CMS-09 – hybrydowy bolid klasy Formula Student – zbudował zespół Cerber Motorsport złożony ze studentów Wydziału Mechanicznego, Wydziału Elektrycznego i Wydziału Informatyki Politechniki Białostockiej. 21 lipca 2024 roku auto pojedzie w zawodach na Red Bull Ring w Austrii.
Bolidy buduje interdyscyplinarny zespół Cerber Motorsport ze Studenckiego Koła Naukowego Auto-Moto-Club działającego na Wydziale Mechanicznym politechniki Białostockiej.
– To efekt pracy ludzi z pasją, z energią, cierpliwych, konsekwentnych, zdeterminowanych, czyli takich, jakich kształci Politechnika Białostocka – mówi dr hab. inż. Marta Kosior-Kazberuk, prof. PB, rektor Politechniki Białostockiej. – Członkowie koła się zmieniają, ale pasja i determinacja pozostaje. Pragnę podziękować wszystkim, którzy ich wspierają ponieważ zwykle sukces w technice jest efektem pracy dużego zespołu ludzi.
Podczas prezentacji dr hab. inż. Jarosław Szusta, prof. PB, prorektor ds. studenckich przypomniał, że w 2023 roku poprzedni bolid CMS-08 wygrał w ogólnej klasyfikacji zawodów Formula Student Poland, czyli był najlepszy w Polsce.
– To bardzo drogi sport – przyznaje prof. Szusta. – Studenci nie tylko konstruują i budują bolid, ale także pozyskują na budowę środki finansowe i rywalizują za granicą z bolidami uczelni, które mają o wiele większe możliwości finansowe. Przedsiębiorcy chętnie włączają się w wykonywanie tych konstrukcji, detali bardzo istotnych w całym procesie budowy bolidu. Bez nich trudno byłoby studentom to wszystko zmontować. Dziękuję wszystkim instytucjom i firmom, które były zaangażowane w budowę tego bolidu. Pomysł, projekt i wykonanie to nie wszystko. Potrzebujemy jeszcze środków, żeby tę konstrukcję urzeczywistnić – z całego serca gratuluję i dziękuję studentom i sponsorom za tak dobre porozumienie i współpracę.
Matecznikiem sukcesów studentów, którzy od ponad dekady budują bolidy klasy Formula Student jest Wydział Mechaniczny Politechniki Białostockiej.
– Ta konstrukcja jest kwintesencją wszystkiego, co reprezentuje Wydział Mechaniczny Politechniki Białostockiej, czyli dążenie do interdyscyplinarności nauki, ale również interdyscyplinarności wśród studentów – mówi prof. dr hab. inż. Michał Kuciej, dziekan Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej. – Dziękuję też opiekunom Studenckiego Koła Naukowego Auto-Moto-Club, w ramach którego działa zespół Cerber Motorsport, czyli dr. inż. Piotrowi Tarasiukowi i dr. inż. Jarosławowi Czabanowi.
CMS-09 to pierwszy hybrydowy bolid w historii zespołu Cerber Motorsport Politechniki Białostockiej. Silniki elektryczne będą wspierać bolid w wolnych zakrętach i w trakcie konkurencji akceleracji.
– Korzystając z doświadczeń nabytych przy poprzednich konstrukcjach, postanowiliśmy pozostać przy projekcie hybrydowej konstrukcji samonośnej składającej się z kompozytowego monocoque z włókna węglowego oraz stalowej pomocniczej ramy przestrzennej – wyjaśnia Julian Rząca, koordynator Działu Konstrukcji Nośnej „Chassis” i jeden z najbardziej doświadczonych kierowców zespołu Cerber Motorsport, a zarazem student III semestru studiów II stopnia na kierunku mechanika i budowa maszyn na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. – Naszym głównym założeniem było umożliwienie implementacji napędu hybrydowego oraz dostosowanie konstrukcji do nowego zawieszenia.
Nos auta został obniżony, środkowa część monocoque dopasowana do nowej kinematyki przedniego zawieszenia, a tylna przeprojektowana, by można było umieścić elementy układu hybrydowego. Zmiany geometrii wymusiły całkowitą zmianę ergonomii kierowcy, nowa pozycja zapewni niezbędną wygodę, bezpieczeństwo oraz sterowność przy jednoczesnym zachowaniu niskiego środka ciężkości kierującego.
Studenci odświeżyli projekt stalowej ramy przestrzennej umiejscowionej w tylnej sekcji bolidu. Wykonana została z cienkościennych rur ze stali chromowo molibdenowej, co pozwoliło na uzyskanie wysokiej sztywności przy zachowaniu niskiej masy.
– Zoptymalizowaliśmy również struktury kompozytowe monocoque, przeprojektowaliśmy układ włókien węglowych oraz wykorzystaliśmy takie o niższej gramaturze, co umożliwiło uzyskanie wyższej sztywności skrętnej przy jednoczesnej redukcji masy – wyjaśnia Julian Rząca.
Dział Aerodynamiki skoncentrował się na poprawie pakietu aerodynamicznego bolidu.
– Udało się nam zoptymalizować kąty natarcia, co przy symulacji przepływowej pokazało, że siła nośna wzrosła o 30%, a opór dynamiczny spadł o 21% – wyjaśnia Karol Myszkiewicz, koordynator Działu Aerodynamiki, a przy tym student III sem. studiów II st. na kierunku mechanika i budowa maszyn na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. – Zmieniliśmy skrzydła boczne, by dostosować się do nowego systemu chłodzenia. Wykorzystanie pełnego potencjału geometrii zaowocowało zmniejszeniem siły oporu o około 10%.
Nad zawieszeniem auta czuwał zespół koordynowany przez Piotra Cywoniuka, studenta II sem. studiów II st. na kierunku mechanika i budowa maszyn na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej.
Sercem bolidu jest spalinowy silnik z motocykla Honda CBR 600 RR.
Szereg zmian przeszedł układ chłodzenia. Studenci zastosowali jedną chłodnicę w sidepodzie, zaprojektowaną i zoptymalizowaną do pracy na najwyższych obrotach. Zainstalowali również wydajniejszą pompę wody, aby zwiększyć końcową wydajność układu chłodzenia.
Układ smarowania został zaadaptowany do nowej geometrii i zoptymalizowany pod kątem uzyskania wyższego ciśnienia oleju.
Układ paliwowy zmniejszył pojemność z powodu pojawienia się baterii zasilającej układ hybrydowy. Zaprojektowaliśmy lżejszy zbiornik, aby podczas zakrętów uniknąć problemów z dostarczaniem paliwa do komory spalania. Zastosowana została również aluminiowa listwa paliwowa lżejsza od seryjnej o ok. 65%.
W konsultacji z działem zawieszenia postanowiono przenieść zarówno tłumik, jak i downpipe do sekcji bocznej bolidu, co wypłynęło na rozkład mas całego pojazdu. Zaprojektowany oraz wykonany został kolektor równoodległościowy o stosunkowo charakterystycznym kształcie, umożliwiającym umieszczenie go między silnikiem a tylną częścią konstrukcji nośnej.
Zoptymalizowano układ napędowy, przenoszący moc i moment silnika na tylne koła. Po wielu testach dobrano najlepsze ustawienia dyferencjału, dostosowane do techniki jazdy kierowców. Nowe wykonane przez nas półosie zmniejszają masę bolidu, zachowując jego wytrzymałość.
Oprócz napędu hybrydowego studenci opracowali nowy system łączności, który przyspieszy analizę danych z ponad 30 sensorów umieszczonych w bolidzie CMS-09.
W przypadku doboru sterowników i silników do napędu elektrycznego konstruktorzy posłużyli się wiedzą starszych kolegów, nauczycieli akademickich oraz zasięgnęli wiedzy innych zespołów Formuły Student.
Na pierwsze zawody pierwszy w historii Politechniki Białostockiej hybrydowy bolid CMS-09 klasy Formula Student wyruszy do Austrii. Początek zmagań na Red Bull Ring 21 lipca 2024 roku.
Red. PP
