Coche solar de la Universidad de Michigan "Maize & Blue" de 1993

El coche solar Maize & Blue de 1993 fue construido por el equipo de coches solares de la Universidad de Michigan durante el período comprendido entre 1990 y 1993.

El coche participó en dos carreras. Ganó un campeonato nacional en Sunrayce 93, la carrera predecesora del North American Solar Challenge. Luego terminó 11º en el World Solar Challenge de 1993. Maize & Blue ahora forma parte de la exposición permanente del Museo de Ciencia e Industria de Chicago, Illinois. El coche tenía un diseño evolutivo que descendía del Sunraycer de General Motors y del coche de primera generación de la Universidad de Michigan, el Sunrunner. El coche se considera un ejemplo temprano y una plataforma de demostración para el diseño de automóviles energéticamente eficientes.

El equipo de autos solares de la Universidad de Michigan se fundó en 1989 y ha existido de manera continua desde entonces. El equipo, compuesto por estudiantes de grado y posgrado de la Universidad, así como por asesores de la facultad, ha competido en muchas carreras importantes, incluidas el World Solar Challenge y el North American Solar Challenge. El equipo que compitió en 1993 fue el equipo de segunda generación "Maize & Blue" (la tradición del equipo dicta que cada equipo le ponga un nombre a su auto y que ese equipo sea conocido por el nombre de su auto). El equipo Maize & Blue se estableció formalmente en octubre de 1990 y se completó en diciembre de 1993.

Durante un período único de tres años para el equipo, diseñaron el automóvil, construyeron un chasis prototipo, probaron el prototipo, construyeron el vehículo de carreras y luego probaron ese vehículo en preparación para las dos carreras.

El equipo fue fundado por unas pocas personas y creció hasta su punto máximo con varios cientos de estudiantes de todas las disciplinas académicas. Durante el diseño y la construcción, el equipo alcanzó su máximo número. Durante las pruebas y las carreras reales, el equipo se redujo a un grupo central denominado "equipo de carreras", compuesto por aproximadamente 30 estudiantes y asesores.

A lo largo del proyecto, el equipo contó con al menos 260 estudiantes (consulte la lista de los miembros del equipo conocidos a continuación). Cabe señalar que no todos los miembros del equipo participaron durante la duración del proyecto (más de 3 años) ni contribuyeron con la misma cantidad de tiempo y esfuerzo. Un miembro del equipo que cabe destacar es Larry Page, que aparece en la parte superior izquierda de la foto de la derecha, cofundador de Google, que participó en la fase inicial del proyecto pero no desempeñó un papel importante en las fases finales. En total, se invirtieron aproximadamente 70.000 horas de trabajo estudiantil en el proyecto.

Maize & Blue combinó tecnologías que se utilizan habitualmente en las industrias aeroespacial, de bicicletas, de energía alternativa y de automoción. A diferencia de los coches de carreras habituales, Maize & Blue se diseñó con las estrictas restricciones energéticas impuestas por las normas de competición. Estas normas limitaban la energía a la recogida únicamente de la radiación solar y, como resultado, era fundamental optimizar el diseño para tener en cuenta la resistencia aerodinámica, el peso del vehículo, la resistencia a la rodadura y la eficiencia eléctrica. Por ejemplo, en lugar de un asiento de automóvil convencional que pesaría decenas de libras, Maize & Blue empleó un asiento de malla de nailon combinado con un arnés de cinco puntos que pesaba menos de 3 libras.

Uno de los procesos más innovadores que empleó el equipo para diseñar Maize & Blue en aquel momento fue el diseño asistido por ordenador. Se utilizó CAD para diseñar casi todo el coche utilizando CATIA de Dassault Systems y luego modelando las características físicas utilizando SDRC I-DEAS y otros programas, la mayoría de los cuales se ejecutaban en algunas estaciones de trabajo IBM RS/6000 Unix donadas por el patrocinador del equipo, IBM. En aquel momento, se estaba utilizando CATIA para diseñar el Boeing 777, el primer avión comercial diseñado íntegramente con CAD. Inicialmente, se construyeron varios modelos a escala de un cuarto de espuma hechos a mano y se probaron en el túnel de viento subsónico de baja turbulencia de 5" x 7" de la Universidad de Michigan. Esta prueba fue fundamental para determinar la configuración final del vehículo. Una vez finalizada, la carrocería del coche se fresó con control numérico a escala de un cuarto a partir del modelo CATIA y se verificó en pruebas en el túnel de viento. El 8 de mayo de 1993, Maize & Blue se diseñó con CATIA, un programa de diseño asistido por ordenador que se utilizó para diseñar el Boeing 777. El Blue fue probado en un túnel de viento a escala real en las instalaciones de Lockheed en Atlanta, Georgia.

La obtención de dinero en efectivo y donaciones en especie fue fundamental para la finalización de Maize & Blue. Al principio del proyecto, el equipo creó un grupo dedicado a recaudar fondos. Los patrocinadores del equipo iban desde la propia Universidad de Michigan hasta patrocinadores corporativos y exalumnos de la universidad. En total, hubo cientos de patrocinadores que contribuyeron al proyecto. Entre los patrocinadores corporativos se encontraban Ford Motor Company, IBM, Northwest Airlines, General Motors, 3M, Magnetek, TRW, Monroe, BASF, Dana Holding Corporation y muchos otros. Entre los patrocinadores individuales de exalumnos, Charles Hutchins, exalumno de la Universidad de Michigan, se destacó como un importante contribuyente.

Las pruebas de componentes, sistemas y vehículos fueron un proceso continuo durante todo el proyecto y comenzaron muy temprano, a principios de 1991. Un diseño inicial del vehículo para Maize & Blue tenía una configuración de tres ruedas con una rueda al frente, lo que proporcionaba una aerodinámica significativamente mejorada, pero presentaba problemas de manejo. En 1991, el equipo construyó un "vehículo de prueba" que se utilizó para evaluar las características de manejo de la configuración de triciclo. Como resultado de estas pruebas, el diseño se abandonó en favor de una configuración de cuatro ruedas más convencional y más estable. A principios de 1992, el equipo construyó un chasis prototipo basado en el diseño final del vehículo para Maize & Blue. Este chasis prototipo se probó en más de 1,000 millas en circuitos cerrados, principalmente el Michigan International Speedway en Brooklyn, Michigan. Se realizó una ronda final de pruebas del vehículo en San Angelo, Texas, en Goodyear Proving Grounds y en carreteras cercanas. Además, el equipo realizó tres días de pruebas en la ruta real de la carrera la semana anterior al inicio de la misma (principalmente para tener una idea de la ruta real y los patrones de tráfico).

Hubo tres clasificatorias para Sunrayce 93; las dos primeras, varios meses antes del inicio de la carrera, y la tercera clasificatoria de "última oportunidad" celebrada en las semanas previas al inicio de la carrera. Las clasificatorias se utilizaron para determinar que los vehículos cumplieran con todas las reglas de la carrera y también para determinar las posiciones de partida. Maize & Blue completó la clasificatoria celebrada en el Indianapolis Motor Speedway y se clasificó para comenzar en la décima posición.

La carrera se llevó a cabo durante siete días, del 20 al 26 de junio de 1993. La carrera comenzó en el estadio de béisbol recientemente inaugurado en Arlington (ahora conocido como Ameriquest Field) en Arlington, Texas, y finalizó en el zoológico de Minnesota en Minneapolis, Minnesota.

Al final del primer día de carrera, Maize & Blue había pasado del décimo lugar al primer lugar, solo unos minutos por delante del auto que ocupaba el segundo lugar, de Cal Poly Pomona. El favorito antes de la carrera, Cal State LA, sufrió fallas eléctricas debilitantes el primer día, lo que lo dejó fuera de la contienda por el resto de la carrera. Durante los siguientes tres días, el equipo compitió por la posición y en un momento llegó a quedar detrás del primer lugar por hasta 20 minutos, principalmente debido a dos penalizaciones impuestas por los oficiales de la carrera por violación de las reglas de tránsito.

El día 5 de la carrera, el pronóstico meteorológico preveía lluvia y cielo nublado durante la mayor parte del día. Maize & Blue fue el único auto que terminó esa etapa de la carrera por sus propios medios (el auto de la Universidad Estatal de Iowa terminó por delante de Michigan, pero tuvo que pagar una penalización de 10 horas por reemplazar su batería al comienzo del día). El día 5, el equipo de Michigan acumuló una ventaja de 90 minutos sobre el siguiente auto más rápido.

Los días 6 y 7 transcurrieron sin incidentes, Maize & Blue mantuvo su liderazgo y terminó en primer lugar en la clasificación general, seguido por Cal Poly Pomona en segundo lugar y Cal State LA en tercer lugar. Maize & Blue terminó con una velocidad promedio de 27,29 mph en el recorrido de 1100 millas, superando al auto que quedó en segundo lugar por 90 minutos. La victoria le dio a Michigan su segundo campeonato nacional consecutivo en carreras de autos solares.

Entre Sunrayce 93 y el World Solar Challenge de 1993, el equipo realizó muchos cambios en Maize & Blue; los dos más importantes fueron reemplazar el paquete de baterías de plomo-ácido por un paquete de plata-zinc de capacidad equivalente, lo que resultó en un importante ahorro de peso, y el otro fue reemplazar aproximadamente el 40% de las celdas solares por "Green Cells" de alta potencia producidas especialmente para el equipo por el Dr. Martin Green en la Universidad de Nueva Gales del Sur.

Desafortunadamente, como resultado de un defecto de ensamblaje durante el proceso de encapsulado, las nuevas celdas no pudieron producir la potencia máxima, lo que resultó en una potencia total del conjunto menor. Se realizaron otros cambios menores en el vehículo diseñados para reducir el peso o la resistencia aerodinámica (el más notable fue la eliminación de todas las calcomanías, excepto las requeridas por los oficiales de la carrera).

Maize & Blue terminó en el puesto 11 en el World Solar Challenge de 1993. Honda ganó el World Solar Challenge de 1993 seguido por el equipo de la Universidad de Biel. Maize & Blue terminó la carrera por delante del récord de 5 días del Sunrunner de la Universidad de Michigan de 1990, pero eso no fue suficiente para un puesto destacado.

Cuerpo:

• Drag Coefficient, Cd: 0.115
• Zona Frontal, A: 1.16 m^2 (12.53 ft^2)
• Drag Area, CdA: 0.133 m^2 (1.44 ft^2)
• Medido a escala completa en el túnel de viento Lockheed, Atlanta, Georgia, 4.9 x 6.1 metro (16 x 20 pies) con capa de límite soplando para simular plano de tierra móvil

Chassis:

• 6061-T6 Marco de espacio de tubo de aluminio, 2,54 cm (1 in) OD, 0,11 cm (0.045 in) pared
• Cuerpo Carbono/Nomex, aisladores de Kapton entre panel y cuerpo
• Peso w / o Conductor: 358 kg (790 lb)
• Duración: 5,75 m (18,87 pies)
• Ancho: 2 m (6,56 pies)
• Altura: 1.1 m (3.61 pies)
• Base de ruedas: 2.2 m (7.22 pies)
• Ancho de pista: 1,89 m (6.20 pies)
• Limpieza: 0,45 m (1,48 pies)

Ruedas y neumáticos:

• 36 radios, 43.18 cm (17 pulgadas) ruedas con cubiertas de pala;
• Michelin 43.18 x 3.18 cm (17 x 1.25 in.) neumáticos deslizantes @ 150 psi
• Número de ruedas: 4
• Coeficiente de resistencia a laminación de neumáticos: 0.0060

Frenos, Suspensión y Dirección:

• Frenos delanteros del disco de moto hidráulica
• No hay frenos de emergencia (con picaduras usadas)
• Piezas de suspensión de titanio personalizadas. MacPherson modificado con choques personalizados Monroe delante, 86 lbf/in (15.1 N/mm). Manantial de bobina separado. Brazo de tracción trasera, con 236 lbf/in (41.3 N/mm) bobina sobre choques
• Dirección de cubierta y pinión con dos cables de push-pull redundantes

Transmisión:

• Cadena de tracción directa a rueda trasera
• 2.06/1 ratio típica

Electrónica:

• Motor: A medida Magnetek DC sin escobillas, 1.8 kW, 3.7 kW max, 2250 RPM, 100 voltios, 14.5 kg (32 lb), 93% eficiente en el nivel de potencia de funcionamiento, 95% de eficiencia máxima. Enfriamiento de sopladoras
• Controles e Instrumentación: Control de motor de potencia constante / velocidad constante. Telemetría de voltajes, corrientes, temperaturas y velocidad para perseguir van
• Baterías: Eagle Picher, 3 paquetes paralelos, 96 voltios, 4.8 kW·h, 54 A·h, 154 kg (340 lb)

Celdas solares:

• Tipo de panel solar: Panel fijo con ocho facetas suavemente curvadas
• 8 facetas de 3 módulos cada uno
• BP Solar Saturn Cells, Laser grooved, Monocrystaline Silicon, 7615 celdas, 90% de empaquetado de superficie, 17% de eficiencia nominal de celdas individuales, 16.3% de media célula observó eficiencia medida en TRW en Redondo Beach, CA. Promedio era para 8000 células procesadas. Eficiencia general del panel 14,5%, 1300 vatios pico. Tenga en cuenta que para el World Solar Challenge aproximadamente el 40% de la gama de células BP fue reemplazado por células de silicio de mayor eficiencia fabricadas por el Dr. Martin Green en la Universidad de Nueva Gales del Sur
• 8 rastreadores de potencia máxima AERL
• Tensión del panel: 130 voltios

Maize & Blue y el equipo recibieron una importante cobertura de prensa y reconocimiento, entre ellos:

• El Registro Universitario 19 de julio de 1993, por los Regentes de la Universidad de Michigan
• Australian Broadcasting Corporation
• Mecánica Popular Septiembre 1993, página 104
• CNN Early Prime, 20 de junio de 1993, 3:25PM, (0:30)
• CNN Título Noticias, 27 de junio de 1993, 5:57PM, (0:25)
• CBS Esta mañana, 23 de junio de 1993, 8:33AM, (4:00)
• NBC Sábado Hoy, 5 de junio de 1993, 7:50AM, (1:30)
• Fox KSHB-41, Kansas City, 23 de junio de 1993, 10AM Live, (15:30)
• PBS Scientific Frontiers hospedado por Alan Alda, 3 de noviembre de 1993, (20:00)
• Michigan Hoy, octubre de 1993, Volumen 25, Número 3, Cubrir historia
• Ann Arbor News Sunday Edition, 11 de abril de 1993, página C1
• Ann Arbor News 10 de abril de 1993, Cover Story
• Michigan Daily, 2 de octubre de 1993, página 5

Después de las dos carreras, el equipo se dedicó a buscar un hogar permanente para su coche, Maize & Blue. Al término de un proceso que duró varios meses, el coche fue donado y aceptado para formar parte de la exposición permanente del Museo de Ciencia e Industria de Chicago, donde ahora se encuentra como parte de su exposición Transportation Gallery.

A principios de 1994, el equipo de Maize & Blue inició el proceso de transferencia y entrega al equipo de tercera generación, dando así por concluido el proyecto.

• Lista de equipos de coches solares
• Sunraycer
• Nuna
• World Solar Challenge
• North American Solar Challenge

• 
  Early Quarter Modelo de escala
• 
  Presidente de la Universidad Duderstadt en la Unveiling
• 
  Maize & Blue con los cuatro conductores
• 
  Modelo de escala de prueba de túnel de viento
• 
  Maize & Blue at Sunrayce 93 Start Line
• 
  Maize & Blue Cargando el Array
• 
  Maize & Blue Racing en Australia
• 
  Cuerpo " Chasis Asamblea General

• UM Solar Car Team
• North American Solar Challenge
• World Solar Challenge
• Open Cortex