Совсем недавно мы рассказывали о том, "Как мы в Бауманке болид собирали...". Наша команда, участвующая в Formula SAE, международных инженерных соревнованиях студенческих команд по созданию гоночных автомобилей типа «Формула», сконструировала авто с помощью технологий цифрового моделирования, съездила с ним на состязания в Чехию и взяла серебро на международных соревнованиях в Москве. И сейчас мы расскажем все в подробностях.
Ежегодно в нашу команду приходят новые ребята с желанием применять теоретические знания в области машиностроения на практике. Обновленную команду Bauman Racing Team для участия в соревнованиях «Формула Студент» мы сформировали в начале 2016/2017 учебного года. Конечно, у нас остались участники прошлых лет, которые многому научились и способны поделиться опытом с новичками. Таковых в команде — 20 человек. Всегда готовы помочь дельным советом и выпускники. Чтобы попасть в команду, одного желания недостаточно. У нас есть своего рода «квалификационный» отбор. Помимо этого, новые участники Bauman Racing Team обязательно выполняют тестовое задание — изготовить или спроектировать какую-либо деталь в современных инструментах (например, Siemens NX). Тем, кто проходит этот этап, мы готовы показать (или помочь повысить квалификацию), как пользоваться технологиями PLM: например, создавать электронный макет изделия (ЭМИ), чему нас учили партнеры из ЛАНИТ.
Это наша большая команда, а для руководителя Bauman Racing Team Дмитрия Онищенко (в первом ряду справа) — еще и семья. Двое детей на фото — это его сын и дочь.
Ловкость рук и цифровое проектирование
После обновления команды мы приступили к созданию нового болида, который поначалу был не слишком похож не то, что на гоночный автомобиль, но и вообще на средство передвижения.
Объем материалов и количество покупных изделий (болты, гайки, заклепки) было бы сложно спрогнозировать заранее, не будь у нас цифровой модели. Кстати, цифровые технологии позволяют определить множество разных нюансов без необходимости проводить эксперименты: например, можно вычислить совокупную массу пластиковых деталей или массу обмотки проводов, проверить на прочность узлы машины и рычаг подвески, а также узнать, как детали будут себя вести на разных типах дорог.
Спрогнозировать поведение отдельных систем машины нам опять же помогли современные технологии. Мы моделировали реакцию шасси на различные действия пилота, влияние этих действий на двигатель и всю электрическую схему. Без создания цифрового двойника это сделать было бы просто невозможно. Но и созданная нами система не идеальна и требует доработки (почему — вы прочтете дальше).
Конечно, для профессионального спорта потребуется подтвердить цифровые испытания натурными экспериментами, но нам для «Формулы Студент» хватило и этих расчетов.
Если к цифровым технологиям приложить еще и правильный подручный инструмент, то может получиться опытное минипроизводство.
В этом году на построение болида из состояния «заготовка» у нас ушло 7 месяцев. Это на месяц меньше, чем в прошлом году. И это при том, что возможности PLM-системы мы использовали не на все 100%. Еще планируются несколько циклов обучения от ЛАНИТ по модулям управления требованиями и совместной работе, но сейчас не об этом. За основу мы взяли предыдущую версию нашего болида. Оптимизировав некоторые узлы и добавив цифровые расчеты (прочность деталей и конструкций), получится тот самый цифровой двойник нашего нового болида.
Собственно, благодаря этому и удалось сократить срок производства: система позволила создать физический объект в виртуальной среде в единой цифровой платформе. Мы могли видеть работу друг друга и вносить правки на всех этапах создания автомобиля.
И вот наш болид готов отправиться на соревнование «Формула студент» в Чехию — Formula Student Czech Republic.
Осталось утрясти организационные вопросы и сделать то, что всегда откладывается на «потом», — сварить домкрат.
Домкрат нужен для удобства обслуживания автомобиля перед стартом или в очереди. Благодаря ему можно, не прилагая дополнительных усилий, получить доступ к любым частям автомобиля. Конструкция домкрата — полет фантазии будущих инженеров, так как к нему не предъявляются особые требования по нагрузкам и безопасности.
Как только приготовления закончились, мы погрузили свой болид в «техничку» и выдвинулись в Чехию.
Чехия, встречай гостей!
Нас ждали. Организаторы и волонтеры проделали огромную работу, чтобы более 500 членов команд чувствовали себя комфортно с раннего утра и до поздней ночи: подготовили трассу и боксы для проживания участников состязания.
Эти солнечные ребята встречали 37 команд в категории 1С (Польша — 6 команд, Чехия — 6, Германия — 6, Англия — 4, Россия — 3, Греция — 2 и по одной из Турции, Сербии, Франции и Венгрии) и 14 команд в категории 1Е (Германия — 6, Италия, Испания, Португалия, Бельгия, Чехия, Эстония и Финляндия — по одной).
1 — команды с физически существующими машинами, способными самостоятельно двигаться;
2 — команды с физически существующими машинами, которые по тем или иным причинам в рамках соревнований не могут двигаться самостоятельно (например, если не прошли техническую инспекцию или машина банально сломалась до заездов);
3 — команды с концептами машины, которую они построят к следующему сезону, например.
Помимо цифр в обозначении категории есть и буквы:
С — combustion — машины с двигателем внутреннего сгорания;
E — electric — машины соответственно с электродвигателем;
D — driverless — новый класс — машины без водителей. Но таких на состязания в Чехии не было.
Как мы писали в предыдущей статье, уровень подготовки команд и их техническая оснащенность совершенно разные. Все выбирают удобные для них инструменты проектирования (CAD), инструменты расчета (CAE), немногие используют инструменты системного инжиниринга для прогноза поведения машины (1D). Все так или иначе изучают современные инструменты, платформы для совместной работы (PDM), но в связи с очень сжатыми сроками не все готовы тратить драгоценное время на внедрение этих технологий. На своем опыте можем сказать, что внедрение собственными силами — затея невыгодная. Только вместе с партнерами мы смогли преодолеть барьеры (сложность самостоятельного изучения, лень, непонимание целесообразности внедрения) и сэкономить время и нервы наших ребят.
Каким же был для нас этап в Чехии? В первый день все занимались сборкой болидов и подготовкой к технической инспекции, намеченной на следующий день.
Иногда усталость брала верх. Но дело надо было закончить.
Второй день начался с подготовки машин к технической инспекции. Пришлось даже в очереди потолкаться.
Вместе с нами «загорали» ребята из Эстонии и Германии.
Ближе к вечеру мы таки дошли до технической инспекции. Судьи сделали три небольших замечания (и говорить не о чем), которые мы устранили за час.
Отдельно машины проверялись на уровень шума. Вот здесь-то нам домкрат и пригодился:
Тест на шум — один из обязательных этапов технической инспекции. По регламенту машина по паддоку — специальному месту для развертывания моторхоумов команд — должна перемещаться без включенного двигателя, а чтобы ее транспортировать, нужен «быстрый домкрат». Это тестирование можно также смоделировать, используя цифровой двойник. Продукты от CD-Adapco (теперь входит в портфель продуктов Siemens PLM Software) позволяют проводить акустический анализ. Но мы пока до такой степени автоматизации не дошли.
Важный тест — на опрокидывание. Машину на специальном устройстве наклоняют под углом 45 градусов и смотрят наличие протечек в системах. После этого угол наклона увеличивают до 60 градусов, чтобы проверить развесовку и устойчивость машины.
Иногда полезно посмотреть на мир под другим углом.
После завершения технических проверок все стали готовиться к динамическим дисциплинам. Но сначала надо было преодолеть ряд статических испытаний — Design Event, Cost Report и Business Plan Presentation.
Во время Design Event надо доказать судьям, что примененные решения оправданы и лучше, чем у всех других команд. Это задача для инженеров.
И пока технические специалисты обосновывают модернизацию узлов автомобиля, «отдел» маркетинга команды представляет на суд жюри — зачастую профессиональных автопроизводителей — бизнес-план. По условиям конкурса расчеты должны производиться для выпуска тысячи машин, изготовленных с нуля по технологиям, которые применила команда.
Это конкуренты. Но мы так же стояли перед судьями, только настолько были заняты делом, что фото не сделали. Некоторые участники использовали технологии виртуальной реальности. В шлеме судьи выглядят не такими строгими.
После завершения всех технических проверок и статических испытаний начинается самая зрелищная часть соревнований — динамические дисциплины и гонка.
Первый этап — тест на ускорение. Наша машина показывала неплохие результаты: разгон 0-100 км/ч — 4 секунды. Максимальная скорость — 170 км/ч. И это при массе 200 кг. Если сравнивать с BMW M3… Впрочем, лучше один раз увидеть:
С такой поддержкой участники состязаний стремились выжать из авто максимум. Пока на одной трассе ускорялись, на другой — накручивали «восьмерки». Когда обе дисциплины завершились, организаторы сделали перерыв, чтобы выстроить трассу автокросса, который служил пропуском в мир «большого спорта» — гонки на выносливость.
Кстати, пилот нашего болида — тоже студент Бауманки, как того требуют правила Formula SAE, картингист с большим послужным списком. Всем, кто к нам приходит на вакансию пилота, мы предлагаем тест: обгоните наших пилотов — пустим за руль автомобиля.
В гонке на выносливость наш болид показывал отличные времена кругов.
К сожалению, на шестом круге не выдержал шланг системы охлаждения, вода выплеснулась на раскаленный двигатель, выпустив эффектный столб пара, а в отсутствии охлаждения масляная система и весь двигатель начали перегреваться. Результат — мы сошли с трассы. К концу дня определились победители.
В нашем классе победила команда из университета города Брно, Чехия. Мы, к сожалению, остались без наград.
Привет, столица!
С коллегами из чешского Брно мы встретились на Московском этапе «Формулы Студент», который состоялся в конце сентября в столичном Парке Горького. Всего участвовало 10 российских команд и две иностранные — помимо Брно, в Москву приехала команда из Таллина (Эстония). К сожалению, их машины остались на границе, и команды участвовали только в статических дисциплинах.
Первый день соревнований традиционно отводился на техническую инспекцию. Мы вновь проходили техническую инспекцию одними из самых последних. Машины осматривали бывшие участники лучших мировых команд «Формулы Студент» — Delft и GFR. Никто не ожидал, что будет легко. Тем не менее, мы хотя и начали последними, завершили инспекцию одними из первых и стали спокойно готовиться к следующему дню, где нас ждали статические дисциплины, тест на ускорение и автокросс. Из-за особенностей трассы организаторам пришлось отменить «восьмерку».
На следующий день тест на ускорение начался прямо с территории боксов команд, что придало старту особую пикантность и сделало его, по моему мнению, самым эффектным среди всех мероприятий «Формулы Студент». Мы заняли второе место, а в автокроссе — третье. Защита конструкции далась чуть хуже, но благодаря отчету о стоимости третья ступень пьедестала стала нашей.
Финальный день соревнований. Главное мероприятие – гонка на выносливость. Особенностью трассы для этого состязания стала ее длина и конфигурация – всего 200 метров и практически овал, по которому пилотам предстояло нарезать 30 кругов, борясь не столько за лучшее время, сколько со скукой.
Но все получилось с точностью наоборот. Заезд был весьма динамичным, а сход зафиксирован только у команды из Белгорода. Наша машина показала прекрасные результаты на круге. На одном из виражей частью переднего антикрыла автомобиль задел конус: крыло не выдержало и отломилось. Организаторы заметили поломку только через несколько кругов, заезд на вынужденный ремонт и решение маршалов выпустить нас обратно на трассу заняло слишком много времени – целых 50 секунд! Это был еще один пункт в нашу «базу знаний» (Teamcenter), для последующего более детального расчета конструкции антикрыла. Поскольку у нас настроена связь конструкторской модели (NX) с расчетной (Simcenter) нам будет гораздо проще просчитать детально этот узел и учесть эту ошибку при создании следующей машины.
В итоге лидером стала команда Российского университета дружбы народов, мы получили заслуженное серебро, а бронза досталась студентам Московского политехнического университета.
Соревнования позади, и мы снова набираем команду. Совсем скоро начнется работа над новым болидом, а пока ребята учатся, изучают Teamcenter, NX, выполняют тестовые задания и размышляют, как усовершенствовать автомобиль.
Полученный опыт в этих соревнованиях мы можем не просто сохранить в памяти или на бумаге, а можем внести его в нашу платформу, созданную на Teamcenter. Например, мы добавили в электронный макет болида информацию о шланге системы охлаждения (который немного нас подвел). При проектировании следующей машины мы уже не забудем укрепить его, независимо от того, будет ли за эту часть отвечать новый участник команды или наш опытный «боец».
Надеюсь, что мы и дальше будем радовать вас нашими результатами, говорить о нашем опыте изучения новых технологий с помощью наших партнеров и ЛАНИТ в частности и рассказывать о применении этих технологий в боевой практике.
✎ Соавтор текста vsevolod_grigorev
Автор: caporudenko
