| солнечный гонщик |
| Нуна |
|---|
Nuna - это название серии пилотируемых гоночных автомобилей на солнечных батареях , которые семь раз выигрывали World Solar Challenge в Австралии : в 2001, 2003, 2005, 2007, 2013, 2015 и 2017 годах. "Vattenfall Solar Team" (ранее Nuon Solar Team) в Делфтском технологическом университете в Нидерландах , спонсируемая Vattenfall (ранее NV Nuon Energy ).
Нуна [ править ]
Критерии дизайна [ править ]
Чтобы иметь хорошие шансы на победу, машина должна:
- собрать как можно больше солнечной энергии
- используйте как можно меньше энергии для движения с определенной скоростью. Это означает особое внимание к:
- эффективность передачи электроэнергии на колеса, и
- минимизация трения, состоящая из:
- трение воздуха (сопротивление воздуха) и
- трение качения , на которое, в свою очередь, влияет, помимо прочего, вес
Солнечные батареи [ править ]
Солнечные элементы изготовлены из арсенида галлия (GaAs) и состоят из трех слоев. Солнечный свет, проникающий через верхний слой, используется в нижних слоях, в результате чего эффективность превышает 26%. Этот тип солнечных элементов является одним из лучших на сегодняшний день. Помимо эффективности, важен и размер, поэтому вся верхняя поверхность Nuna 3 покрыта ими, за исключением кабины.
Эффективность оптимальна, когда солнечные лучи попадают на элементы перпендикулярно. В противном случае выходной сигнал уменьшается примерно на косинус угла с перпендикуляром.
Солнечный элемент дает определенное количество тока для определенного количества солнечного света. Напряжение зависит от нагрузки (точнее сопротивление нагрузки). Мощность является произведением напряжения и тока , и , следовательно , также зависит от нагрузки. При превышении определенного напряжения ток солнечного элемента быстро падает до нуля, как показано на графике.
Однако батареи имеют довольно постоянное напряжение, которое также имеет несколько иное значение, чем у солнечных элементов. Таким образом, необходимо преобразование напряжения. Специальный тип преобразователя постоянного тока используется для обеспечения того, чтобы сопротивление нагрузки, представленное солнечным элементам, было таким, чтобы солнечные элементы давали максимальную мощность, что также отображается в верхней части зеленой линии на графике. Это называется трекером максимальной мощности (MPPT). Здесь также цель состоит в том, чтобы это преобразование достигло максимальной эффективности (> 97%).
Аэродинамический дизайн [ править ]
Аэродинамическое сопротивление является важной частью общего сопротивления. Важны площадь лобовой поверхности и коэффициент лобового сопротивления. Форма должна быть спроектирована так, чтобы сохранить ламинарный поток , поскольку турбулентность вызывает повышенное сопротивление поверхности. Идеальная форма достигается на разных этапах:
- С помощью компьютерного моделирования дизайна.
- Путем тестирования масштабной модели в аэродинамической трубе . Например, можно нанести жидкие краски, чтобы увидеть поток воздуха над поверхностью. Показанная фотография была сделана во время одного из таких испытаний в лаборатории низкоскоростных двигателей Делфтского технического университета.
- Путем испытаний полномасштабного автомобиля в аэродинамической трубе. Для этого используется Большой низкоскоростной комплекс DNW (LLF) в Маркнессе .
По метеорологическим данным в районе проведения соревнований можно сделать вывод о вероятности сильного бокового ветра. Колпаки колес Nuna 3 спроектированы таким образом, чтобы боковой ветер имел толкающий эффект.
Мотор [ править ]
Двигатель полностью заключен в заднее колесо, чтобы минимизировать потери из-за механической передачи от двигателя к колесу (например, в обычном автомобиле с коробкой передач и карданом). Двигатель является улучшенной версией оригинального двигателя Spirit of Biel III 1993 года, разработанного Инженерной школой Биля, Швейцария (сейчас: Berner Fachhochschule Technik und Informatik) . Улучшения обусловлены полностью переработанной цифровой силовой электроникой и системой управления, реализованной в 1999 году. Они позволили увеличить мощность на 50% (более 2400 Вт) и увеличить крутящий момент на 45% по сравнению с Spirit of Biel II 1993 года.. Эффективность всей системы привода (включая потери в силовой электронике) также улучшилась и теперь составляет более 98%. Но, как показывает график, это несколько зависит от скорости и увеличивается со скоростью. Первоначально конструкция была рассчитана на достижение максимальной производительности при нормальной крейсерской скорости солнечного автомобиля около 100 км / ч.
Раса [ править ]
Для победы в гонке требуется не только хорошее транспортное средство, но и умение управлять им в соответствии с характеристиками трассы. Вот почему это исследовалось за два месяца до гонки. Разница в высоте отображается на карте и связана с данными GPS . Исходя из этого, во время гонки можно определить оптимальную скорость.
Несмотря на все испытания и другие приготовления, остается один неопределенный фактор; погода . Любые облака сильно повлияют на количество солнечного света, которое можно уловить. Так что за любыми погодными изменениями на трассе придется постоянно следить. Все эти данные анализируются компьютерной моделью, которая постоянно вычисляет идеальную скорость на тот момент. Это оборудование встраивается в пилотные (бензиновые) автомобили. Через телеметрию они постоянно получают данные о состоянии батарей и количестве уловленного солнечного света.
Команда [ править ]
Каждая версия Nuna создавалась командой, состоящей из студентов Делфтского технологического университета . В команде от десяти до двадцати человек. Они берут годичный перерыв в учебе, чтобы спроектировать и построить новую версию солнечного гонщика с нуля. В 2001 году Nuna 1 была построена командой альфа-центавра. Им руководил бывший астронавт Вуббо Окелс . С 2002 года команда называется Nuon Solar Team, и Окелс оказывает ей советы и помощь.
Нуна 1 (2001) [ править ]
Первая команда Нуна (Команда Альфа Центавра ) была спонсирована Нуон . Команда состояла в основном из студентов Делфтского технологического университета , которых руководил бывший астронавт Вуббо Окелс . Это был первый раз, когда голландская команда участвовала в гонке, и они выиграли гонку протяженностью 3021 км за 32 часа и 39 минут, побив старый рекорд команды Honda с 1996 года (33 часа 32 минуты). Средняя скорость составила 91,8 километра в час.
Nuna 2 (2003) [ править ]
Nuna 2 выиграла гонку за 31,05 часа со средней скоростью 97,02 км / ч на дистанции 3021 км, побив рекорд трассы предыдущей Nuna 1 команды.
Nuna 3 (2005) [ править ]
Nuna 3 был одним из фаворитов World Solar Challenge 2005 года со скоростью тест-драйва перед гонкой 130 км / ч. В итоге 3021 километр между Дарвином и Аделаидой был преодолен за рекордные 29 часов 11 минут, в среднем около 103 км / ч. Это все еще текущий рекорд World Solar Challenge .
Nuna 4 (2007) [ править ]
Основные изменения Nuna 4 по сравнению с его предшественником Nuna 3 - это рулевое колесо вместо рычагов, вертикальное сиденье вместо лежащего водителя и меньшая солнечная панель площадью 6 м² по сравнению с предыдущими 9 м². Эти изменения были вызваны изменениями в правилах, вызванными предполагаемыми проблемами безопасности и попытками сделать автомобиль более похожим на настоящий автомобиль, а также снижением ограничения скорости на австралийских дорогах. Nuna 4 победила в 2007 году. [1]
Nuna 5 (2009) [ править ]
Основным отличием Nuna 5 от его предшественницы Nuna 4 стало уменьшение веса батареи с 30 кг в 2007 году до 25 кг. Другие изменения требовали, чтобы автомобили не могли участвовать в гонках на ранее использовавшихся сликах (гладких шинах), вместо этого требовались профилированные (протекторные или рифленые) шины. Кроме того, от водителя требовалось сидеть более вертикально с углом наклона не более 27 градусов.[2] Он занял второе место.
Nuna 6 (2011) [ править ]
Основные изменения Nuna 6 по сравнению с его предшественником Nuna 5 - это замена солнечных элементов на монокристаллические кремниевые элементы и масса батареи - и то, и другое в соответствии с новыми правилами. Также были уменьшены вес автомобиля и аэродинамическое сопротивление.
Nuna 7 (2013) [ править ]
Основное отличие Nuna 7 от предшественников заключается в том, что у нее четыре колеса вместо трех, как того требуют новые правила World Solar Challenge. Автомобиль также асимметричный, так как кабина водителя находится с правой стороны. Вес аккумуляторов и автомобиля практически не изменился по сравнению с его предшественником, Nuna 6. Nuna 7 выиграла гонку Bridgestone World Solar Challenge 2013 года.
Nuna 8 (2015) [ править ]
В классе претендентов команда из Технологического университета Делфта сохранила титул с Nuna 8 и средней скоростью 91,75 км / ч (57,01 миль / ч), опередив своих голландских коллег из Университета Твенте, которые лидировали большую часть гонки. , но финишировали всего на 8 минут позади них и заняли второе место. [3] Модифицированная версия автомобиля Nuna 8S выиграла Sasol Solar Challenge 2016 года в Южной Африке.
Nuna 9 (2017) [ править ]
В классе претендентов команда из Делфта снова сохранила свой титул с Nuna 9 и средней скоростью 81,2 км / ч (50,5 миль / ч), опередив команду Мичиганского университета по солнечным автомобилям . [4] Модифицированная версия автомобиля Nuna 9S выиграла конкурс Sasol Solar Challenge 2018 в Южной Африке.
См. Также [ править ]
- Твенте Один , конкурирующий голландский солнечный гоночный автомобиль из Университета Твенте .
- SolUTra , TU автомобиль «S , который предшествовал Твентеканал One.
- В Stella солнечные автомобили голландского Эйндховена технологического университета , который выиграл WSC в классе Cruiser в 2013 и 2015 годах.
- Список групп солнечных автомобилей
- Мировой солнечный вызов
Ссылки [ править ]
- ↑ TU Delft, Dossier Nuna 4, Архивировано 5 ноября 2007 г.в Wayback Machine , проверено 25 октября 2007 г.
- ^ Технический регламент WSC 2009 [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Голландская команда Nuon празднует победу в гонке World Solar Challenge от Дарвина до Аделаиды» . ABC News . 22 октября 2015 . Проверено 19 июня +2017 .
- ^ «ИТОГИ ЗА ДЕНЬ 7 (архив)» . WSC . 5 ноября 2017. Архивировано из оригинала 13 ноября 2017 года . Проверено 13 ноября 2017 года .
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме Nuna (гоночные автомобили на солнечной энергии) . |
- www.nuonsolarteam.com
- Веб-блог команды Nuna 3 (в основном из Австралии)
- Страница Speedace о команде Nuon Solar
- Фото от солнечной группы Nuon
