Формула SAE
Formula SAE — это студенческий конкурс дизайнеров, организованный SAE International (ранее известной как Общество инженеров автомобильной промышленности, SAE). Соревнования были начаты в 1980 году студенческим отделением SAE Техасского университета в Остине после того, как предыдущие соревнования по асфальтовым гонкам оказались неустойчивыми.
Концепция
[ редактировать ]
Идея Формулы SAE заключается в том, что вымышленная производственная компания заключила контракт со студенческой командой дизайнеров на разработку небольшого в стиле Формулы гоночного автомобиля . Прототип гоночного автомобиля должен быть оценен на предмет его потенциала в качестве серийного автомобиля. Целевой маркетинговой группой гоночного автомобиля являются непрофессиональные гонщики по автокроссу выходного дня . Каждая студенческая команда проектирует, строит и тестирует прототип на основе ряда правил, целью которых является как обеспечение безопасности на трассе (автомобилями управляют сами студенты), так и содействие умному решению проблем. В соревнованиях участвуют двигатели внутреннего сгорания и электрические двигатели, которые в основном различаются только правилами для трансмиссии.
Прототип гоночного автомобиля оценивается на различных соревнованиях. График начисления очков на большинстве соревнований Формулы SAE следующий: [1]
| Статические события | |
|---|---|
| Дизайнерское мероприятие | 150 |
| Мероприятие по анализу затрат и производства | 100 |
| Презентация мероприятия | 75 |
| Динамические события | |
| Событие ускорения | 100 |
| Событие Скидпад | 75 |
| Автокросс | 125 |
| Событие по экономии топлива | 100 |
| Событие на выносливость | 275 |
| Всего возможных баллов | 1,000 |
В дополнение к этим мероприятиям различные спонсоры конкурса вручают награды за выдающиеся дизайнерские достижения. Например, лучшее использование этанольного топлива E-85, инновационное использование электроники, возможность вторичной переработки, устойчивость к ударам, аналитический подход к проектированию и общие динамические характеристики — вот лишь некоторые из доступных наград. В начале соревнований автомобиль проверяется на соответствие правилам в ходе Технического осмотра. Его тормозная способность, устойчивость при опрокидывании и уровень шума проверяются перед тем, как автомобиль будет допущен к участию в динамических соревнованиях (Skidpad, Autocross, Acceleration и Endurance).
Крупные компании, такие как General Motors , Ford и Chrysler , могут нанимать сотрудников, взаимодействующих с более чем 1000 студентами-инженерами. Работая в группах от двух до 30 человек, эти студенты доказали, что способны создать работающий прототип автомобиля. [2]
В число добровольцев, участвующих в оценке дизайна, входят некоторые из самых выдающихся инженеров и консультантов гоночной индустрии, в том числе покойный Кэрролл Смит , Билл Митчелл, Дуг Милликен, Клод Руэль, Джек Олд , Джон ЛеПланте , Рон Торанак и Брайан Кубала .
Сегодня конкурс расширился и включает в себя более 12 мероприятий по всему миру. Например, Formula Student — аналогичное мероприятие, санкционированное SAE в Великобритании, а также Formula SAE Australasia (Formula SAE-A), проходящая в Австралии . Компания Verein Deutscher Ingenieure (VDI) проводит соревнования Formula Student Germany на трассе Хоккенхаймринг .
ответвление под названием Formula Hybrid В 2007 году было открыто . Это похоже на Формулу SAE, за исключением того, что все автомобили должны быть оснащены бензиново-электрическими гибридными силовыми установками. Соревнования проходят на международной гоночной трассе Нью-Гэмпшира . [1]
В 2010 году была открыта программа Formula Student Electric, которая требует от студентов построить полностью электрический гоночный автомобиль.
В 2017 году была открыта Формула Студент без водителя.
Краткое изложение правил
[ редактировать ]Студенческий конкурс
[ редактировать ]Формула SAE имеет относительно мало ограничений производительности. Команда должна состоять исключительно из активных студентов колледжей (включая водителей), что накладывает очевидные ограничения на доступное рабочее время, набор навыков, опыт и ставит уникальные задачи, с которыми профессиональные гоночные команды не сталкиваются при наличии оплачиваемого и квалифицированного персонала. Это ограничение означает, что остальные правила могут быть гораздо менее строгими, чем в большинстве профессиональных сериалов.
Студентам разрешено получать советы и критику от профессиональных инженеров или преподавателей, но весь дизайн автомобиля должен быть выполнен самими студентами. Студенты также несут единоличную ответственность за сбор средств, хотя большинство успешных команд основаны на учебных программах и имеют бюджеты, спонсируемые университетами. Кроме того, система начисления очков организована таким образом, что несколько стратегий могут привести к успеху. Это приводит к большому разнообразию автомобилей, что является редкостью в мире автоспорта.
Двигатель (соревнование IC)
[ редактировать ]Двигатель должен быть четырехтактным , поршневым с циклом Отто и рабочим объемом не более 710 куб.см. должен быть установлен воздушный ограничитель круглого сечения После дроссельной заслонки и перед любым компрессором диаметром не более 20 мм для бензиновых двигателей с наддувом или без наддува или 19 мм для двигателей, работающих на этаноле. Рестриктор удерживает мощность ниже 100 л.с. в подавляющем большинстве автомобилей FSAE. серийные четырехцилиндровые двигатели для спортивных мотоциклов Чаще всего используются объемом 600 куб.см из-за их доступности и объема. Тем не менее, есть много команд, которые используют меньшие по размеру V-образные двухцилиндровые и одноцилиндровые двигатели, главным образом из-за их экономии веса и преимуществ упаковки. Очень редко команды создают двигатель с нуля, немногие примеры включают , разработанный Университетом Западного Вашингтона двигатель V8 объемом 554 куб.см в 2001 году, двигатель «WATTARD» Мельбурнского университета в 2003–2004 годах и V-образный твин Университета Окленда .
Электрическая трансмиссия (EV Competition)
[ редактировать ]
Аккумулятор не должен иметь напряжение более 600В, но не имеет ограничения по емкости. На соревнованиях установлен счетчик электроэнергии, обеспечивающий потребление не более 80 кВт. Большинство команд предпочитают использовать литий-ионные элементы, но также разрешены как свинцово-кислотные элементы, так и другие устройства хранения энергии, такие как конденсаторы - это объясняет, почему обычно упоминаемый аккумуляторный блок в этом соревновании называется аккумулятором . Необходимо контролировать напряжение и температуру элементов и подключать отдельные элементы с помощью плавких вставок. Эти проблемы заставляют многие (особенно молодые) команды использовать предварительно сконфигурированные модули ячеек, которые соединяются вместе в аккумуляторном корпусе. Организаторы соревнований пытаются подготовить команды к техническому осмотру электромобилей на соревнованиях, предлагая командам заполнить форму электробезопасности (ESF) перед соревнованием — в этой форме описываются многие детали, используемые в системе высокого напряжения, а также проектные решения, которые принимает команда.
Приостановка
[ редактировать ]Подвеска не имеет ограничений, за исключением правил техники безопасности и требования общего хода колес 50 мм. Большинство команд выбирают независимую подвеску всех четырех колес , почти всегда двухрычажную . Активная подвеска является законной.
Аэродинамика
[ редактировать ]Сложные аэродинамические пакеты, хотя и не обязательные для участия в соревнованиях, распространены среди самых быстрых команд на соревнованиях. Поскольку низкие скорости соревнований FSAE редко превышают 60 миль в час (97 км/ч), конструкции должны быть тщательно обоснованы на этапе оценки конструкции посредством испытаний в аэродинамической трубе , вычислительной гидродинамики и испытаний на трассе. Аэродинамические устройства регулируются по максимальному размеру, а аэродинамические устройства с приводом запрещены.
Масса
[ редактировать ]Ограничений по весу нет. Вес среднего автомобиля Формулы SAE, участвующего в соревнованиях, обычно не превышает 440 фунтов (200 кг) в гоночной комплектации. Однако отсутствие регулирования веса в сочетании с несколько фиксированным потолком мощности побуждает команды применять инновационные стратегии снижения веса, такие как использование композитных материалов, сложные и дорогостоящие проекты механической обработки, а также быстрое прототипирование . В 2009 году в соревнованиях на выносливость за экономию топлива было присвоено 100 из 400 очков выносливости вместо 50. Это изменение правил обозначило тенденцию к уменьшению размеров двигателя в попытке снизить вес и повысить экономию топлива. Несколько ведущих команд перешли с мощных четырехцилиндровых автомобилей на меньшие одно- или двухцилиндровые двигатели, которые, хотя обычно и производят гораздо меньшую мощность, позволяют снизить вес на 75 фунтов (34 кг) или более, а также обеспечить гораздо лучшую экономию топлива. Если легкий одноцилиндровый автомобиль может поддерживать разумную скорость в гонках на выносливость, он часто может компенсировать очки, потерянные в общем времени по сравнению с более тяжелыми и мощными автомобилями, за счет исключительного показателя экономии топлива.
- Пример: на соревнованиях на выносливость Formula SAE West 2009 года участники, занявшие третье место, Рочестерский технологический институт, преодолели дистанцию на выносливость на своей четырехцилиндровой машине за 22 минуты 45 секунд, а занявшие четвертое место из Университета штата Орегон финишировали за 22 минуты 47 секунд. секунды на их одноцилиндровой машине; это дало RIT 290,6 из 300 очков за гоночную часть соревнований и 289,2 балла OSU. Тем не менее, OSU использовал наименьшее количество топлива среди всех автомобилей (0,671 галлона США (2,54 л) или 20,3 миль на галлон США (0,116 л/км) за всю гонку на выносливость) и получил полные 100 баллов за экономию топлива, в то время как RIT использовал 1,163 галлона США (4,40 л) (11,75 миль на галлон США (0,2002 л/км)) и, таким образом, получил только 23,9 из доступных баллов. RIT выиграл общее соревнование, опередив OSU всего на 8,9 очков, набрав немного лучший результат во всех других динамичных соревнованиях. [3]
Безопасность
[ редактировать ]Большинство правил касаются безопасности. Автомобили должны иметь два стальных обруча заданной толщины и сплава независимо от состава остальной части шасси. В носу должен быть глушитель удара , и данные испытаний на удар этого глушителя должны быть представлены до соревнований. Автомобили также должны иметь два контура гидравлического тормоза, полноценные пятиточечные гоночные ремни безопасности и должны соответствовать геометрическим шаблонам расположения водителя в кабине для всех участвующих гонщиков. Тесты на наклон гарантируют, что жидкости не выльются из автомобиля при прохождении крутых поворотов, а также не должно быть прямой видимости между водителем и топливопроводами, охлаждающей жидкостью или масляными магистралями. Электромобили также оснащены цепью отключения , которая представляет собой физический электрический путь, по которому проходит ток, замыкая главные контакторы транспортного средства. Все кнопки, переключатели и цепи безопасности являются частью схемы отключения, поэтому их удаление должно сделать физически невозможным наличие высокого напряжения вне аккумулятора.
История
[ редактировать ]
прошла единственная SAE Mini-Indy В 1979 году в Хьюстонском университете . Задуманный доктором Куртом М. Маршеком , конкурс был вдохновлен статьей с практическими рекомендациями, опубликованной в журнале «Популярная механика» , о небольшом автомобиле в стиле «Инди », сделанном из дерева и оснащенном пятисильным двигателем Briggs и Двигатель Стрэттон . Используя соревнования Mini Baja в качестве ориентира, студенты-инженеры должны были спроектировать и построить небольшие автомобили в стиле «Инди», используя тот же стандартный двигатель, который использовался в статье «Популярная механика» . Тринадцать школ приняли участие и одиннадцать соревновались. Техасский университет в Эль-Пасо под руководством главного руководителя выиграл общий конкурс.
Хотя доктор Уильям Шаптон (который недавно покинул Университет Цинциннати , чтобы поступить в Мичиганский технологический университет ) выдвинул идею проведения подобного соревнования в 1980 году, никто не выступил за организацию еще одного Мини-Инди.
В 1980 году, когда члены нового студенческого отделения SAE в Техасском университете (Остин) узнали, что Mini-Indy умер, они разработали концепцию нового межвузовского студенческого конкурса инженерных проектов, который позволит студентам применить то, что они изучают. в классе к сложной, реальной задаче инженерного проектирования: проектированию и разработке гоночного автомобиля. Члены студенческого отделения UT SAE Роберт Эдвардс и Джон Теллкамп провели дискуссию среди членов UT SAE и предложили провести конкурс, который будет включать в себя проектирование и постройку гоночного автомобиля по образцу гоночной серии начального уровня SCCA Formula 440, которая была популярна в то время. Профессор Мэтьюз придумал название «Формула SAE», следуя формату Формулы А и Формулы Vee, но подчеркивая, что этот новый гоночный автомобиль был соревнованием инженеров, а не соревнованием пилотов. Школы собирались после окончания учебного года, чтобы соревноваться и определять, кто построил лучшую машину. Эдвардс, Теллкамп и другие студенты SAE UT Джо Грин, Дик Мортон, Майк Бест и Карл Моррис разработали свод правил безопасности и конкуренции и представили их членам студенческого отделения SAE и консультанту факультета SAE UT профессору Рону Мэтьюзу. Затем профессор Мэтьюз связался с Бобом Сехлером из отдела по связям с образованием SAE в штаб-квартире SAE и попросил у него разрешения как на учреждение нового межвузовского студенческого конкурса инженерных проектов, так и на проведение первых соревнований Формулы SAE летом 1981 года, и он согласился. Недавно сформированное отделение UT SAE, состоящее в основном из энтузиастов автомобилей и мотоциклов, получивших инженерные степени, в том числе некоторых, оставивших карьеру в областях, для которых рынок труда практически исчез из-за экономического спада в начале 1980-х годов, в том числе некоторых опытных автомехаников, приняли и приняли эту концепцию, плохо представляя, во что они ввязываются. Сотрудники студенческого отделения SAE Майк Бест, Карл Моррис и Сильвия Обрегон вместе с доктором Мэтьюзом начали планировать и организовывать мероприятие, которое состоится в следующем году.
Здесь важно отметить, что Formula SAE НЕ была простым переименованием соревнований Mini-Indy, а представляла собой совершенно новое межвузовское студенческое соревнование по инженерному проектированию. В отличие от всех предыдущих студенческих гонок/конкурсов дизайна, санкционированных SAE, включая Mini-Indy, правила Формулы SAE оставляли выбор двигателя на усмотрение команды разработчиков при условии, что использовался 4-тактный двигатель с впускным ограничителем диаметром один дюйм. (Действующие правила Формулы SAE позволяют командам использовать 4-тактные двигатели объемом до 710 куб.см с меньшим ограничителем.) Кроме того, в отличие от всех предыдущих студенческих гонок/конкурсов дизайна, санкционированных SAE, включая Mini-Indy, модификации двигателей были разрешены и поощряется. Первое соревнование Формулы SAE было проведено на стоянке бейсбольного поля UT (поле Диш-Фолк) в кампусе Техасского университета в выходные, посвященные Дню памяти в 1981 году. В состав судей входили легендарный инженер/владелец/водитель гоночных автомобилей и чемпион Indy 500 Джим Зал. В то время как внезапный ливень в Техасе заставил всех броситься в укрытие прямо перед соревнованиями на выносливость в тот день, погода не смогла испортить настроение студентам, судьям и зрителям, и родилась Формула SAE. Техасский университет продолжал проводить мероприятие с 1982 по 1984 год, поскольку популярность и количество участников росли. В последующие годы UT перенесла соревнования Формулы SAE на другие зоны парковки, которые включали перепады высот и фартуки на подъездных дорогах, что вынудило использовать работающую подвеску. Мероприятие стало международным в 1982 году с участием команды Universidad La Salle из Мехико. Существенными изменениями в правилах 1982 года были: 1) ограничение рабочего объема в 600 куб.см (300 куб.см для Ванкеля), но правило ограничителя диаметра в 1 дюйм было сохранено, 2) требование независимой подвески на 4 колеса (у Mini-Indy не было любые правила подвески), и 3) добавление временного класса автомобилей «B&S», которые изначально были разработаны для Mini-Baja, должны были сохранить двигатель Briggs & Stratton мощностью 8 л.с. и не должны были соответствовать требованиям четырехколесного двигателя. независимое правило приостановки. Формула SAE продолжала оставаться международным соревнованием, когда вернулась команда Университета Ла Саль. Поскольку единственными ограничениями двигателя были ограничение рабочего объема в 600 куб.см и максимальный диаметр впускного отверстия в 1 дюйм, творчество процветало. Также в 1983 году временный класс B&S был ликвидирован, Техасский университет в Остине представил первый композитный автомобиль Формулы SAE, а Университет Маркетта представил первый двигатель с турбонаддувом. Правила разрешали болиду Формулы SAE участвовать в соревнованиях в течение двух лет в знак признания усилий, необходимых для создания и тестирования качественного автомобиля. Это также позволило студентам получить опыт реинжиниринга и улучшения элементов дизайна, которые не работали. Правила 1984 года прямо разрешали использование турбокомпрессоров, нагнетателей и использования закиси азота, но двигатель должен был дышать через выходное отверстие диаметром 25,4 мм в отливке карбюратора (1984 год был задолго до электронного впрыска топлива). Ограничители впуска двигателя были позже ужесточены, поскольку автомобили с каждым годом становились быстрее, поскольку знания передавались внутри команд и между ними. Кроме того, было обнародовано правило колесной базы 65–100 дюймов, а также правило, требующее, чтобы все автомобили имели «кузов, напоминающий болид формулы». В 1984 году поле Формулы SAE выросло до одиннадцати автомобилей, поэтому Техасский университет в Остине решил, что соревнование достаточно созрело, чтобы можно было безопасно передать его другим хозяевам.
До 1984 года соревнования проводились в Техасском университете в Остине. В 1985 году соревнования проводились в Техасском университете в Арлингтоне . Там доктор Роберт Вудс под руководством комитета по студенческой деятельности SAE изменил концепцию соревнований с той, в которой студенты строили чисто гоночный автомобиль, на ту, которая отражала соревнования SAE Mini-Baja, где они должны были проектировать и строить автомобиль ограниченного серийного производства.
Соревнования проводились компанией General Motors в 1991 году, Ford Motor Co. в 1992 году и Chrysler Corp. в 1993 году. После соревнований 1992 года все трое сформировали консорциум для управления Формулой SAE.
По окончании конкурса 2008 года консорциум прекратил свое существование. В настоящее время мероприятие финансируется SAE за счет спонсорства и пожертвований компаний, а также вступительных взносов команд.
Победители
[ редактировать ]См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Боб Вудс, Правила Формулы SAE 1996 г. , (Уоррендейл, Пенсильвания): Образовательные отношения SAE International, кроме того, победителями стали студенты Технологического института Чиуауа из Мексики, с. 4.
- ^ Дин Кейс, Студенческие таланты, Разработка гоночных автомобилей , Том. 5 № 3 (Англия): с. 35
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2011 г. Проверено 31 марта 2010 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
- Басс, Эдвард А., Ларри М. Бенделе и Скотт Т. МакБрум (1990), «Конкурс студенческих проектов Formula SAE 1989 года», SAE Paper 900840, doi: 10.4271/900840.
- Беккель, Стивен А., Сильвия Обрегон и Рональд Д. Мэтьюз (1982), «Национальные межвузовские соревнования по формуле SAE 1982 года», документ SAE 821093, doi: 10.4271/821093.
- Мэтьюз, Рональд Д., Ричард К. Мортон и Билли Х. Вуд (1983), «Соревнования чемпионата Формулы SAE 1983 года», SAE Paper 831390, 1983, doi: 10.4271/831390.
- Мэтьюз, Рональд Д., Дэн Вустер, Билли Вуд и Тим Райан (1984), «Межвузовские соревнования Формулы SAE 1984 года», SAE Paper 841163, doi: 10.4271/841163.
Внешние ссылки
[ редактировать ]