Нуна - Nuna
| солнечный гонщик |
| Нуна |
|---|
Нуна это название серии пилотируемых питаемый солнечной энергией гоночные машины которые выиграли Мировой солнечный вызов в Австралия семь раз: в 2001, 2003, 2005, 2007, 2013, 2015 и 2017 годах. Транспортные средства построены студентами, которые являются частью "Vattenfall Solar Team" (ранее Nuon Solar Team) в Делфтский технологический университет в Нидерланды, при поддержке Vattenfall (ранее Н.В. Nuon Energy ).
Нуна
Критерий дизайна
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:
- эффективность передачи электроэнергии на колеса, и
- минимизация трения, состоящая из:
- трение воздуха (сопротивление воздуха), и
- трение качения, на который, в свою очередь, влияет вес, среди прочего
Солнечные батареи
Солнечные элементы сделаны из арсенид 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 выход уменьшается примерно на косинус угла с перпендикуляром.
Солнечный элемент дает определенное количество Текущий на определенное количество солнечного света. В Напряжение зависит от нагрузка (точнее сопротивление нагрузки). В мощность представляет собой произведение 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. Итак, необходимо преобразование напряжения. Особый вид Преобразователь постоянного тока в постоянный используется для обеспечения того, чтобы сопротивление нагрузки, представленное на солнечные элементы, было таким, чтобы солнечные элементы давали максимальную мощность, то есть также в верхней части зеленой линии на графике. Это называется Трекер максимальной мощности (MPPT). Здесь также цель состоит в том, чтобы это преобразование достигло максимальной эффективности (> 97%).
Аэродинамический дизайн
В аэродинамическое сопротивление является важной частью общего сопротивления. Важны площадь лобовой поверхности и коэффициент лобового сопротивления. Форма должна быть рассчитана на сохранение ламинарный поток, так как турбулентность вызывает повышенное сопротивление поверхности. Идеальная форма достигается на разных этапах:
- С помощью компьютерного моделирования дизайна.
- Путем тестирования масштабная модель в аэродинамическая труба. Например, можно нанести жидкие краски, чтобы увидеть поток воздуха над поверхностью. Показанная фотография была сделана во время одного из таких испытаний в лаборатории низких скоростей Технического университета Делфта.
- Испытания натурного автомобиля в аэродинамической трубе. Для этого используется Большой низкоскоростной объект DNW (LLF) в г. Marknesse используется.
Из метеорологический Имея данные в районе, где будут проходить соревнования, можно сделать вывод, что будет сильный боковой ветер. Колпаки колес Nuna 3 спроектированы таким образом, чтобы боковой ветер имел толкающий эффект.
Мотор
Двигатель полностью заключен в заднее колесо, чтобы минимизировать потери из-за механической передачи от двигателя к колесу (например, в обычном автомобиле в коробке передач и кардане). Двигатель представляет собой улучшенную версию оригинального двигателя 1993 года выпуска. Дух Биля III Инженерной школой Биля, Швейцария (сейчас: Berner Fachhochschule Technik und Informatik). Усовершенствования обусловлены полностью переработанной цифровой силовой электроникой и управлением, реализованной в 1999 году. Они позволили увеличить мощность на 50% (более 2400 Вт) и на 45% больше. крутящий момент по сравнению с 1993 г. Дух Биля II. 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 автомобиля на солнечных батареях около 100 км / ч.
Гонка
Для победы в гонке требуется не только хороший автомобиль, но и умный способ вождения в соответствии с характеристиками трассы. Вот почему это исследовалось за два месяца до гонки. Разница в высоте нанесена на карту и связана с GPS данные. Исходя из этого, во время гонки можно определить оптимальную скорость.
Несмотря на все испытания и другие приготовления, остается один неопределенный фактор; то 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 телеметрия они постоянно получают данные о состоянии батарей и количестве уловленного солнечного света.
Команда
Каждая версия Нуны создавалась командой, состоящей из студентов Делфтский технологический университет. 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-центавриан. Им руководил бывший космонавт. Вуббо Окелс.С 2002 года команда называется Nuon Solar Team, и Окелс оказывает ей советы и помощь.
Нуна 1 (2001)
Первая команда Nuna (Команда Альфа Центавра) был спонсирован Nuon. Команда состояла в основном из студентов из Делфтский технологический университет кем руководил бывший космонавт 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. Honda -команда с 1996 года (33 часа 32 минуты). Средняя скорость составила 91,8 километра в час.
Нуна 2 (2003)
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.
Нуна 3 (2005)
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 по-прежнему текущий рекорд для Мировой солнечный вызов.
Нуна 4 (2007)
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]
Нуна 5 (2009)
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, водитель должен был сидеть более вертикально с углом сидения не более 27 градусов.[2] Он занял второе место.
Нуна 6 (2011)
Основное отличие Nuna 6 от его предшественницы Nuna 5 - это замена солнечных батарей на монокристаллический кремний ячеек, а также масса аккумулятора - как по новым правилам. Также были уменьшены вес автомобиля и аэродинамическое сопротивление.
Нуна 7 (2013)
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 соревнование Bridgestone World Solar Challenge 2013 года.
Нуна 8 (2015)
В классе претендентов команда Делфтского технологического университета сохранила титул с Нуна 8 и средней скоростью 91,75 км / ч (57,01 миль / ч), опережая своих голландских коллег, Университет Твенте, которые лидировали большую часть гонки, но финишировали всего на 8 минут позади них и заняли второе место.[3] Модифицированная версия автомобиля Nuna 8S стала победителем конкурса 2016 г. Sasol Solar Challenge в Южной Африке.
Нуна 9 (2017)
В классе претендентов команда из Делфта вновь сохранила свой титул с Нуна 9 и средняя скорость 81,2 км / ч (50,5 миль / ч), сразу впереди Команда солнечных автомобилей Мичиганского университета.[4] Модифицированная версия автомобиля Nuna 9S выиграла 2018 год. Sasol Solar Challenge в Южной Африке.
Смотрите также
- В Твенте Один, конкурирующий голландский гоночный автомобиль на солнечных батареях из Университет Твенте.
- В SolUTra, TU автомобиль, который предшествовал Twente One.
- В Стелла солнечные автомобили голландского Эйндховенский технологический университет который выиграл WSC Крейсер класс в 2013 и 2015 гг.
- Список групп солнечных автомобилей
- Мировой солнечный вызов
Рекомендации
- ^ TU Delft, г. Досье Нуна 4 В архиве 2007-11-05 на Wayback Machine, Проверено 25 октября, 2007.
- ^ 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 г.. Получено 19 июн 2017.
- ^ «ИТОГИ ЗА ДЕНЬ 7 (в архиве)». WSC. 5 ноября 2017. Архивировано с оригинал 13 ноября 2017 г.. Получено 13 ноября 2017.