FS ehk tudengivormel on üha rohkem kuulsust koguv ettevõtmine, mis on inseneridele suurepäraseks tuleprooviks ja kasvulavaks – helgemad pead on jõudnud maailmatasemel ettevõtetesse. Möödunud hooaeg oli Eesti meeskonnale väga edukas – usutlesime nende kaptenit Georg Kõivumäge.
Tudengivormeli sari sai alguse 80ndatel USA-s, kui General Motorsil oli puudus pädevatest inseneridest. Sarja mõte on anda tudengitele koolis õpitud teooriale praktiline väljund ja läbi selle tulevasi insenere paremini tööturuks ette valmistada.
Georgil on FS-is käsil viies hooaeg: esimesed kaks aastat oli ta vedrustuse meeskonna liige, siis vedrustuse meeskonna kapten ja nüüd teist aastat meeskonna kapten.
Kuidas näevad välja võistlused, palju on konkurente, kes on kõige kõvemad käpad? Millised on olulisemad reeglid, et võistlejaid samal tasemel hoida?
Hooaeg algab sügisel auto projekteerimisega: analüüsitakse eelmise auto tugevusi ja nõrkusi ning pannakse selle põhjal kokku uue auto kontseptsioon. Meie meeskonnas peab auto CAD-mudelina valmis olema 1. detsembril, sest siis lähevad monokokk-kere vormid töösse. Detsembris teeme jooniseid ja anname detailidele enne tootmist viimast lihvi.
1. märtsiks peab auto olema ratastel ja 1. aprillil sõitma. Kuna iga vormel on eraldi prototüüp, siis alguses kulub hulgaliselt testkilomeetreid, enne kui masina töökindlaks saame. Aerodünaamikapakett jõuab auto külge 1. mail, pärast mida hakkame seadet tegema, et ringiajalt sekundeid kärpida.
Euroopa võistlused, kus me käime, on juulis ja augustis, USA-s ja Austraalias kevadel ja Jaapanis sügisel. Väljaspool Euroopat on elektrivormelite arendus veel lapsekingades ja seepärast pole meeskond viimasel ajal USA võistlustel käinud. Bensiinimootoriga vormelitega käidi teisel pool Atlandi korduvalt.
Kuna tegu on tootearendusvõistlusega, siis lisaks sõidualadele on võistlustel ka staatilised alad. Staatikute alla kuuluvad disainikaitsmine, kuluaruanne ja äriplaani loomine. Disainikaitsmisel tuleb autotööstuse tippinseneridele põhjendada, miks just meie auto tehnilised lahendused kõige paremad on. Võttis muigele küll, kui Ferrari kerede insener kiitis Itaalia võistlusel meie auto keredisaini ja kvaliteeti.
Kuluaruandes peab üles loetlema kõik auto külge minevad detailid ja osa neist ka hinnastama. Äriplaanis tuleb luua fiktiivne ettevõte, mis oleks vormeliga kuidagi seotud. See on inseneride jaoks kõige tüütum, aga samas ka loovam ala. Koostatud on äriplaane võidusõiduakadeemiast kuni hotellimööblini.
Sõidualasid on neli: kiirendus, kaheksasõit, kvalifikatsioon ja kestvussõit. Kiirendus on 75 meetrit sirgjoones, kaheksasõidus on väikesel ringil vaja mõlemat pidi ringitada, kvalifikatsioonis tuleb üks ring maksimaalse hooga sõita. Kvalifikatsiooniga määratakse kestvussõidu stardijärjekord, sest rajal sõidetakse ühekaupa, kestvussõidu pikkus on 22 kilomeetrit ja keskel on juhivahetus.
Maailmaedetabelis on hetkel 203 elektrivormeli meeskonda ja me oleme viiendal kohal, seega võib öelda, et me olemegi ühed kõvemad käpad. Väga tugevad meeskonnad on Stuttgarti, Zürichi, Müncheni, Karlsruhe ja Dresdeni tehnikaülikoolidest.
Reeglite poolest on sari väga lahtine, põhiliselt on need seotud turvalisuse tagamisega.
Mitmes versioon ja edasiarendus teil praegusest vormelist on ning millised on selle tehnilised näitajad? Kas on mingeid lahendusi, mille osas eestlased on pioneerid?
FEST21 on meeskonna 14. vormel ja 9. elektrivormel. See on erandlik auto, sest reeglite poolest võib ühe vormeliga sõita ühe hooaja, aga kuna 2020. aastal võistlusi ei toimunud, siis saime kere ja akupaki 2021. hooaega üle kanda. Muu auto küljes olev tehnika siiski muutus.
Praegune versioon on nelikveoline elektrivormel, millel iga ratta jaoks eraldi elektriajam võimsusega 35kW. Koguvõimsus on reeglitega piiratud 80 kW peale, rattast mõõdetuna on maksimaalselt 1140 Nm pöördemomenti. Iga mootorit kontrollitakse juhtimissüsteemiga iseseisvalt vastavalt juhi sisenditele ja auto erisuunalistele kiirendustele ning kiirustele.
Mass on 178 kg, kasutuses ohtralt süsinikkiudu alatest monokokk-kerest ja aeropaketist kuni õõtshoobade ja velgedeni välja. Vedrustus on ees- ja tagasillal topeltõõtshoobadega, tagasillal on kasutusel nookurid ja stabilisaatorvarras. Amortisaatorid on Öhlinsilt.
Isearendatud ja -toodetud planetaarülekanne on paigutatud isearendatud nurgakoostu koos viieteljelises freesipingis valmistatud käänmikuga. Pidurisüsteemis on ISR-i peasilindrid ja isearendatud ning toodetud sadulad. Aeropakett toodab 55 km/h juures 500 N surujõudu ja 120 km/h juures juba nii palju negatiivset tõstejõudu, et võiks ka laes sõita. Isearendatud aku on 600 V pingega ja 7,2 kWh mahutavusega, kogu auto peal on 19 isearendatud trükkplaati.
On kaks asja, mida ühelgi teisel meeskonnal pole kohanud. Üks on isearendatud maakiirusmõõtja. Nö otse riiulilt 25 000€ maksva sensori oleme ise välja arendanud ~3000€ eelarvega. Maakiirusmõõtjat on vaja mootorite juhtimissüsteemi jaoks. Sellega saab auto reaalse kiiruse ja tuvastada rataste läbi libisemist. Lisaks annab sensor auto külgkiiruse, läbi mille on võimalik arvutada auto siirdenurk, mis on samuti tähtis sisend juhtimissüsteemile.
Teine lahendus on mootorite kontrolleri paigutus. Kontrolleriks kasutame AMK ostutoodet, aga tehase alumiiniumkorpuse asemel on iseprojekteeritud süsinikkorpus. Kontrolleri trükkplaadid on paigutatud ümber akupaki niimoodi, et rasked inverterplaadid on all ja kerged madalpinge plaadid peal. See lahendus aitas massikeset 28 mm võrra madalamale tuua, aga samas oli kompaktsem kui tootja lahendus.
Mis seisus te hooaega alustasite – mis olid eelnevalt tuvastatud kitsaskohad, mida oli plaanis kõrvaldama asuda? Kas sellest oli ka kasu? Tagantjärele tarkusena – kas oli ka midagi, millele poleks aega ja ressursse üldse kulutama pidanud?
Peamised eesmärgid olid parandada pidurite töökindlust, aerodünaamikapaketi toimimist kurvis suuremate kaldenurkade juures ja vähendada ootamatult tekkivat alajuhitavust. Nagu mainitud, siis kere ja akupakk jäid samaks, mis piirasid tugevalt vedrustuse geomeetria ja aeropaketi projekteerimist.
Kõige tähtsam oli pidurid töökindlaks saada ja see õnnestus. FEST20 oli esimene auto, millel oli täiesti uus nurgakoost, kuhu ostutoode enam ära ei mahtunud. See oli ka ajend enda projekteeritud süsteemi loomiseks.
Esimene vasikas läheb ikka aia taha ja nii oli probleeme ka esimeste omaarendatud pidurisadulate temperatuuridega. Puudulik jahutus ja väga optimeeritud massiga detail viis tihendite enneaegsele purunemisele. Lahenduseks oli sadulate geomeetria tugevdamine ja jahutuse projekteerimine. Pisut sai ka üle pingutatud, sest projekteerisime sadulatele õhku suunavad kollektorid, mida tegelikult vaja ei läinud.
Aeropaketi ja vedrustuse geomeetria täiustamiseks sai kogutud hulgaliselt testandmeid ja suurendatud teadmistepagasit. Kuigi probleeme sai vähendatud, oli nende parandamiseks vaja kere geomeetriat muuta, mida ei olnud võimalik teha.
Kuidas hooaeg lõppes ja kas jäite rahule? Mis järgmiseks hooajaks arendust vajab ja millest tingitult?
Hooajaga jäime väga rahule, FS Easteril (Ungari) üldarvestuses 1. koht, Austrias üldarvestuses 3. koht, FS Eastil (Ungari) üldarvestuses 6. koht, Itaalias üldarvestuses 1. koht. Hooaja lõpus saime veel kirsiks tordil maailmaedetabeli 5. koha 203 meeskonna seast. Auto kestis ka hooaja lõpuni ära, kuigi töökindlus (täpsemalt selle puudumine) pakkus närvikõdi igal võistlusel.
Tudengivormelis on väga tähtis kõik sõidualad lõpetada, sest muidu võib heaga esikümnest suu puhtaks pühkida. See on ka põhjus, miks peame FEST22 juures parandama elektroonika töökindlust. Tänu sellele, et valmistame uue kere, on vedrustuse geomeetrias tehtud muudatusi ja esisilda tagasi lisatud stabilisaator.
Aerodünaamikapaketti tuleb täiesti uus difuusor, uus sidepod ja uus esitiib. Hetkel tehtud voolavusanalüüsid näitavad kurviolukorras pea 50/50% surujõu balanssi esi- ja tagateljele. Lisaks arendame edasi mootorite juhtimissüsteemi, et auto oleks energiaefektiivsem. Praegu oleme piiranud kestvussõidul pöördemomenti, et energiaga sõidu lõpuni välja tuleks. Efektiivsema autoga ei oleks vaja piirata ja suudaks parema tulemuse teha.
Kuidas teil talentidega on – kas pigem puudus või üleküllus?
Oma meeskonda täiendame me igal sügisel ja võib öelda, et abikätest puudust ei ole. Tudengivormeli projektist on kasu ka, see pole vaid oma lõbuks ehitamine – siit on tuule tiibadesse saanud väga mitmed pädevad insenerid, kes nüüdseks maailmatasemel ettevõtetes töötavad või neid lausa ise asutavad.
Kasvõi Koenigseggis töötab mitu tudengivormeli taustaga Eesti inseneri – detaile liialt jagada ei tohi, kuid nad on täitnud nii Agera, Regera kui Jesko juures väga olulisi rolle ja vastutanud väga oluliste sõlmede eest. Toyota Gazoo Racingus Rovanperä võidusõiduinsenerina töötab samuti üks tudengivormeli veteran.
Tudengivormeli veteranide algatatud on näiteks Eesti ettevõte WiseFab, mis peamiselt driftiautode sillageomeetria parandamiseks silladetailide komplekte arendab ja toodab, ja ka elektrilisi kaubarattaid tootev Vok Bikes ning jalg- ja tõukeratastele keskenduv Comodule. Viimane arendab asjade internetti integreeritud uue põlvkonna elektritõukeratast ning pakub jalg- ja tõukeratastele ühenduvuslahendusi, et nende süsinikujalajälge veelgi vähendada.
Endiste tudengivormellaste käima lükatud ettevõtete nimistusse kuuluvad veel näiteks Skarcon Machining, Lettore, MindTitan, Hepta Airborne… Lisaks ettevõtete algatamisele jõuavad paljud tudengivormeli veteranid välja ka uuenduslikesse ettevõtetesse nagu Milrem Robotics ja Skeleton Technologies – ühesõnaga, võimalustele seab piirid vaid oma ambitsioon.
Pildid: Formula Student EAST/SPOT BME/Formula Student Austria/Formula SAE Italy/Pille Russi/Aleksander Einpalu/FSAE Photography
