Formula Student е международно студентско състезание за проектиране, в което университетски отбори от цял свят разработват, конструират, представят и управляват свои собствени състезателни автомобили. Екипът ELBFLORACE Formula Student на ТУ Дрезден е един от тях. Основан като регистрирано сдружение през 2006 г., около 80 студенти участват активно в проекта всяка година и вече конструират 18-ия си автомобил за сезон 2025/26. То ще се движи изцяло електрически по състезателните писти на Европа. В глобално сравнение резултатите им от години ги поставят в първите 10%. Тези резултати биха били невъзможни без подкрепата на университета и спонсорите от индустрията, включително ACE.

Автомобилът от предишния сезон, EFR17ed05, известен още като "ZoE", тежи само около 168 кг и ускорява от място до 100 км/ч за по-малко от 2,3 секунди през лятото на 2025 г. с четири двигателя с водно охлаждане в главините на колелата с мощност 35 kW всеки, инвертори, разработени във фирмата, и монокок, изработен от подсилена с въглеродни влакна пластмаса (CFRP). За да контролира скоростта на състезателния автомобил, водачът има на разположение педал за ускорение и педал за спирачка. Освен това задвижването се подпомага от няколко самостоятелно разработени контролни устройства, които например следят за приплъзване на гумите или позволяват по-гъвкаво завиване чрез векторно разпределение на въртящия момент.

Дизайн на педала и газови пружини за специални изисквания

В сравнение със стандартния лек автомобил педалите са свързани с автомобила по значително по-различен начин, имат различен ход на педалите и също така отговарят на по-високи изисквания, за да осигурят на водача подходящо изживяване при шофиране. Например трябва да се вземат предвид по-големите вибрации, динамичната реакция на автомобила и възможно най-ниската физическа умора за водача. Двата педала са монтирани на собствени карета, така че позицията им да може да се регулира оптимално за сменящите се водачи.

За да ускори състезателния автомобил, водачът разполага с педал, изработен от CFRP, който е монтиран на 3D принтирана шейна, също изработена от CFRP, за движение по релсите от тръби от CFRP. Точката на въртене на педала се намира на петата на водача под формата на магнитно легиран болт. Въртенето на педала, а оттам и на болта, се определя редундантно чрез два различно конструирани сензора на Хол. Две успоредни промишлени пружини под налягане стабилизират хода на педала и осигуряват на водача допълнително механично съпротивление за удоволствието от карането. Това съпротивление може да се адаптира към обратната връзка с водача. ACE Stoßdämpfer GmbH е основен поддръжник в тази област на конструирането на състезателни автомобили, като в продължение на няколко години спонсорира ELBFLORACE e.V. с индустриални газови пружини GS-10-20-AD-100N и GS-12-20-AD-100N. Контактът с фирмата винаги е лесен, учтив и обогатен с ценна информация, за което екипът е много благодарен.

Компактни, леки машинни елементи за оптимална интеграция

Поради правилата на Формула Студент и свързаните с тях изисквания за безопасност, свободата на проектиране на спирачния педал е ограничена. Съответно педалът, карето и релсата са изработени от алуминиева сплав EN-AW-7075 и само водачите за крака са изработени от CFRP. При натискане на спирачния педал последователно монтиран диафрагмен сензор за сила се задейства до силата, определена от индивидуалната пружина за налягане на газа. състезателният автомобил се спира и енергията се възстановява чрез изходния сигнал на тензодатчика и рекуперацията на четирите електрически двигателя. Механичното спиране се задейства чрез двата главни спирачни цилиндъра за предния и задния спирачен кръг само когато силата на откъсване е превишена и в резултат на това пружината за газово налягане се премества значително.

По-специално, определената сила на вкарване при разтягане на буталния прът и незначителното разстояние до достигането ѝ оправдават използването на газови пружини за отбора ELBFLORACE от Формула Студентска. Това гарантира, че механичният процес на спиране и свързаната с него загуба на енергия започва само при проектираното налягане върху педала. В допълнение към ELBFLORACE, газовите ресори могат да бъдат открити и в автомобилите от Формула Студент на много други отбори. Всички те се възползват от факта, че газовите пружини са компактни и леки в сравнение с други видове пружини. Това им позволява да бъдат използвани в тясната предна част на автомобилите от Формула 1 за моторни спортове.

Благодарение на индивидуалното регулиране на налягането на газа чрез пълнещ вентил и лесната подмяна на цялата пружина, ELBFLORACE е гъвкав, когато става въпрос за модернизиране на педалите. Размерът на газовата пружина не зависи от силата на разтягане и прибиране в рамките на приложението. Газовите пружини на ACE Stoßdämpfer GmbH не изискват поддръжка, а експлоатационният им живот далеч надхвърля периода от един сезон, дори при интензивна употреба.

Газови пружини от леки материали в бъдеще?

В обобщение, ELBFLORACE Formula Student Team TU Dresden e.V. показва как иновативната технология и целенасочените развойни процеси могат да постигнат върхови резултати в студентска среда. С помощта на силно мотивиран екип и използването на най-съвременни материали и технологии всяка година се разработват автомобили, които поставят стандарти по отношение на леката конструкция, технологията на задвижване и техниката на управление. Комбинацията от теоретични знания и практическо приложение не само подготвя оптимално студентите за тяхното професионално бъдеще, но и насърчава технологичния напредък в областта на електрическите и автономните моторни спортове.

С цел по-нататъшно оптимизиране на олекотената конструкция би било желателно ELBFLORACE e.V. да участва в разработването на газови ресори, изработени от леки материали, и в бъдеще да ги внедрява в автомобилите. Постоянната подкрепа и тясното сътрудничество с индустриални партньори като ACE подчертават значението на проекта за образованието и духа на иновациите в университетите по света.