Pentavelo - Fünf Energiequellen auf drei Rädern

Vergangenen Freitag haben wir auch am Fahrzeug selbst weitere Arbeiten getätigt. Dies betrifft insbesondere die Anbringung des zur Brennstoffzelle gehörigen Systems zur Versorgung mit Wasserstoff. Dazu haben wir vorübergehend mittels Kabelbindern Druckminderer, Manometer und Drucksensoren im hinteren Bereich des Fahrzeuges angebracht. Auch die Wasserstoffflasche ist auf den folgenden Bildern erstmalig montiert:

(Hier sind Manometer, Druckminderer und Drucksensoren deutlich erkennbar: Im unteren Bereich befinden sich ein analoger Drucksensor, sowie ein Manometer, die den Ausgangsdruck der Wasserstoffflasche annzeigen und somit Rücksschlüsse auf den Füllstand erlauben (dies kann sich allerdings nach ausgiebiger Benutzung schwierig gestalten, da durch das Abkühlen der Flasche der Druck bei Benutzung abnimmt, da das Metallhydrid bei geringen Temperaturen weniger Wasserstoff abgibt). Das zweite Manometer ist an dem Druckminderer angebracht und zeigt den an der Brennstoffzelle anliegenden Druck an - der dazugehörige Sensor befindet sich weiter oben. Nahe des Wasserstoffeingangs lässt sich weiterhin ein Magnetventil erkennen, dass sich bei anliegendem Strom öffnet und die Brennstoffzelle mit dem zur Reaktion benötigtem Gas versorgt.)

Die nachfolgen Bilder zeigen nochmal das Fahrzeug in seinem Gesamtzustand. Die Delta-Schwingen für die Vorderräder, sowie die Heckschwinge für das Antriebsrad sind derzeit noch in der Schlosserei zur Anbringung der Kugellager:

(Im vorderen Bereich des Fahrzeuges lassen sich die Netzteile erkennen (noch nicht montiert), mit denen sich die Akkus über einen Stromanschluss aufladen lassen. Ein Ladevorgang beötigit rechnerisch etwas über 1kw/h und kostet somit unter 20 Cent. Im hinteren Bereich befinden sich neben dem Warndreieck und dem Verbandskasten (ebenfalls noch nicht montiert) zudem die weißen Hochleistungsakkus, sowie rechts davon in schwarz der Controller, mit dem das Fahren mit zumindest einer Energiequelle möglich ist. Dies soll über die noch nicht fertiggestellte Elektronik, in der blauen Box hinten auf bis zu 5 ausgeweitet werden.)

Wie in der Langfassung bereits beschrieben, haben wir uns ein System überlegt, welches den Anwender dazu motivieren soll, die erneuerbaren Energien möglichst effizient und viel zu nutzen. Dieses Belohnsystem soll dabei über einen variablen Multiplikator für die einzelnen Energiequellen verfügen, sowie einen "Zwischenspeicher", der die über die Akkus verfügbare Leistung mit beeinflusst. Durch die Programmierung festgelegte Werte für diese Multiplikatoren, die Größe des Energiespeichers bringen insbesondere dann Probleme mit sich, wenn sich die Bedürfnisse des Anwenders ändern. Möchte z.B. eine weniger sportliche Person die Möglichkeit nutzen, im Wesentlichen mit den Pedalen die von den Akkus abgegebene Leistung zu steuern (in diesem Beispiel soll das Verhalten des Pentavelos dem eines Elektrofahrrades nachempfunden sein), so gestaltet sich das Fahren als deutlich schwerfälliger, als bei einer sportlichen Person. Mit Hilfe von Schiebereglern (wir verwenden hier Linearpotentiometer aus dem Audiobereich) soll der Fahrer nun die Möglichkeit haben, das Verhältnis der eigens erbrachten Leistung zu der durch andere Energiequellen erbrachten zu variieren bzw. auf einen Betrieb ohne den Pedalgenerator umzuschalten. Um dieses Steuerungspanel besser anbringen zu können und zur Anpassung der Optik an die restliche Fahrzeuggestaltung haben wir gestern zum Ersten mal mit Hilfe der schuleigenen CNC-Fräse ein Teil für unser Fahrzeug gefräst:

(Fertig gefrästes Wergstück mit Kunststoff-Spänen)

Mit unserer Fräsmaschine ist das Fräsen von Kunststoffen (in diesem Fall Plexiglas) insbesondere dadurch mit einigen Schwierigkeiten verbunden, dass die Drehzal und die Vorschubegschwindigkeit eine große Rolle bezüglich der Materialqualität und der Fräserhaltbarkeit haben. Zu hoher Vorschub bei langsamer Drehzal kann das Werkstück verschieben - zu hohe Drehzalen sorgen für ein schmelzen des Kunststoffes, setzen den Fräser zu und zerstören dadurch bei einem Fortsetzen des Fräsens zuerst das Werkstück und dann den Fräser (auch das entfernen des Kunststoffes vom Fräser ist nicht unproblematisch, da der dünne Fräser dabei leicht abbrechen kann). Da vorangeganene Arbeiten sämtliche Fräser bereits zerstört hatten, die für diese Aufgabe in Frage kamen, haben wir das ~7mm dicke Pelxiglas in 0,3mm Schritten bei geringstmöglicher Drehzahl und schnellstmöglichem Vorschub ausgefräst, was zu einer beachtlichen Bearbeitungszeit geführt hat.

Nachfolgende Bilder zeigen das weitere Ergebnis dieser Arbeit:

(entfernen der schützenden Kunststoff-Folie)

(Kunststoff-Panel zusammen mit den Linearpotentiometern)

Bis Jugend-forscht wird die Anbringung dieses Panels leider nicht mehr erfolgen, da zur Montage weitere Schweißarbeiten erforderlich wären, dies betrifft letztlich auch die restliche Konsole, die Fahrzeuglichter und den Tretkurbelmotor.

Nun ist es endlich soweit! Unsere Platine #1 ist fertig und kann in Produktion gehen. Wir werden nochmal jedes Layer einzelnd auf Fehler überprüfen, haben aber schon viele Verbesserungen nach der Fertigstellung durchgeführt. Natürlich versuchen wir auch, so schnell wie möglich unsere Platine #2 fertig zu stellen.

Vergangenen Dienstag haben wir uns Gedanken zu der Anbringung der einzelnen Elemente gemacht, zu denen wir bisher noch keine genauen Vorstellungen zur Befestigung hatten. Besondere Vorsicht mussten wir in der Hinsicht walten lassen, dass keines der Bauteile den Lenker in irgendeiner Weise blokieren darf (welcher sich im Moment leider noch nicht anbringen ließ) - wir konnten deshalb nur versuchen, höhere Bauteile ehr im Heckbereich des Fahrzeuges anzubringen. Das Folgende Bild zeigt, wie die Positionen der Baugruppen vermutlich in Kürze aussehen werden (Pumpe, Verbandskasten und Manometer ausgenommen):

Heute konnte die Arbeit des Vergangenen Tages (die optisch leider ehr unauffällig war) in einer Form weitergeführt werden, die sowohl mit Hilfe von Schwingungsdämpfern eine Entkopplung der Pumpe, als auch der Elektronik  erlaubt. Im Vergleich zum Brennstoffzellenroller ist die Pumpenbefestigung zwar ehr sperrig, durch die erfolgreich verminderte Betriebslautstärke unseres geräuschvollsten Bauteils wird dies jedoch bei Weitem wettgemacht. Um die Schwingelemente zunächst einmal von einer Kürzung des Gewindes zu verschonen, kommt es zu einer zusätzlichen Dicke der Befestigung durch Hohlräume.

Auch die Elektronikbox hat ihre (hoffentlich) finale Position eingenommen, sie ist ein wenig tiefer angebracht, als zuvor geplant und genau wie die Pumpe mithilfe von 3 Schwingelementen vor Vibrationen geschützt. Aufgrund von Ungenauigkeiten des Stahlrahmens ist der Abstand der Box nach links jedoch so gering, dass bei stärkeren Stößen ein Aufprall gegen den Stahlrahmen zu erwarten ist. Wir gedenken dies zu Lösen, indem wir entweder auf die Kunststoff-Seitenwände der Box verzichten - oder einen Schaumstoff anbringen.

Zuletzt haben wir uns auch mit der Lenkung außeinandergesetzt (die 4 Deltaschwingen lassen wir derzeit noch für die Kugellagerhalterungen auffräsen), dazu haben wir uns zwei Bowdenzüge mit einem 4mm! dickem Draht besorgt und die Spurstange (welche annähernd eine Länge von 1,2m benötigt) aus zwei (die im Baumarkt erhältlichen sind leider nicht länger, als ein Meter) M8-Gewindestangen zusammengesetzt, indem wir ein Verbindungsstück aus Aluminium gedreht und mit einem tiefen Gewinde versehen haben.

Auch ist heute mit dem Tretkurbelmotor die vierte der fünf Energiequellen angekommen (eventuell werden wir allerdings einen anderen benötigen), sowie die Pedale und die Halterungen:

Abschließend lässt sich der heutige Fahrzeugzustand mit diesem Bild ganz treffend beschreiben: