Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Аеродинамічний велосипед Eta

Канадська команда інженерів AeroVelo розробляє аеродинамічний велосипед Eta і планує встановити новий рекорд швидкості – 140 км/год на турнірі Speed Challenge, який відбудеться у вересні 2014 р. у Батл-Маунтін штату Невада. Нинішній рекорд швидкості (133,8 км/год) було встановлено в минулому році голландською командою студентів з VeloX3 bike Drawing.

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Команда і VeloX3 bike Drawing

Команда AeroVelo вважає, що Eta здатна перевищити швидкість 133,8 км/год і може досягти рівня 140 км за годину. На сьогодні команда AeroVelo включає два доктори наук, магістра та 7 першокласних студентів бакалаврату машинобудування в аерокосмічній галузі.

Члени команди працюють разом над інноваційними проектами і над новаторськими дизайнами та методами будівництва уже протягом 8 років. Творчі інженери AeroVelo вже виконали кілька історичних авіаційних проектів.

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Орнітоптер, Canada

Один з них Орнітоптер Snowbird (2 серпня 2010 р.) – перший в світі успішний літак, що рухається тільки за рахунок сили людини.

Літати як птах – найстаріший авіаційний квест Леонардо да Вінчі та інших великих винахідників, починаючи з ранньої міфології.

В основі проекту використана полегшена конструкція літака, передові ідеї аеродинамічного моделювання, найбільш потужні методи обчислювальної оптимізації, які коли-небудь застосовувалися людиною для польоту.

13 червня 2013 Snowbird виграв турнір «вертольотів Ігоря Сікорського». Чотирьохядерний ротор Атлас «Сніжного птаха» вимірюється 150 футами (45,72 м) в поперечнику, але важить лише 122 фунти (55,34 кг), за рахунок використання передових композитних матеріалів, обчислювальних розвинених методів проектування від Snowbird і багатого творчого мислення та прототипування.

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Команда розробників Eta

Члени групи AeroVelo і Університету Торонто з 2008 року працюють над дуже схожим speedbikes, розширюючи знання і послідовно збільшуючи роботу. Велосипеди команди – це виклик механічних транспортних засобів практичним автомобілям, які були розроблені в першу чергу для американського суспільства. Навіть в орієнтованих конструкціях вони досягли послідовного збільшення швидкості: в ACE – 102 км /год (63,4 милі за годину), в Vortex – 116,9 км/год (72,6 миль/год), в Bluenose – 125,0 км/год (77,7 миль/год).

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Велосипед Синій ніс

Насправді, Eta є вдосконаленням велосипедів Bluenose AeroVelo 2012 року. Рух від дії велосипедиста-пілота в 100 разів менше ніж рух середнього автомобіля, але в перспективі новаторська конструкція дозволить на велосипеді Eta досягти високих швидкостей автомобіля. Все це зводиться до ефективності, яка, насправді, є причиною того, що велосипед називається Eta.

η «Eta» – грецька буква, використовують в техніці як символ ефективності. Обтічне тіло велосипеду Eta плавного контуру, без будь-яких розділових турбулентних вихорів, що дозволяє зменшити аеродинамічні сили приблизно в 20 разів. Коли зменшуються аеродинамічні сили, всі інші маленькі сили у загальному рівнянні збільшуються на відсотки.

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Розташування пілота в Eta

Тертя кочення зменшується за рахунок збільшення гладкості всіх підшипників, опору на спиці колеса і збільшенню ефективності ланцюга. Таким чином, поставлена головна мета – вдосконалити всі фактори, які впливають на збільшення швидкості. Як і в Bluenose, пілот Eta сидітиме в лежачому положенні.

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Структура рами велосипеду Eta

Двоколісний швидкісний велосипед Eta не має вітрового скла. Щоб спостерігати за дорогою у верхній частині велосипеда встановлено невелику відеокамеру. На екрані відображається потужність пілотування, порівняння цільової і фактичної швидкості, пройдена відстань і rpm (англ. Red Hat Package Manager — менеджер пакунків: формат пакунків програмного забезпечення і програма для управління цими пакунками, дозволяє встановлювати, видаляти і оновлювати програмне забезпечення). За показниками лічильників спостерігається поліпшення майже у кожній категорії.

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Принцип роботи велосипеда Eta

Eta – велосипед ручної збірки, діаметр шини збільшено до 66 см, має аеродинамічний дизайн, завдяки якому максимально використовується лише 1 к. с., вихідна максимальна потужність дорівнює потужності мотоцикла.

Збільшення коліс дозволяє зробити зазори міцнішими, обмежує управління керма в досить малих кутах повороту, але тертя кочення значно зменшується. В порівнянні зі своїм попередником Bluenose збільшення швидкості планують досягти завдяки поліпшенню продуктивності приводного ланцюга, зменшенню аеродинамічного опору і сили тертя кочення, а також зниженню ваги велосипеда, за рахунок широкого використання карбону.

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Безщітковий двигун постійного струму

Для створення низького опору кочення і кращої керованості знайдено найкращі у світі шини ручної роботи, тобто максимально задіяні можливості колеса. Для оптимізації аеродинамічного дизайну спиць інженери планують вичавити кожен біт продуктивності.

Структурне проектування провідної конструкції оболонки і рами належить Кальвіну, Томасу і Кемерону. Оболонка розбита навпіл в місці, яке має найменший можливий вплив на аеродинаміку (відразу після точки переходу).

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Eta, внутрішній склад моделі

Раму Eta оптимізовано для найкращих показників потужності і пілотної ергономіки, а також враховані інші фактори, такі як регулювання геометрії рульової системи і різні стилі приводних систем. Зображення нижче показує дві можливі конфігурації: як розкладається структура рами навколо голови пілота і коліс (внизу), і як пілот підключається до проміжного диска над колесом.

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Тест Eta в аеродинамічній трубі

Зовнішню форму з опором більш ніж в 100 разів меншим ніж у самих обтічних автомобілів розроблено з використанням обчислювальної газової динаміки та оптимальних аеродинамічних методів шейпінгу. Розробку корпусу апробовано і протестовано в аеродинамічній трубі.

Марк, Алекс і Пітер ведуть комплексне проектування системи приводу через проміжний диск до колеса. Нижче представлена схема фронтальної втулки – маточини (центральної частини обертової деталі механізму чи машини, що має отвір для посадки на вал або вісь, показує інтеграцію диска колеса з муфтою вільного ходу і осі).

Крім того для ефективної трансмісії слід враховувати довжину і групування ланцюжка, натягача і перемикача коліс. Для забезпечення стратегій швидкості використовують ланцюговий привід з низьким опором підшипників.

Eta на велотрасі
Eta на велотрасі

Трефор і Ніл вдосконалюють колеса і шини. Для зменшення тертя кочення збільшено діаметр гоночної шини, використана краща гума та високий тиск, поліпшено аеродинаміку самого колеса (щоб мінімізувати аеродинамічні втрати потужності, колесо заховано всередині велосипеда, оптимізовано корпус колеса, колісні диски, спиці).

Нижче наведені кількісні похідні зі змінними даними в одній метриці, застосовані для моделювання швидкості пробігу в Батл-Маунтін:
– Р (Pilot power /потужності): зміна 1% = 0,49 км/год;
– Eta_drive (Chain Efficiency – мережа ефективності): зміна 1% = 0,49 км/год;
– CdA (Aerodynamic Drag Area – аеродинамічний опір площини): зміна 1% = 0,28 км/год;
– Crr (Rolling Resistance – тертя кочення): зміна 1% = 0,13 км/год;
– M (Bike Mass) зміна 1% = 0,03 км/год (0,07 км/год, якщо маса прокатування в ободі колеса).

Велосипед сплановано для ламінарного прикордонного шару: повітря гладко обтікає велосипед. Тепер аерокоманда концентруватиметься на вдосконаленні обточування коліс, корпусу колеса і вентиляції опор, вдосконалюються камери бачення. Подальший розвиток піде на розширення екранного меню, включаючи потужність пілота, швидкість цілі проти фактичної швидкості, відстані, курсу і кількості оборотів за хвилину.

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Аеродинамічний велосипед Eta, сувенір

В підготовці пілотів і для ефективного виробництва електроенергії та позиціонування механічних компонентів, для визначення кращих пілотів і отримання максимальної потужності в закритій оболонці використовують лабораторні випробувальні стенди.

Загальний бюджет проекту ETA становить $ 120 000, але розпочато обсяг підвищення через застосування Kickstarter – фінансування творчих проектів за схемою краудфандингу (англ. crowd — «натовп», funding — «фінансування», або спільнокошт—добровільне об’єднання грошей, ресурсів для співпраці). Прихильники можуть вкладати від 5 до 1000 CAD $.

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Велосипед в коконі. Eta

На знак визнання вашого внеску команда AeroVelo надсилає пам’ятні сувеніри, патчі команди, футболки проекту з кресленнями і навіть масштабною моделлю оболонки нового велосипеду. Кампанія закінчується 9 липня.

Аеродинамічний велосипед Eta (140 км/год)
Супершвидкісний велосипед-кокон від AeroVelo

Щороку студентська команда AeroVelo має тільки 4 місяці, щоб побудувати інноваційну модель, яка рухається тільки за рахунок сили людини. З травня команда, працюючи повний робочий день, почала посилене дослідження, проектування та будівництво велосипеду Eta. З метою отримання перемоги у вересні у Батл-Маунтін з середини липня і протягом наступних кількох місяців відбудеться остаточне тестування велосипеду Eta на дорогах.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*