因为去逛南门小吃街,想说和朋友坐坐
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#海淘[超话]# 深夜Halo(´▽`)
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2020年,Aeroscreen获得了久负盛名的Louis Schwitzer Award。当然,获奖是对Aeroscreen的一种肯定,不过最重要是在赛场上的作用。在去年Iowa 250的比赛中,Aeroscreen阻止了像Robert Wickens悲剧的发生,让人们打消了对该装置的一些成见。然而,把这样一个东西安装在差不多有10年历史的DW12上,并不容易,以下这篇文章,是当时参与研发工作的Aerodine Composites主席Craig McCarthy写的,详细描述了如何整个Aeroscreen融合到DW12底盘上。
整套系统有以下部分组成:1.由 Red Bull Advanced Technologies (RBAT)设计,3D打印而成钛合金上半部分框架;2.聚碳酸酯材料风挡;3.与底盘结合的底部碳纤维框架。我们最容易看到的是前两个部分,但最后一个部分---碳纤维框架,是整个项目能够成功的关键。
Aeroscreen的前身,是2019年的Advanced Frontal Protection (AFP) ,这是一个不大不小的钛合金小翼,用来阻挡前方飞过来的碎片的,当时IndyCar, Dallara与Aerodine Composites共同开发的。为什么说是前身呢?因为在这款小翼的安装处,是经过强化处理,以应对飞过来的碎片,上面有六个螺母固定,而且里外两层材料都是增厚处理的,而这将会是Aeroscreen的一个重要安装点之一。
如何做到承受150KN的力,是大家共同努力的目标。由于Aeroscreen是需要把前后左右都包起来,在后方的安装位置,只能够在防滚架两侧。这跟Halo那种呈三角状的安装位置不同,Aeroscreen后方的两个安装点过于靠近赛车中线,对于侧面飞过来的物体的抵御能力可能不足,因此需要一种新方法,把Aeroscreen融入到底盘中。他们想到的做法是,让底部的碳纤维框架作为支撑钛合金框架侧面结构的主体,把力传导到单体壳上,同时要嵌上聚碳酸酯材料风挡。
设计工作由RBAT完成,生产工作由Aerodine Composites。整个框架有三个部分组成,前面一块“大盖子”,在支撑聚碳酸酯材料风挡与钛合金框架的同时,也提供通风作用,以及两条侧边框,后部凸起部分,也叫A柱,与钛合金框架连接,同时要保证不挡住车手视线。
这三个部分是由碳纤维,高密度聚甲基丙烯酰亚胺Rohacell泡沫,用以安装螺丝的铝合金,以及用以把力传导到底盘上的钛合金支柱,一起组合而成。侧边框是由16个部分组成,而“大盖子”由11个部分组成。从A柱开始的力传导路径上,有覆盖35层单向编制的碳纤维进行支撑,因此十分坚固。
整个项目的时间把控十分重要,因此,零件的设计一定要快,只有这样模具的制作设计才能赶得上,与此同时,RBAT的设计还要涉及到制造环节,比如要对碳纤维的分层进行优化。
接下来,我们会用5轴机床在高密度环氧树脂上切割出pattern,尺寸要比原件要小,因为在高压锅固化的时候会有热膨胀,因此我们也要预先了解材料的热膨胀情况。之后用这个pattern,我们会制作出模具。
我们首先要清楚,这个框架是要接两个部分的,一个是Aeroscreen本身,一个是底盘。在传统的碳纤维制作方法下,一面是光滑的,一面是粗糙的,而Aerodine Composites采用的是叫compression moulding的方法,这样就能保证这个零件每一个部分都是完美的,Aerodine Composites本身在国防,航空领域都有使用这种技术。零件从模具倒出来后,就会送去5轴机床上进行钻孔。最终这三块东西加起来的总重量也就3.7kg,而且满足Indycar的要求。
除了之前提到的AFP,在2014年的时候,DW12在底盘上也进行了一些安全上的升级,比如增加防穿透的能力,在座舱开口也加了一圈补强件。设计团队清楚,要如何面对这些以前进行过的升级。Indycar表示Aeroscreen的部件可以在不同车进行更换,这就意味着,整个上半部分的结构进行拆卸,然后装在备用车上。同时,Indycar从成本和竞技的角度出发,能够有适配于每一辆赛车的Aeroscreen。
现在只有防滚架部分的Aeroscreen安装处在DW12引进以来没有进行过重大升级,因此需要用3D扫描仪对单体壳的截面进行扫描,以确定设计参数。6款不同时代,不同车况的DW12底盘接受测量,团队主要是研究钛合金框架安装点以及单体壳上安装Aeroscreen底部碳纤维框架部位之间的关系。有了这些数据在手,团队发现即使有早期的升级,对于Aeroscreen的安装也不大,而且也方便于日后Aeroscreen的更换。而底部碳纤维框架,则不能拆卸,只能保留在每辆赛车上。
由于时间有限,很多供应商的工作都是同时进行的,比如其它部件的设计生产工作还在进行,Aerodine Composites要模拟相应部件的尺寸才能进行下一步工作,团队等到两副Aeroscreen装车测试时,这个底部碳纤维框架才与其它两个部分,聚碳酸酯材料风挡与钛合金框架,第一次合在一起。测试后,还要对其进行升级改进。在2019年10月的IMS测试中,效果很不错,在2020赛季的季前测试前,14支车队,接近60个底盘需要接受Aeroscreen的升级,最后Indycar决定用2019赛季的排名来决定升级的次序。这也意味着,Aerodine与每一支车队是建立了较深的合作关系的。
Aerodine团队夜以继日的工作,以确保Aeroscreen的改进工作能够完美完成,最后,大家是提前完成了,让这个涉及7个组织,横跨4个国家的合作计划圆满完成。
整套系统有以下部分组成:1.由 Red Bull Advanced Technologies (RBAT)设计,3D打印而成钛合金上半部分框架;2.聚碳酸酯材料风挡;3.与底盘结合的底部碳纤维框架。我们最容易看到的是前两个部分,但最后一个部分---碳纤维框架,是整个项目能够成功的关键。
Aeroscreen的前身,是2019年的Advanced Frontal Protection (AFP) ,这是一个不大不小的钛合金小翼,用来阻挡前方飞过来的碎片的,当时IndyCar, Dallara与Aerodine Composites共同开发的。为什么说是前身呢?因为在这款小翼的安装处,是经过强化处理,以应对飞过来的碎片,上面有六个螺母固定,而且里外两层材料都是增厚处理的,而这将会是Aeroscreen的一个重要安装点之一。
如何做到承受150KN的力,是大家共同努力的目标。由于Aeroscreen是需要把前后左右都包起来,在后方的安装位置,只能够在防滚架两侧。这跟Halo那种呈三角状的安装位置不同,Aeroscreen后方的两个安装点过于靠近赛车中线,对于侧面飞过来的物体的抵御能力可能不足,因此需要一种新方法,把Aeroscreen融入到底盘中。他们想到的做法是,让底部的碳纤维框架作为支撑钛合金框架侧面结构的主体,把力传导到单体壳上,同时要嵌上聚碳酸酯材料风挡。
设计工作由RBAT完成,生产工作由Aerodine Composites。整个框架有三个部分组成,前面一块“大盖子”,在支撑聚碳酸酯材料风挡与钛合金框架的同时,也提供通风作用,以及两条侧边框,后部凸起部分,也叫A柱,与钛合金框架连接,同时要保证不挡住车手视线。
这三个部分是由碳纤维,高密度聚甲基丙烯酰亚胺Rohacell泡沫,用以安装螺丝的铝合金,以及用以把力传导到底盘上的钛合金支柱,一起组合而成。侧边框是由16个部分组成,而“大盖子”由11个部分组成。从A柱开始的力传导路径上,有覆盖35层单向编制的碳纤维进行支撑,因此十分坚固。
整个项目的时间把控十分重要,因此,零件的设计一定要快,只有这样模具的制作设计才能赶得上,与此同时,RBAT的设计还要涉及到制造环节,比如要对碳纤维的分层进行优化。
接下来,我们会用5轴机床在高密度环氧树脂上切割出pattern,尺寸要比原件要小,因为在高压锅固化的时候会有热膨胀,因此我们也要预先了解材料的热膨胀情况。之后用这个pattern,我们会制作出模具。
我们首先要清楚,这个框架是要接两个部分的,一个是Aeroscreen本身,一个是底盘。在传统的碳纤维制作方法下,一面是光滑的,一面是粗糙的,而Aerodine Composites采用的是叫compression moulding的方法,这样就能保证这个零件每一个部分都是完美的,Aerodine Composites本身在国防,航空领域都有使用这种技术。零件从模具倒出来后,就会送去5轴机床上进行钻孔。最终这三块东西加起来的总重量也就3.7kg,而且满足Indycar的要求。
除了之前提到的AFP,在2014年的时候,DW12在底盘上也进行了一些安全上的升级,比如增加防穿透的能力,在座舱开口也加了一圈补强件。设计团队清楚,要如何面对这些以前进行过的升级。Indycar表示Aeroscreen的部件可以在不同车进行更换,这就意味着,整个上半部分的结构进行拆卸,然后装在备用车上。同时,Indycar从成本和竞技的角度出发,能够有适配于每一辆赛车的Aeroscreen。
现在只有防滚架部分的Aeroscreen安装处在DW12引进以来没有进行过重大升级,因此需要用3D扫描仪对单体壳的截面进行扫描,以确定设计参数。6款不同时代,不同车况的DW12底盘接受测量,团队主要是研究钛合金框架安装点以及单体壳上安装Aeroscreen底部碳纤维框架部位之间的关系。有了这些数据在手,团队发现即使有早期的升级,对于Aeroscreen的安装也不大,而且也方便于日后Aeroscreen的更换。而底部碳纤维框架,则不能拆卸,只能保留在每辆赛车上。
由于时间有限,很多供应商的工作都是同时进行的,比如其它部件的设计生产工作还在进行,Aerodine Composites要模拟相应部件的尺寸才能进行下一步工作,团队等到两副Aeroscreen装车测试时,这个底部碳纤维框架才与其它两个部分,聚碳酸酯材料风挡与钛合金框架,第一次合在一起。测试后,还要对其进行升级改进。在2019年10月的IMS测试中,效果很不错,在2020赛季的季前测试前,14支车队,接近60个底盘需要接受Aeroscreen的升级,最后Indycar决定用2019赛季的排名来决定升级的次序。这也意味着,Aerodine与每一支车队是建立了较深的合作关系的。
Aerodine团队夜以继日的工作,以确保Aeroscreen的改进工作能够完美完成,最后,大家是提前完成了,让这个涉及7个组织,横跨4个国家的合作计划圆满完成。
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