Tudengivormel 2019: ühe aastaga valmis kaks vormelit

Eesti tehnikatudengid meisterdasid käesolevaks hooajaks kaks vormelit, millega rahvusvahelisel areenil võistlustulle minna. Lisaks uhiuuele elektrivormelile FEST19 tegid Formula Student Team Tallinna liikmed valmis kogu Baltikumi esimese isesõitva vormeli. Kirjutab Ants Vill.

Tehnikaülikooli ja Tallinna Tehnikakõrgkooli tudengid on juba tosin hooaega arendanud tudengivormelite erinevaid mudeleid ning nendega edukalt rahvusvahelistel võistlustel osalenud. Aastate jooksul on valminud viis sisepõlemismootoriga vormelit ja seitse elektrivormelit. Selleks hooajaks ehitati valmis koguni kaks vormelit: lisaks suurte uuendustega elektrivormelile FEST19 ka esimene isesõitev elektrivormel.

Spetsialistide hinnangul on elektrivormel FEST19, mille arendamist alustas käesoleva hooaja meeskond nullist mullu septembris, üks kõige uuenduslikumaid tudengivormeleid, mis Tallinnas kogu rahvusvahelises võistlussarjas osalemiseks on valmis ehitatud. Esimene isesõitev vormel loodi mullu võistlustel väga edukalt esinenud elektrilise tudengivormeli FEST18 ümberehitamise teel.

Uute autode avalik esitlus toimus juuni lõpus Tallinna Tehnikaülikooli parklas, kuhu oli värviliste liikluskoonustega maha märgitud kurviline ringrada. Huvilised said näha, kuidas iseseisvalt liikunud vormel kaardistas ettevaatlikult sõites koonustevahelist sõidurada. Ja siis tegi teine, piloodiga vormel väikesel ringrajal hulga üllatavalt kiireid ringe.

Aastaga kaks autot

„Olen meeskonna üle väga uhke, ehitasime aastaga kaks vormelit, mille tehnilised näitajad ületavad kõik varasemad – selle nimel nägime üheksa kuud vaeva ja saatsime mööda arvukalt unetuid öid, et Eesti saaks tunda uhkust meie noorte inseneride ehitatud autode üle,“ rääkis tudengivormeli tiimi juht Rico Jaanipere. „Nüüd on nii isejuhtiv- kui ka elektrivormel võistlushooajaks valmis. Mõlemad autod astusid võistlustulle juulis, võttes mõõtu maailma nimekaimate tudengivormeli meeskondadega.“

Tallinna Tehnikaülikooli ja Tallinna Tehnikakõrgkooli tudengitest koosnevas meeskonnas Formula Student Team Tallinn on 65 liiget. Tiimi mõtte- ja kätetööna valminud vormelitest astub isejuhtiv vormel üles võistlusetappidel Itaalias, Tšehhis ja Saksamaal ning elektrivormel FEST19 võistlustel Ungaris, Itaalias, Austrias ja Hispaanias. Võistlushooaeg kestab augusti lõpuni.

Kuna sel hooajal arendati koguni kaht autot, on meeskonna eelarve olnud varasemast kaks korda suurem. Vormelite arendamist toetab lisaks tehnikaülikoolile ja tehnikakõrgkoolile rida ettevõtteid. Suurtoetajad on ABB ja Milrem Robotics, lisaks toetavad vormelite valmimist Auto24, Oshino Electronics Estonia, Harju Elekter ning veel kümned ettevõtted nii kodu- kui välismaalt.

Jukka Patrikainen, kes on suurtoetaja ABB tegevjuht Baltikumis, ütles esitlusel, et uue vormeli näitajate üle võiks uhke olla iga autotootja. „Oleme kaua kuulnud ideid, et aastate pärast sõidavad meie tänavatel autod, mis kasutavad kütuseks elektrit ja ei vaja juhti – need ideed on tõeks saanud. Tulevik ongi kätte jõudnud,” märkis ta ning lisas, et esitlusele toodud kaks vormelit on tõestus, kuivõrd tähtis on arendada nn Lego-põlvkonna noorte tehnilist mõtlemist ja oskusi juba lapsest peale.

Uuenduslik elektrivormel FEST19

Võrreldes eelmise aasta eduka mudeliga FEST18, mis läheb sel aastal võistlustele juba ilma piloodita, on uus elektriauto viis kilo kergem, selle raskuskese on samas madalamal, suurendades auto stabiilsust. Kaalu on õnnestunud vähendada igal aastal, tänavuse mudeli puhul on see saavutatud suuresti süsinikmaterjalide rohke kasutamisega.

Võidusõiduauto monokokk kokpit on valmistatud süsinikkiust, selle kihtide vahel on mesilaskärge meenutav alumiiniumkärg. Eelmisel mudelil olid vahed täidetud vahuga. Uus kerelahendus on võrreldes eelmisega kümme protsenti kergem ja kaheksa korda jäigem. Uus kere kaalub 22 kilo.

„Ühe väikese muudatusega materjalis saime suure muutuse tulemustes,” tõi esile Jaanipere, kel endal on tudengivormeli tiimis juba küllaltki pikk kogemus – 2017. aastal disainis ta esitiiva, eelmisel hooajal esimesed süsinikkiust õõtshoovad.

Elektroonikameeskond valmistas ise otsast lõpuni kõik 19 trükkplaati. Aktiivse tagatiivaga nelikveolisel autol on neli velgedes asuvat elektrimootorit, mille maksimaalne võimsus 140 kW. Mootoritel on ainulaadne vesijahutussüsteem koos 3D-prinditud radiaatoritega. Auto maksimumkiirus on 127 km/h, tehniliselt keerukatel radadel on võistluskiirused siiski 55–60 km/h. Rajal võivad külgkiirendused küündida kohati kuni 3 G-ni.

Põhjalikult on uuendatud ka kogu veermikuosa – rattad, rattakoostud, pööramis- ja pidurdamissüsteemid. Selle osa väljatöötamise ja valmisehitamise eest vastutas Jaagup Laaser, kes lõpetas äsja Tallinna Tehnikakõrgkoolis masinaehituse eriala. Lisaks inseneritööle on ta ka tiimi piloot, kes valmisehitatud sõidukiga peab võistlustulle minema.

Selle vormeli puhul on kasutusel süsinikust stabilisaatorivardad, samuti on süsinikmaterjalist õõtshoovad ja ka veljed. Tänavusel mudelil võeti kasutusele eelmisest kaks tolli väiksema, 16-tollise läbimõõduga rehvid, mis võimaldas palju kaaluvõitu ja suurendas sõiduki stabiilsust.

„Auto on projekteeritud nii, et sellega oleks võimalikult lihtne sõita. Võistluseeskirjade järgi saab enne võistlust rajaga tutvuda vaid seda üks kord läbi jalutades. Ühtki prooviringi ei ole ette nähtud. Seetõttu peab auto olema hästi universaalse seadega ja lihtsalt juhitav,” ütles piloot, kel ees terve hooaeg võistlusi uue autoga.

Isesõitev vormel iseseisvalt rada kaardistamas (Foto: Ants Vill)Esimene isesõitev

Kuna 2021. aastal peavad kõik tudengivormelid olema isejuhitavad, otsustas Tallinna tiim alustada uuetüübilise autoga juba sel hooajal. Nagu eespool öeldud, võeti aluseks eelmine, end igati edukana näidanud mudel, millel vahetati välja rooli- ja pidurisüsteemid ning paigaldati vajalikud andurid ja arvutisüsteemid.

Võidusõiduato, mida peab eeskirjade järgi saama juhtida ka n-ö inimpiloot, on varustatud stereo- ja monokaamerate, 64-kiirelise LiDAR-i ja inertsiaalse navigatsioonisüsteemiga. Vastavalt eeskirjadele on autol ka hüdraulikal põhinev hädapidurdussüsteem, mida operaator juhib distantsilt.

Rajal peab auto orienteeruma värviliste plastkoonuste järgi: vasakule tuleb jätta sinised ja paremale kollased koonused. Stardi-finišijoont tähistavad oranžid koonused on mõlemal pool rada. Koonused tuvastatakse LiDAR-i punktipilvest ja kaamera pildist koonuse kuju ja värvi järgi närvivõrgu abil. Andmeid töötleb arvuti NVIDIA Jetson AGX Xavier.

Nagu esitlusel võis näha, saab auto isesõitmisega päris hästi hakkama. Esialgu on kiirused küll tagasihoidlikud. „Isesõitva auto sõitma saamine on väga suur ülesanne, eriti nii lühikese ajaga – üheksa kuuga. Siit edasi on veel palju tööd, et seda kiiremaks ja töökindlamaks saada,” ütles tiimi kapten Rico Jaanipere. Isesõitja arendusmeeskond on väga noor, märkis ta. 13-liikmelisest tiimist 11 on esimese aasta bakalaureuseõppe tudengid nii tehnikaülikoolist kui tehnikakõrgkoolist.

Parim õppimisviis

„Mina soovitan kõigile sellist projekti. Seda saab teha üksnes kohas, kus võib ühendada nii õppetöö, projekteerimise kui ka masinatel töötamise, detailide valmistamise,” kiitis Rico Jaanipere.

Ta tõi välja ka selle, et tudengivormeli sarjas on kokku pandud nii sport kui inseneeria, seepärast see nii populaarne ongi. Samas tuleb ette ka palju ootamatusi, tegu on ikkagi motospordiga. Sügisel soovis tiimi saada 120 tudengit, vastu oli võimalik võtta vaid kolmandik neist.

„Tehnikaharidus on see, mis elu edasi viib. Kui räägitakse Eesti oma Nokiast, siis need ongi meie oma insenerid. Meie tiimist on kasvanud välja väga kõvad ettevõtted – Milrem arendab mehitamata sõidukeid, ABB teeb robotite tootmisliini,” ütles Jaanipere. Tudengivormelist pärit insenere töötab neis ettevõtetes, samuti ka maailma kiireima kereauto firmas Koenigsegg. „Ka Ott Tänaku meeskonnas on meie mehed. Kui tudengid valivad, millist eriala võtta, siis mina soovitan – võtke tehnikaharidus ja õppige inseneriks,” rõhutas Jaanipere, kes ise jätkab sügisest tehnikaülikoolis juba magistriõppes.

Mis on tudengivormelite võistlussari Formula Student?

Tudengivormeli sari Formula Student sai alguse 1981. aastal USA-s. See on ennekõike tehnikatudengitele suunatud tootearendusvõistlus ja kujutab endast üheistmelise tudengivormeli valmistamist algusest lõpuni. See tähendab nii projekteerimis-, ehitus- kui testimisfaasi. Võistlustel arvestatakse auto terviklikkust, mis hõlmab lisaks võidusõidule ka sõiduki disaini ja otstarbekat kulude planeerimist.

Tootearendusvõistluse sari on toimunud üle 30 aasta, võistlusi peetakse ülemaailmselt ning sari toimub neljas kategoorias, lisaks võistlevad sealhulgas elektrivormelid ning alates 2017. aastast ka isejuhtivad vormelid. Võistlustel hinnatakse prototüüpauto sooritust kiirenduses, kaheksasõidus, kestvussõidus (22 km, isesõitjatel 5 km) ja rajasõidus. Lisaks tuleb meeskonnal žürii ees kaitsta disainlahendusi, kuluaruannet ja äriplaani.

Rahvusvahelises sarjas osaleb üle 700 meeskonna tippülikoolidest üle maailma. Sel hooajal tegeleb isesõitva vormeli arendamisega 50 võistkonda. Aastaks 2021 peavad kõik võistlustel osalevad vormelid olema isesõitvad.