Na sklonku minulého roku se při setkání zástupců firem Technodat, Evektor a Duratec na Evropském zákaznickém fóru pořádaném společností Dassault Systemes zrodil nápad na realizaci společného projektu "létajícího kola". Ze strany Technodatu tomu napomohl smělý marketingový plán postavit High-tech elektrokolo, v Duratecu se myšlenka létajícího kola již v minulosti objevila a Evektor se létáním na elektrický pohon už také nějakou dobu zaobíral. Slovo dalo slovo a projekt byl na světě. Minulý čtvtek (24.5.) proběhla v Praze tisková konference s představením projektu a hned ten den se v některých médiích objevily články, jejichž obsah byl často neúplný či zkreslující, hlavně ale málo zdůrazňovaly hlavní smysl projektu. Protože jsem se shodou okolností stal vedoucím tohoto projektu, pokusím se některá fakta trochu ujasnit, popřípadě doplnit.

Co nás vedlo ke vzniku projektu?

Zde můžu uvést víceméně čtyři hlavní důvody:

• 1. Splnění snů - kdo by se nechtěl proletět na kole
• 2. Možnost dokázat si, že tuto výzvu zvládneme (a to v rekordně krátkém čase)
• 3. Vyzkoušet možnosti platformy V6, hlavně podporu online spolupráce
• 4. Dárek k 20-ti letému výročí všech tří firem

K bodu 1 asi není co říct. V jednotlivých společnostech už se vypisují pořadníky na to, kdo se s kolem proletí.

Bod 2 se dá opravdu nazvat výzvou. Na projektu se konstrukčně podílí jen pět lidí, tři konstruktéři a dva designéři, a nikdo z týmu se projektu nevěnuje full time. Na realizaci projektu máme pouhých 6 měsíců, pokud chceme splnit termín vzletu, který je naplánován před MSV v Brně konaném v září.

Bod 3 je další zajímavé zpestření projektu - jedná se o novou platformu, která by svým charakterem a jedinečnými vlastnostmi měla posouvat hranice CAD a PLM. Zatím se to víceméně potvrzuje...tým je doslova roztroušen po celé republice (Zlín, Plzeň, Brno, Město Touškov, Kunovice) a přístupnost dat je stále perfektní.

Bod 4 jen hovoří o zdraví všech zůčastněných firem, který si mohou dovolit financovat takto nákladný projekt a nadělit si "dárek" ke 20-tému výročí založení.

(Pozn. Všechny tři společnosti opravu letos slaví 20. výročí od založení.)

Jedná se o vynález?

V žádném případě se nejedná o vynález, všechny použité technologie jsou již řadu let objevené. Podobné projekty se čas od času objevují, s větším či menším úspěchem, přesto je F-Bike svým způsobem jedinečný. Na rozdíl od některých podobných projektů je postaven na teoretickém základu a opírá se o dlouholeté zkušenosti z oblasti letectví a stavby moderních jízdních kol a využívá nejmodernější technologie.

Trocha teorie

Při návrhu se vycházelo z několika základních požadavků.

• 1. Koordinovaný let
• 2. Jízda po vlastní ose
• 3. Elektrický pohon

Let
Kvůli požadavku koordinovaného letu byl vybrán princip multicopteru, tzn. stroje s vícero horizontálními vrtulemi. Tento princip se dnes poměrně často využívá pro např. foto nebo videodokumentace těžko přístupných míst, kam se multicopter díky své letové charakteristice snadno dostane. Bohužel je tento princip ve srovnání s klasickým letadlem, kdy je síla potřebná pro vzlet vyvozována vztlakem na křídlech energeticky nejnáročnější (pro představu klasickému letadlu s křídly by stačil zhruba čtvrtinový výkon). Tomu odpovídá i poměrně krátká doba letu, odhadovaná vzhledem ke kapacitě baterií na cca 5 minut.
Při výpočtech můžeme vycházet z hmotnosti stroje. Rám kola se všemi komponenty bude mít cca 25kg, pohony (motory, silová elektronika a vrtule) dalších 35kg, baterie s kapacitou 50Ah váží 20kg a kompozitové ochranné prstence a ostatní části se odhadují na 10kg. To je v součtu 90kg - na kolo poměrně dost (Kdo měl jako 15-letý Simsona, může porovnávat - vážil s plnou nádrží téměř stejně). K tomu jsme připočetli 80-ti kilogramového pilota a dostali se na celkovou hmotnost 170kg. Od této hmotnosti byl odvozen celkový výkon potřebný pro statický tah 1700N a byly navrženy motory a vrtule. Celkový výkon motorů se vyšplhal na 47kW, rozdělený do čtyř hlavních motorů po 10kW a dvou stabilizačních po 3,5kW. Počítá se samozřejmě s určitou rezervou.


Jízda
Dalším požadavkem byla jízda po vlastní ose. Kolo sice bude mít pedály a převody, ale rozšlapat 170kg by i pro trénovaného cyklistu představovalo velký problém. Proto si i tady budeme pomáhat pohony. Boční vrtule se při jízdě překlopí dopředu a jejich tah, který by měl být cca 200N, bohatě postačí k rozpohybování kola. Jezdec si samozřejmě může "přišlápnout" a šetřit tak drahocennou energii. V režimu jízda tedy baterie vydrží mnohem delší dobu, výkony bočních motorů jsou zhruba 7x nižší než výkon motorů hlavních.


Elektrický pohon
V řadě diskusí se objevuje otázka, proč nebyl použit spalovací motor. Jistě, vzhledem k hustotě el. energie by se benzínový pohon zdál být mnohem výhodnější, ale nesmíme zapomínat, že ovládáme multicopter, tj. každá z šesti vrtulí je řízena samostatně. To by s benzínovým motorem nebylo možné, a představa soustavy motor - generátor - regulátory - el. motor už by zase nejspíš přesahovala hmotností omezení. Tedy, použití baterií je sice slabým článkem konstrukce, ale i zde bude v budoucnu prostor pro zlepšení (technologie grafenu atd).

Ovládání stroje

Jedna z dalších častých otázek byla, jak se bude kolo ovládat ve vzduchu. Pro řízení bude použita elektronická jednotka od společnosti HoverFly (řízení multicopterů), která se může ovládat např. pomocí rádia. F-Bike bude využívat standartní ovládací prvky kola, kterými jsou řidítka a otočné rukojeti řazení. Pravá otočná rukojeť bude ovládat otáčky motorů (stoupání / klesání), levá otočná rukojeť pohyb vpřed a vzad. Řidítka budou v režimu letu aretována ve speciálním pružinovém mechanizmu, který je bude udržovat ve středové poloze, a jejich natáčením se bude ovládat otáčení kola okolo svislé osy. Všechny tyto pohyby lze provádět pouhou změnou otáček jednotlivých motorů, není třeba žádných klapek ani jiných pohyblivých mechanických částí.

Bezpečnost

Nedílnou součástí projektu je zajištění bezpečnosti jezdce nebo, chcete-li, pilota. Protože řidítka budou využita pro ovládání letu, nebude se o ně pilot moct příliš opírat. Z toho důvodu bude na kole opěrka s vícebodovým pásem, kterým bude pilot připoután. Tím se zamezí případnému pádu pilota a zlepší se stabilita těžiště (poloha pilota bude v podstatě fixována).
Cílem projektu je koordinovaný let s živým člověkem, proto bude bezpečnost jednou z nejdůležitějších podmínek samotného vzletu. Teoreticky F-Bike podléhá letovému provozu ČR, takže zde vyvstává i jistá právní otázka, ale to nebudeme řešit, dokud se neodlepíme od země.

Jak jsme s projektem daleko?

V současné chvíli (konec května) je dokončený 3D model a probíhají optimalizace na zvýšení tuhosti rámu a snížení hmotnosti. Ve společnosti Duratec se začíná rozbíhat výroba částí rámu a společnost Evektor zadává výrobu vrtulí a návrh kompletního zapojení elektroniky.

Co k tomu všemu dodat? Vzhledem k povaze projektu (která je spíše marketingová) nemá cenu zas až tak přemýšlet o technickém přínosu projektu nebo ho dokonce brát jako převratný objev. Cílem je především dokázat, že díky moderní technologii (zde zastoupené platformou V6) je možné takto náročný projekt zrealizovat během několika měsíců.

Držte nám palce a v září se přijeďte podívat na MSV v Brně, kde bude kolo vystavené.


Autor článku: Jan Cinert


Diskuse k článku: http://www.catia-forum.cz/forum/topic.php?topic_id=623

Odkazy
Partneři:
Technodat http://www.technodat.cz
Duratec http://www.duratec.cz
Evektor http://www.evektor.cz

Oficiální stránka projektu:
http://www.f-bike.cz

Úvodní video k projektu:
http://www.youtube.com/watch?v=J7Qajzd1Fyk