Prüfung eines speziell für einen Rennwagen mit Elektroantrieb entwickelten Federungssystems

Das Lessius Racing Team (LRT), eine Gruppe hoch motivierter Studenten der Hochschule Lessius Mechelen - Campus De Nayer beteiligt sich am Formula Student-Wettbewerb.

Formula Student ist ein Wettbewerb, bei dem Studenten in Teamarbeit einen Rennwagen bauen; die Aufgabenstellung umfasst Konstruktion und Verkauf eines Prototyps. Ziel des Formula Student-Wettbewerbs ist es, junge Menschen zu ermutigen, den Schritt in die technische Geschäftswelt zu wagen; dabei besteht die Herausforderung für die Studenten darin, einen kleinen, einsitzigen Rennwagen zu entwerfen, zu bauen, zu finanzieren und vorzustellen und sich als Team in einer Reihe statischer und dynamischer Disziplinen zu messen.

Das LRT nimmt am Wettbewerb der Klasse 1A teil, d. h.es entwickelt neuartige Antriebstechnologien für kohlenstoffemissionsarme Rennwagen, wie in den Regeln für die Klasse 1A festgelegt.

Validierung der FE Modelle durch Nutzung von Dehnungsmessstreifen

Das Lessius Racing Team verwendet Dehnungsmessstreifen und das MGCplus Datenerfassungssystem von HBM für die Validierung von Testergebnissen

Das Federungssystem spielt eine wichtige Rolle bei der Konstruktion eines energieeffizienten Rennwagens. Es ist ein entscheidender Faktor für die Reduzierung von Gewicht und Reibung und für die Optimierung der Fahrzeugleistung. Um nicht nur das Gesamtgewicht des Rennwagens, sondern auch die so genannte ungefederte Masse zu minimieren, muss für die Konstruktion des Federungssystems so wenig Material wie möglich verwendet werden. Eine geringe ungefederte Masse ist entscheidend, da dadurch das Federungssystem schnell auf Bodenwellen und Schlaglöcher reagieren kann und so ständiger Reifenkontakt mit der Rennstrecke sowie maximale Fahrzeugkontrolle erreicht wird.

Die Steifigkeit der Federung ist ein weiterer wichtiger Faktor, da Verformungen der Federung die Geometrie und damit die Fahrzeugkonstruktion (Nachlauf, Sturz, Spur) beeinflussen würden, was sich wiederum negativ auf Fahrverhalten und Rollwiderstand auswirken würde. Darüber hinaus muss die Federung alle auf den Rennwagen wirkenden Kräfte bewältigen, da sie dafür sorgt, dass der Wagen auch bei hoher Geschwindigkeit in Kurven auf der Strecke gehalten wird.

Das Streben nach höchst möglicher Gewichtsreduzierung hat keine Auswirkungen auf die strukturelle Festigkeit, da für die Entwicklung moderne FE-Simulationsprogramme eingesetzt wurden. Es fehlte nur ein Glied in der Kette zur Entwicklung einer robusten und gleichzeitig leichten Federung. Und zwar die Validierung der FE-Modelle, um sicherzustellen, dass diese Modelle (und damit die Konstruktion) korrekt sind.

Diese Validierung, die dem Team die angestrebte Sicherheit hinsichtlich der Konstruktion bot, wurde durch Installation von Dehnungsmessstreifen an verschiedenen Teilen der Federung ermöglicht. Es wurde beschlossen, eine Belastungsprüfung durchzuführen, und zwar durch direktes Aufbringen von Gewicht auf das Fahrzeug, während die tatsächlich auf die gesamte Federung wirkende Kraft mithilfe von unter den Rädern platzierten Plattformwägezellen gemessen wurde.

Weitere Tests zur Erhöhung der Fahrzeugleistung

Bildschirm der Catman-Software zur Erfassung der Messdaten

Dieser Ansatz bietet ein genau definiertes Prüfszenario, das die Korrelation von simulierten mit gemessenen Daten erleichtert. Der nächste Schritt besteht nun in der Bestückung des Rennwagens mit weiteren Datenerfassungsgeräten, um Messungen unter realen Einsatzbedingungen durchführen zu können, also während das Fahrzeug tatsächlich auf der Rennstrecke fährt.

Dies wurde bereits diskutiert und wird eine Aufgabe für das Rennteam des nächsten Jahres sein. Fürs Erste haben die statischen Prüfungen sich als äußerst erfolgreich erwiesen und für die Strukturfestigkeit der derzeitigen Federungskonstruktion gesorgt.

Weitere (dynamische) Prüfungen werden dem Team helfen, zusätzliche Gewichtsreduzierungen zu erzielen und die Fahrzeugleistung zu steigern, und zwar ohne das Riskio, dass es durch mangelnde Steifigkeit der Struktur zu Bauteilausfällen oder Fehlverhalten des Fahrzeugs kommt.

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