دراجة نارية إلكترونية صنعها الطلاب في ولاية أوهايو تحطم الأرقام القياسية في السرعة

في عام 2016، IEEE الطيف سلط الضوء على فريق Buckeye Current التابع لجامعة ولاية أوهايو، وهو مجموعة من طلاب الهندسة الذين تجرأوا على اختبار قوة دراجتهم النارية الكهربائية ضد محترفين في Pikes Peak International Hill Climb. تحدى “السباق نحو السحاب” الذي يبلغ طوله 20 كيلومترًا الطلاب من خلال 156 منعطفًا حادًا في رحلة إلى القمة التي يبلغ ارتفاعها 4300 متر.

بحلول عام 2022، كان اثنان فقط من أعضاء الفريق متبقيين من أيام Pike’s Peak. لم تكن قائمة الفريق هي التغيير الوحيد. في ذلك العام، حول فريق Buckeye Current تركيزه من غزو الجبال إلى تحطيم الأرقام القياسية للسرعة الأرضية. وبالتعاون مع راعي الفريق، مجموعة فنتوري ومقرها موناكو، بدأ الطلاب في بناء واختبار دراجة نارية كهربائية جديدة بالكامل، RW-5 Voxan.

في أغسطس، سجل فريق Buckeye Current وRW-5 Voxan، بقيادة رئيس قسم الهندسة في Venturi، لويس ماري بلونديل، أربعة أرقام قياسية عالمية جديدة للسرعة في Bonneville Salt Flats في ولاية يوتا خلال تجارب سرعة الدراجات النارية في Bonneville. أشرف على التجارب الاتحاد الدولي للدراجات النارية (FIM).

إعادة بناء فريق إعداد السجلات

ديفيد كوك، المدير المساعد الأول في مركز أبحاث السيارات بجامعة ولاية أوهايو، هو مستشار هيئة التدريس للفريق. ويقول إن فريق Pikes Peak الناجح قد تشتت بسبب جائحة COVID-19. ويقول: “كان التوقيت فظيعاً”. “لقد أنهى الفريق للتو سلسلة كاملة من السباقات وكان يتطلع فقط إلى تحديد ما سيفعله بعد ذلك. ثم ضرب الوباء، وتقلص الفريق إلى لا شيء تقريبًا.

“في يومنا الأخير في بونفيل، أخبرت الفريق: لقد بدأتم منذ بضعة أسابيع كنادٍ طلابي عظيم، لكنكم ستغادرون كفريق سباق”. —ديفيد كوكي، مركز أبحاث السيارات بجامعة ولاية أوهايو

يتذكر كوك أن الباقي كان عبارة عن طالبين كانا يعملان في مشاريع جانبية ذات صلة، بما في ذلك دراجة ترابية كهربائية. لقد شكلوا هم ولورا فريدمان، طالبة الدراسات العليا التي حصلت مؤخرًا على درجة الماجستير في الهندسة الميكانيكية، نواة فريق Buckeye Current الذي تم إحياؤه. وفي غضون عامين فقط، تمكنوا من تعيين أعضاء جدد في الفريق، وتصميم وبناء RW-5 Voxan، واكتساب مجموعة من المهارات والخبرات الفنية وإدارة المشاريع التي لم يكن من الممكن أن يكتسبوها أبدًا داخل الفصل الدراسي.

يعزو كوك هذا الارتداد السريع إلى المعرفة المؤسسية الغنية لجامعة ولاية أوهايو. يقول كوك: “لدينا سبعة من فرق المنافسة هذه، تضم ما مجموعه حوالي 300 طالب، تعمل خارج منشأتنا”. “في المجمل، لقد شاركنا في مسابقات مثل Formula SAE وBaja SAE لمدة 35 عامًا، لذلك هناك الكثير من المعرفة المؤسسية هناك. حتى عندما يضم الفريق طلابًا أصغر سنًا، هناك دائمًا بعض الأشخاص الكبار الذين يعرفون كيفية تدريس المهارات المهمة مثل التصنيع والتصميم وكيفية تنظيم أنفسهم من أجل التحولات السريعة على المسار.

أداء إعداد السجلات

يقوم FIM بتقييم سرعة الدراجة النارية باستخدام مسار مستقيم يبلغ طوله 9 أميال (14.5 كيلومترًا). عند علامة الميلين (3.2 كيلومتر)، بعد أن تصل الدراجة النارية إلى سرعتها القصوى، يكسر شعاع الليزر الذي يبدأ تشغيل المؤقت. ليزر ثانٍ، إما لمسافة ميل واحد أو كيلومتر واحد على الطريق (اعتمادًا على التسجيل المعين الذي تتم محاولته)، تقطع الدراجة النارية شعاع ليزر ثانيًا يوقف المؤقت. يوفر باقي المسار مساحة للسائق للانخفاض إلى السرعة التي يكون من الآمن عندها استخدام الفرامل.

يستخدم FIM متوسط ​​​​السرعة عبر محاولتين خلال نافذة مدتها ساعتين في اعتباراته القياسية. تقول سابينا ويليامز، رئيسة فريق Buckeye Current، وهي طالبة في السنة الرابعة تسعى للحصول على درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية، إنه بحلول الوقت الذي بدأت فيه تجارب سرعة الدراجات النارية، كان الفريق قادرًا على تحقيق التحول في غضون ساعة واحدة.

أدخل فريق Buckeye Current دراجة RW-5 Voxan التي يبلغ وزنها 148 كيلوغرامًا في فئة الدراجات النارية الكهربائية لتجارب السرعة للآلات التي يتراوح وزنها بين 100 و150 كيلوغرامًا. (هناك أيضًا فئة للآلات التي يتراوح وزنها بين 150 و300 كجم، وفئة “غير محدودة” لأي شيء يتجاوز 300 كجم.) يقول ويليامز إن الفريق أضاف قطعًا معدنية مُشكَّلة خصيصًا لرفع وزن RW-5 Voxan إلى الحد الأقصى البالغ 150 كجم. . اكتشف الفريق أن الوزن الإضافي سيتم موازنةه من خلال تحسين قوة جر الدراجة النارية على السطح الزلق للمسطحات الملحية: يقول كوك إن السطح الملحي في بونفيل يحتوي على حوالي نصف معامل احتكاك الأسفلت. يقول: “لذلك بدلاً من القيادة على الأسفلت المتماسك في يوم أحد جميل، فإنك تقود على سطح يقترب جره من الأسفلت بعد أي شيء بدءًا من المطر الخفيف إلى الثلج والجليد”.

لوضع الدراجة النارية لفريق Buckeye Current في منظورها الصحيح، فكر في سكوتر Vespa الشهير. تنتج أكثر الدراجات البخارية خفيفة الوزن 18 كيلووات، أو ما يقرب من 25 حصانًا، مقارنة بـ 130 كيلووات (174 حصانًا) التي يوفرها محرك التدفق المحوري RW-5 Voxan’s Beyond AXM2. يمكن مقارنة إنتاج الطاقة للدراجة الكهربائية بتلك الموجودة في Ducati’s Panigale V2، وهي دراجة رياضية تعمل بالبنزين ومرخصة للسير في الشوارع وتزن 200 كجم.

سمح الاقتران الناجح لفريق Buckeye لقوة الوزن المتوسط ​​في حزمة خفيفة الوزن لـ RW-5 Voxan بتسجيل أرقام قياسية جديدة في السرعة على الإطلاق في أربع فئات:

• أسرع متوسط ​​سرعة بدون هدية (غطاء ديناميكي هوائي مصمم لتقليل الاضطراب): 271.323 كم/ساعة (168.59 ميل/ساعة) لمسافة ميل واحد.
• أسرع متوسط ​​سرعة بدون هدية: 271.515 كم/ساعة (168.71 ميل/ساعة) على مسافة كيلومتر واحد.
• أسرع متوسط ​​سرعة مع هدية: 289.74 كم/ساعة (180.035 ميل في الساعة) لمسافة ميل واحد.
• أسرع متوسط ​​سرعة مع هدية: 289.79 كم/ساعة (180.065 ميل في الساعة) على مسافة كيلومتر واحد.

لا تزال هذه السجلات في انتظار التحقق من الصحة بواسطة FIM.

تحديات جديدة لتيار باكاي

على الرغم من عدم وجود جبل لتسلقه هذه المرة، إلا أن فريق ولاية أوهايو ما زال يواجه تحديات. أثناء الاستعداد في ولاية يوتا، يقول ويليامز إن السباق بالدراجة بأقصى قوة أو بالقرب منها تسبب في احتراق محركها. استبدله الفريق بمحرك احتياطي كان بحوزتهم. وبعد العمل في وقت متأخر من الليل لمعايرة المحرك الجديد، تمكنوا من إكمال اليومين الأخيرين من الأيام الأربعة لسباقات السرعة المحددة بوقت، والتي تم خلالها دفع الدراجة إلى أقصى حدودها. يقول ويليامز: “لقد كان هذا تحديًا كبيرًا وكنت فخورًا برؤية الفريق يتغلب عليه”.

يقول ويليامز إن الموضوع المشترك بين فرق الدراجات النارية الكهربائية هناك هو المعاناة من درجات حرارة البطارية. واجه فريق Buckeye Current صعوبة في الحفاظ على برودة بطارية الليثيوم أيون بقوة 567 فولت في حرارة المسطحات الملحية. ويشير ويليامز إلى أن فريقًا آخر واجه مشاكل في الحفاظ على بطاريته دافئة بدرجة كافية للسباق في الصباح عندما تكون درجات الحرارة منخفضة. وواجهت جميع الفرق معركة مستمرة لمنع الملح من تآكل الأجزاء المعدنية لدراجاتهم.

لا تسلط الإنجازات القياسية العالمية الضوء على النجاح المستمر لفريق Buckeye Current فحسب، بل تؤكد أيضًا على إمكانات الدراجات النارية الكهربائية لوضع معايير جديدة في السرعة والأداء. يقول كوك: “كان لدينا في هذا الفريق الكثير من المهندسين الطموحين الأذكياء حقًا”. “لكن لم يكن لدينا شخص واحد لديه خبرة في سيارات السباق أو في فريق السباق. “في يومنا الأخير في بونفيل، أخبرت الفريق، “لقد بدأتم منذ بضعة أسابيع كنادٍ طلابي عظيم، لكنكم ستغادرون كفريق سباق”. يقول ويليامز إن فريق السباق الجديد يضع الآن نصب عينيه هدفه التالي: هدف جديد: تجاوز علامة 200 ميل في الساعة (322 كيلومترًا في الساعة) خلال العام المقبل.