט, אך אלו יקרים, מסובכים וקיצוניים ממנו.

פרט מעניין וחשוב לציון: קבוצת TAU RD הינה הראשונה בעולם לעשות שימוש במנוע זה ברכב המשתתף בתחרות.

הילוכים:

למנוע הטי-מקס גיר רציף מסוג וריאטור ואנו בחרנו לא להחליפו לגיר הידני המקובל במכוניות מרוץ, אלא לנצל את תכונותיו לטובתנו. היתרונות של הגיר הרציף נובעות מיכולתו לשנות אינסוף יחסי העברה ובכך מאפשרות למנוע להשאר תמיד בתחום רצועת הכח היעילה, כאשר היא נעה בין שיא המומנט ושיא ההספק.

תכונה זו נותנת לרכב כח זמין בכל מהירות ומאפשרת יציאה מהירה מפניות, דבר מאוד חשוב בסוג התחרות בה אנו משתתפים.

 

העברת כח:

הכח יעבור לגלגלים בדרך המקובלת באופנוע, שרשרת. אך כדי לאפשר חלוקת כח משתנה לשני הגלגלים האחוריים, השרשרת תחובר לדיפרנציאל מוגבל-החלקה מתוצרת חברת Drexler האוסטרית, ומשם הכח יחולק ויעבור לגלגלים האחוריים דרך ציריות מתכנון עצמי. הדיפרנציאל של Drexler מיוצר במיוחד לתחרות ה-FSAE והוא מאפשר כוונון של מידת הנעילה והמומנט ממנו הנעילה תפעל.

שלדה

את השלדה מתכננים סטודנטים בעזרת תוכנות מידול תלת-ממדי ואנליזות חוזק על בסיס הידע שרכשו בקורסי המכניקה השונים. על השלדה לעמוד בכל העומסים הפועלים על הרכב במהלך הנסיעה במסלול, ולאפשר לנהג בטיחות מיטבית במקרה של תאונה. לשם כך נדרשים הסטודנטים לעמוד בתקנות מחמירות הנוגעות לסוג הפלדה, לאופן חיבור המוטות ולסגנון הריתוך. את השלדה ברכב הנוכחי נייצר מפלדה שנקראת כרומולי (פלדת 4130), אשר בתכליתה עומדת בתקנות ובעומסים הדרושים אך קלה באופן משמעותי מפלדות אחרות.

 

סעפות:

את סעפות היניקה והפליטה הסטודנטים מתכננים בעצמם, תוך שימוש בידע שלמדו בקורסי זרימה ומעבר חום. לצורך ייצור הסעפות ניעזר בתעשייה הישראלית: את סעפת היניקה נייצר במדפסת תלת-מימד, ואת סעפת הפליטה נייצר בעזרתם האדיבה של רתכים המתמחים במערכות פליטה לרכב. למערכות אלו השפעה רבה על גמישות המנוע והספקו.

 

מתלים:

לרכב 4 מתלים עצמאיים, מסוג עצמות עצה כפולות בעלי מערכת קפיץ ומרסן משולבים ("קוילאובר") המאפשרים כוונון של גובה וקשיחות. המערכת עצמה ואופן החיבור לגלגל ולשלדה דומים מאוד למערכת הנהוגה במכוניות הפורמולה 1 ושואבות את ההשראה מהן. מתלים מסוג זה נפוצים במכוניות פורמולה בגלל אפשרויות הכוונון הרבות שהן מאפשרות לזוויות ההיגוי והגלגל, כמו: קאמבר, קאסטר וטו-אין (Toe In).