Солнечный болид прошёл эволюцию в пяти поколениях
3021 километр от Дарвина до Аделаиды. Это вызов, принять что готовы многие претенденты на победу. Но среди них имеется, как минимум, один, заслуживающий отдельного рассказа.
Это команда, побеждавшая в четырёх последних гонках через австралийский континент и намеренная добиться успеха в пятый раз. Она выстроила всецело новую машину.
Десятое состязание World Solar Challenge пройдёт с 25 по 31 октября 2009 года. В данной известной гонке принимают участие по большей части команды от университетов, вместе с тем — от последовательности компаний, а всего они воображают около 30 государств.
Уже более чем 20 лет World Solar Challenge есть полигоном, на котором инженеры и учёные контролируют самые технологии и свежие идеи в области конструкционных материалов, аэродинамики, шин, тяговых аккумуляторная батарей и, конечно же, солнечных батарей.
И пускай эффект новизны в далеком прошлом прошёл, трансавстралийский вояж так же, как и прежде завлекает внимание публики. А уж с каким нетерпением ожидают старта его участники. Так как они так стараются улучшить, казалось бы, в далеком прошлом отшлифованные и проверенные временем ответа.
Не обращая внимания на очевидную непрактичность чисто гоночных солнцемобилей, устроители соревнования считают, что работа над ними окажет помощь инженерам поменять мир к лучшему (фото World Solar Challenge, иллюстрация Hideki Kimura).
Несколько слов о правилах. Главные ограничения: габариты автомобили, площадь солнечных батарей (о ней мы ещё скажем раздельно) и ёмкость аккумулятора.
Последний наполняется при «избыточном солнце», и на спусках либо при торможении, и после этого оказывает помощь машине разгоняться, или двигаться при появлении облачности. Его ёмкость образовывает 5 киловатт-часов максимум. На старте гонки его возможно один раз всецело зарядить, а дальше — наполнять уже лишь от Солнца, освещающего авто.
Поменять аккумулятор, ясно, запрещено. Лишь если он не отказал. Но в этом случае начисляется штрафное время.
Ханс Толструп (Hans Tholstrup), датский путешественник, авантюрист , предприниматель и изобретатель, есть создателем первого в мире солнечного авто – Quiet Achiever (1982 год), на котором он проехал от Перта до Сиднея за 20 дней (средняя скорость составила 23 км/ч). Позднее как раз Ханс и основал World Solar Challenge, но по окончании четвёртой гонки реализовал права на неё австралийцам. Но он не прекратил интересоваться ею и гостить в различных командах, подготавливающих собственные шедевры к очередному состязанию (фото с сайта wsc.org.au).
Имеется ещё правила, уравнивающие возможности команд. К примеру, вес водителя не должен быть больше 80 килограммов (одно авто ведут, сменяя друг друга, от 2 до 4 гонщиков).
Но во всех аппаратах при помощи балласта компенсируется отличие между фактическим весом водителя и теми самыми 80 килограммами, так что выгадать в силе сопротивления качению (а она зависит от полного веса авто), усадив за руль легковесного гонщика, — ни у кого не окажется. Но правила не запрещают сколь угодно снижать вес самой конструкции, пускай это и сложно.
Снаружи все солнцемобили похожи. Законы эволюции техники диктуют самые оптимальные варианты конструкции. К середине 1990-х совсем сформировался вид таких автомобилей.
Сейчас большая часть соперников выполнены как будто бы по одному замыслу: плоский корпус, похожий на крыло, солнечные панели практически на всей свободной поверхности, каплевидный кокпит пилота, три колеса в обтекателях практически до почвы (два спереди), заднее колесо — ведущее, причём снабжённое электромотором, встроенным прямо в ступицу (прямой привод).
Но это только неспециализированная канва. Создатели солнцемобилей всё время находят кучу тонкостей, в которых смогут отличиться от соперников. В противном случае откуда бы брались победители?
Такие как студенческая команда Nuon Solar Team, созданная в техническом университете Делфта (TU Delft).
Пятая «Нуна» на фоне четырёх предшественниц (на врезке). Лишь при беглом взоре всё тут однообразное.
На деле любой раз все линии корпуса перерисовывались заново. А уж про начинку и сказать нечего (фотографии Nuon Solar Team).
Мы как-то говорили об их солнечном автомобиле Nuna2. А по большому счету голландцы — неоспоримые фавориты в данном виде состязания. Так как студенты из Делфта побеждали в четырёх последних World Solar Challenge.
Другими словами во всех, в которых и учавствовали! Всего с 1987 года трансавстралийских солнечных гонок было совершено девять, но Делфтский университет показался тут лишь в 2001-м, на гонке номер 6.
Тогда стремительнейшим «стопроцентно солнечным» автомобилем в мире стала машина Nuna (выстроившая её команда из Делфта тогда именовалась Alpha Centauri). Nuna (время от времени пишут Nuna1) при пересечении континента развила среднюю скорость 91,81 км/ч, обойдя сильных соперников из Австралии и США.
Протяженность Nuna5 равна 4,82 метра, ширина – 1,76 м, высота – 0,9 м (фотографии Nuon Solar Team).
Следующая гонка World Solar Challenge прошла в 2003 году. Её победила Nuna2 с результатом 97,02 км/ч.
В 2005-м же первой к финишу пришла Nuna3, пробежавшая 3000-километровую расстояние со средней скоростью 102,75 км/ч.
Увидим, средняя скорость в World Solar Challenge считается, исходя из времени, совершённого на дороге. Ночёвки не учитываются. А в ежедневно соревнования автомобили смогут двигаться лишь с 8:00 до 17:00.
Так что Nuna3 применяла 29 минут и 11 часов «чистой гонки», дабы завершить прохождение автострады, но в целом на покорение континента у неё, как и у соперников, ушло пара дней.
В 2007-м победа опять досталась солнечному авто от Nuon Solar Team. Новенькая с иголочки Nuna4 продемонстрировала итог в 90,87 км/ч. Увидим, данный автомобиль всё равняется был идеальнее собственного предшественника. А понижение его средней скорости разъяснялось трансформациями в правилах состязания: регламент сократил допустимую площадь солнечных батарей на 25% — с 8 квадратных метров до 6.
У университета Делфта богатые традиции в области другого транспорта. К примеру, он победил первую гонку машин на топливных элементах.
Да, а на снимке – Nuna4 на трансавстралийском шоссе Stuart Highway, мчится к победе в World Solar Challenge 2007 (фото Nuon Solar Team/flickr.com).
Случился секвестр «светового бюджета» из-за достаточно забавного события. Уже в 2005-м пара команд вывели на старт автомобили, каковые на большом протяжении автострады в ограничение скорости, предписываемое местными правилами (110 км/ч), да и допустимые 130 на вторых участках уже не казались запредельными. Та же Nuna3 кроме того на тестах легко развивала как раз такую скорость.
А ведь гонка идёт в рамках ПДД. Имеется лишь мало исключений. К примеру, при условии отсутствия встречных машин на хайвее солнечным авто дано выезжать на встречную полосу, дабы собрать чуть больше света (тут собственную роль играется расположение солнца и уклон полотна по окончании полудня справа по направлению перемещения, которое в Австралии, как мы знаем, левостороннее).
Потому устроители состязания (права на него принадлежат штату Южная Австралия) сделали вывод, что начальная цель — появление солнечных автомобилей, талантливых двигаться с обычными автомобильными скоростями – достигнута. Сейчас перед участниками нужно поставить другую задачу. В частности: строить столь же стремительные авто при более твёрдых условиях.
Так, дескать, возможно приблизить эру экологически чистых и пригодных для повседневных поездок автомобилей. Про одноместные солнцемобили, плоские как камбала, никак так как не сообщишь — практичный транспорт.
Но не тут-то было. Nuna4 развивала максималку уже в 142 км/ч (по другим сведеньям — 145). Не смотря на то, что площадь батарей сократилась, а их КПД был фактически совершенно верно такой же, как и у «трёшки».
Студенческая команда Делфта «примера 2008-2009» совместно со собственными кураторами-учителями празднует выход в свет Nuna5 (фото Nuon Solar Team).
Так или иначе, но с 2007 года в World Solar Challenge были введены два класса автомобилей. Основной — Challenge. Это тот самый «тяжёлый» класс с новым ограничением на площадь батарей, в котором должны были продолжиться поиски самых идеальных совокупностей.
Тут были введены дополнительные требования к машине, которые связаны с безопасностью.
А ещё показался дополнительный класс Adventure, в котором было покинуто старое ограничение на площадь солнечных панелей — 8 «квадратов» и другие ветхие правила. В 2007-м в этом классе победила японская Tiga, выстроенная в университете города Асия (Ashiya University). Её средняя скорость составила 93,57 км/ч.
Весьма интересно сравнить: победитель первой гонки World Solar Challenge — автомобиль Sunraycer, выстроенный объединёнными упрочнениями компаний Дженерал моторс, AeroVironment и Hughes Aircraft, прошёл известный сейчас маршрут со средней скоростью 66,9 км/ч.
Nuna5 (тройка на кабине пилота – стартовый номер) на фоне предшественницы «четвёрки». Видно, что новая машина чуть-чуть ниже (фото Nuon Solar Team).
В этом году хозяева «Вызова» пошли на предстоящее ужесточение правил. Так, в случае если раньше солнечные машины выступали на сликах со сверхнизким сопротивлением качению, то сейчас регламент предписывает ставить покрышки с рисунком протектора (так увеличивается безопасность), а это неимеетвозможности не сказаться на величине сопротивления. Но, команды это не смущает — у автомобилей по новому регламенту параметры всё равняется легко фантастические.
В последних числахИюня 2009 года Nuon Solar Team официально представила собственное последнее творение — Nuna5. Быть может, самый идеальный солнечный автомобиль в мире и, само собой разумеется, один из основных претендентов на победу в World Solar Challenge 2009.
Опять Nuna4 в гонке 2007 года. Погода далеко не всегда была совершенной (фото Nuon Solar Team/flickr.com).
Глава Nuon Solar Team Рейн ван ден Эйнде (Rein van den Eijnde) говорит: «Мы вправду не можем дождаться, дабы начать водить „Нуну“. В итоге, машина может смотреться впечатляюще, но она создана для победы и сражения. Мы ощущаем себя как команда Формулы-1 и лишь и думаем о гонке.
Электродвижок возможно негромкий, но клянусь, возможно услышать его пульсацию на стартовой решётке».
Машина у умельцев из Делфта вправду вышла на загляденье. Вес Nuna5 образовывает менее 160 килограммов. К примеру, Nuna4 и Nuna3 весили где-то между 190 и 200 кг, и так как считались пёрышками.
Один из студентов, которому предстоит повести Nuna5 в бой, говорит: «Это думается необычным, что я буду руководить машиной, которая весит только приблизительно в два раза больше меня самого. Вряд ли вы когда-нибудь заметите второй таковой лёгкий автомобиль на дорогах».
Nuna3 на протяжении собственной презентации в Голландии. В Австралии эта машина прославилась не только победой в гонке – она первой в истории состязания преодолела отметку в 100 км/ч средней скорости на дистанции более чем 3 тысяч километров, что послужило одним из предлогов для организаторов сократить допустимую площадь солнечных батарей в последующие гонки (фото Nuon Solar Team/Hans-Peter van Velthoven).
Солнечные батареи на Nuna5 поставлены трёхпереходные, на базе арсенида галлия. 2120 фотоэлектрических ячеек покрывают разрешённые правилами 6 «квадратов». КПД этих батарей образовывает 34%.
Это один из самых заметных прорывов — у солнечных элементов на Nuna4 и Nuna3 было 26-27%.
КПД электромотора Nuna5 (он создан, кстати, не в Нидерландах, а в Австралии — в исследовательской организации CSIRO) равен 97% (по некоторым данным, кроме того больше). У Nuna4 и Nuna3 было столько же. Тут принципиальных отличий нет.
Но необходимо подчеркнуть, что у многих массовых электромоторов эффективность лежит в пределах 80-95%.
За сохранение энергии отвечает блок литиево-полимерных батарей весом 25 килограммов (у Nuna3 и Nuna4 таковой блок весил 30 кило). Они оснащены «культурной» совокупностью мониторинга рабочих параметров.
Кузов Nuna5 выстроен около титановой клетки безопасности и складывается из панелей, созданных из углеродного и арамидного волокна.
Шасси кроме этого выполнено из лёгких материалов: рычаги подвески из углеволокна, другие её элементы — из алюминия, алюминиевые же колёса на керамических подшипниках. Передние тормоза оснащены керамическими дисками, заднее колесо ограничивается лишь рекуперативным торможением, в то время, когда встроенный электромотор трудится как генератор.
Число участников трансавстралийской гонки из года в год растёт. Поведать про всех – невозможно, но кто совершенно верно знает – кому улыбнётся успех этой осенью? (фото Nuon Solar Team/flickr.com и с сайтов altfuelsaustralia.wordpress.com, filipinasoul.com)
Весьма интересно кроме этого, что голландский солнцемобиль снабжён беспроводной совокупностью передачи телеметрии: с машиной сопровождения бортовая электроника Nuna5 связывается по каналу Wi-Fi.
Ясно, что собирая урожай со всё тех же шести соток, другими словами с шести квадратных метров, тяжело взять заметно больше электричества, чем соперники. Они так как кроме этого систематично наращивают КПД панелей. Остаётся уменьшать силы сопротивления — аэродинамическую и дорожную составляющие.
Сколь мелка лобовая площадь таких аппаратов — имеете возможность прикинуть сами. Что касается коэффициента обтекаемости кузова, то у Nuna3 он был равен 0,07 (сравните с 0,26-0,36 у простых легковушек). Дальше данный параметр лишь улучшался, не смотря на то, что правильных значений команда не приводит. Но она пишет, что аэродинамическое сопротивление «пятёрки» — на четверть ниже, чем у Nuna4, и что сейчас оно в 12 раз меньше в сравнении с простым автомобилем.
Что касается силы сопротивления качению колёс, то она тут на порядок ниже, чем у простой автомобиля .
Фаворит Nuon Solar Team Рейн ван ден Эйнде уверен, что может всецело доверять каждому участнику команды (фото Nuon Solar Team).
Окажет помощь ли всё это в борьбе с соперниками на автостраде? Так как у самых лучших автомобилей параметры близки. Рейн надеется не только на технику, но и на командный дух. Прохождение расстояния Дарвин-Аделаида — это собственного рода курс выживания.
Команды останавливаются в том месте, где их застают 5 часов вечера, и разбивают палатки около дороги.
Рейн говорит, что в его группе собрались открытые и общительные юные люди, прекрасно трудящиеся между собой. «Грызущие гранит» на различных направлениях (электротехника, космическая техника, энергетика, архитектура, машиностроение и промышленный дизайн), эти 14 энтузиастов всецело прервали собственное обучение практически на год, дабы всё это время посвятить постройке и проектированию Nuna5. Полагаем, машина обязана их как-то отблагодарить.
