Mechanica: Passen en meten | Solar Team Twente
De wielophanging en het rem- en stuursysteem zijn een aantal van de mechanische onderdelen die RED Shift tot een echte zonneauto maken. Samen met Elektronica zorgt Mechanica ervoor dat RED Shift tot leven komt. Zodat ze verandert van een mooie aerodynamische body tot een volwaardige raceauto.
Als je een beetje generaliseert, is RED Shift net een normale personenauto: vier wielen, een stuur en een mooie carrosserie. Over het algemeen houdt het daar wel op, maar de mechanische systemen zijn te vergelijken met een gewone auto. Zo beschikt RED Shift, onder andere, over remmen op alle vier de wielen, een mechanisch stuursysteem voor de voorwielen en wielophangingen gebaseerd op die van auto's en motoren. Maar hoe krijg je al die systemen tot één geheel? Hoe zorg je dat de bestuurder kan remmen, sturen en gasgeven?
Het eerste (letterlijke) knelpunt is de beschikbare ruimte. Aan het begin van het project moeten de mechanici een inventarisatie geven van de benodigde ruimte voor alle systemen (zogeheten black boxes). Deze black boxes zijn heel belangrijk voor de aerodynamici die de buitenkant ontwerpen. Als de black boxes niet accuraat zijn, wordt het aerodynamisch model nooit goed. De black boxes moeten zo krap mogelijk zijn, want anders wordt het model onnodig te groot, wat weer slecht is voor de luchtweerstand. Maar als de ruimte-inventarisatie te klein is, past het systeem niet meer. Ondertussen zijn de aerodynamici al weken verder met hun model, dus als je dan nog de black box wil aanpassen, is dat eigenlijk niet meer mogelijk.
Gewicht vs risico
Als de concepten en de black boxes zijn opgesteld, is het tijd om te ontwerpen. Een van de lastigste en belangrijkste systemen is de wielophanging. De wielophanging verbindt de wielen met de rest van de auto. Het is de grootste factor in de rijeigenschappen van de auto. Als in de praktijk de zonneauto stabiel op de weg ligt, dan hoeft de coureur tijdens het racen slechts minimaal te corrigeren. Hoe meer een coureur moet corrigeren, hoe inefficiënter de auto rijdt. De wielophanging moet dus goed zijn, maar mag ook niet te zwaar zijn. Tijdens het ontwerpproces van de deelsystemen wordt dus steevast gediscussieerd over de juiste balans tussen gewicht en risico. Het doel is om de verschillende onderdelen zo te ontwerpen dat ze optimaal functioneren en onderweg niet kapot gaan, maar wel zo lichtgewicht mogelijk zijn. Dit heeft ertoe geleid dat de voorwielophanging verschilt van de achterwielophanging. Bij de voorwielen wordt gebruik gemaakt van double wishbones (systeem dat veel voorkomt in auto's). Door de geringe ruimte zouden double wishbones niet passen bij de achterwielen. Achter is daarom gekozen voor een variatie op een trailing arm (vergelijkbaar met de achterwielophanging van motoren). Dat systeem kon wèl de geëiste prestatie leveren in de beschikbare ruimte.
Remmen is verliezen, maar wel verplicht
Gekscherend wordt er wel eens geroepen dat remmen nergens voor nodig zijn. Remmen is natuurlijk ook een vorm van energieverlies (beweging wordt omgezet in warmte middels wrijving). Maar naast dat het nodig is om te kunnen remmen voor een kruising of stoplicht, is het natuurlijk ook voor de veiligheid. Het is daarom verplicht dat iedere zonneauto een mechanisch remsysteem heeft. Deze editie zijn de reglementen weer verder aangescherpt en werd het verplicht om remmen op alle vier de wielen te hebben. De remmen doen echter niet evenveel. Vergelijkbaar met een normale auto, doen de remmen op de voorwielen meer dan die van de achterwielen. Als je remt, duikt de neus van een auto naar beneden, dat komt door de massatraagheid. Simpel gezegd: zware dingen doen er wat langer over om af te remmen. De rest van de auto probeert dus eigenlijk de wielen in te halen. Dit betekent dat er meer druk op de voorwielen staat en dat die dus ook harder kunnen worden geremd voordat ze gaan slippen. Al met al is de rembalans dus zo ingesteld dat de voorwielen harder remmen dan de achterwielen. RED Shift heeft net als RED One (2015) een asymmetrisch ontwerp. Dit brengt uitdagingen met zich mee. De zware kant moet namelijk harder remmen om yaw (sturing) door de remmen te voorkomen.
Bij het stuursysteem was vooral de krappe ruimte het struikelblok. Doordat RED Shift een halve meter smaller is, was het lastig om alles erin te passen qua stuurstangen. Maar ook hier was het belangrijkste de afweging tussen gewicht en risico. Betrouwbaarheid en service-ability (hoe makkelijk het is om bijvoorbeeld een onderdeel te vervangen) staan bij Mechanica centraal. Mechanica is waarschijnlijk niet de discipline waarmee je de race wint, maar zeker wel een waardoor je de race kan verliezen. Dat wil zeggen dat een auto waar alleen de mechanica goed is, niet zal winnen, maar een auto, waarbij alles klopt behalve de mechanica, zeker zal verliezen. Als er een lekke band is en een wielwissel nodig is, kan je dat absoluut de race kosten. Het is dus van belang dat alles zo snel mogelijk gewisseld kan worden en dat je overal goed bij kan.
De Engelsen hebben het mooi verwoord: To finish first, first you have to finish (Om als eerste over de finish te komen, moet je eerst überhaupt over de finish komen). En dat is waar Mechanica om draait!