To nie Lem Stanisław. To LEM Wrocław!

LEM Wrocław to projekt, który narodził się w Kole Naukowym Pojazdów i Robotów Mobilnych, działającym przy Politechnice Wrocławskiej. Swoją nazwę wziął od lekkich motocykli elektrycznych – Light Electric Motorcycle – bo to ich konstrukcją zajmują się młodzi inżynierowie zrzeszeni w kole. 

Dotychczas grupa 60 pasjonatów motocykli zbudowała już osiem elektrycznych jednośladów i zapowiada, że to dopiero początek! Wśród projektów znalazły się chociażby skutery do rozwożenia żywności, rowery elektryczne czy też pojazdy policyjne.

Elektrykiem przez Dakar

Jednym z głośniejszych projektów LEM Wrocław był motocykl LEM Thunder v2. To maszyna dedykowana tym, którzy chcieliby spróbować swoich sił w najtrudniejszym rajdzie świata – Rajdzie Dakar. Thunder v2 może sprawdzić się jednak nie tylko w różnego rodzaju zawodach sportowych, ale także w instytucjach państwowych – jako maszyna używana przez straż graniczną czy też straż parków narodowych. 

LEM wystartował zresztą projektem Thunder v2 w SmartMoto Challenge w Barcelonie. To prestiżowe, międzynarodowe zawody motocykli elektrycznych, w których rywalizują uczelnie z całego świata. W 2019 roku LEM zdobył tam pierwsze miejsce w kategorii najlepszy design! Do tego sięgnął w sumie po trzy drugie miejsca w innych kategoriach, w tym w klasyfikacji generalnej. 

Od czasu debiutu w 2013 roku w SmartMoto Challenge, konstrukcje polskich pasjonatów z LEM Wrocław regularnie kończą te zawody w ścisłej czołówce. 

Czas na wyścigi drogowe – oto LEM Photon

Po sukcesie w zawodach offroadowych, grupa LEM Wrocław podniosła poprzeczkę jeszcze wyżej i postanowiła przenieść się do wyścigów szosowych. Tak zrodził się pomysł na maszynę LEM Photon, a więc jednoślad klasy Moto3, w całości zaprojektowany i zbudowany od zera przez polskich pasjonatów.

Wyścigi szosowe to jednak zupełnie inna para kaloszy niż offroad. Motocykl do jazdy po torze wymaga całkowicie innej geometrii i rozłożenia masy. Projektanci wiedzieli, że najważniejsze będzie jak najlepsze prowadzenie się motocykla. Tu jednak pracy było znacznie więcej niż przy terenówce.

„Przeniesienie się z offroadu do motocykli szosowych było swoistą naturalną koleją rzeczy. Ten projekt jest tak naprawdę bardziej ambitny, bo wcześniejsze zawody były nieco niższej rangi. Konkurowaliśmy z dziewięcioma innymi zespołami. W przypadku motocykla szosowego trzeba się pokusić o jeszcze większą dokładność. Źle dobrana geometria spowoduje nieprawidłowe hamowanie. Problemy z zawieszeniem, doprowadzą do szybszego zużycia opon” – mówił Michał Skraburski, będący przedstawicielem Koła Naukowego Pojazdów i Robotów Mobilnych z Politechniki Wrocławskiej i zarazem koordynatorem projektu w LEM Wrocław.

„W motocyklach crossowych jest nieco łatwiej, skupiamy się na tym, by nakierować powietrze na chłodnicę. W przypadku maszyny szosowej dużą rolę odgrywa aerodynamika, tak by przednie koło miało odpowiedni docisk, by opory powietrza były jak najmniejsze. Dodatkowo nasz motocykl jest chłodzony powietrzem, więc musimy je odpowiednio nakierować, bezpośrednio na silnik oraz baterię”.

LEM Photon napędzany jest silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi, o mocy maksymalnej 42 kW (ok. 56 KM). Od 0 do 100 km/h motocykl przyspiesza w około cztery sekundy, a prędkość maksymalna kształtuje się na poziomie 195 km/h. Co ciekawe, maszyna posiada też falownik, który można zaprogramować tak, by uzyskać w trakcie jazdy różną charakterystykę mechaniczną czy zmianę mocy lub momentu obrotowego.

Studenci od podstaw zbudowali ramę kratownicową wytworzoną z trzech rodzajów stali, oparte na systemie dźwigni tylne zawieszenie motocykla czy poszycie z włókna węglowego. Największym problemem okazało się odchudzenie maszyny, tak by jeszcze podkręcić osiągi. Na tę chwilę pojazd waży 155 kilogramów i czeka go odchudzanie poprzez wprowadzenie komponentów kompozytowych, np. całego wahacza. „Jest to masa porównywalna z zalanym do pełna motocyklem Moto3. Tu jednak sprawa wygląda inaczej, bo ta masa jest stała i nie zmniejsza się wraz z pokonywanym dystansem i spalanym paliwem”. 

Członkowie koła stworzyli też system telemetryczny, zawierający żyroskop i moduł GPS. Monitorując szereg parametrów, m.in. pracę amortyzatorów, pozwala on na weryfikację przebiegu okrążenia i sprawdzenie, czy np. kierowca optymalnie pokonuje zakręty i prawidłowo operuje manetką gazu. 

Bezpieczeństwo ponad wszystko

Maszynę wyposażono ponadto w kilkanaście wielostopniowych systemów dbających o bezpieczeństwo kierowcy. Gdy tylko czujniki wykryją jakąś nieprawidłowość w którymkolwiek z nich, natychmiast odcinają dopływ prądu do silnika.  

„Faktycznie, po poprzednich projektach mieliśmy spore doświadczenie w kwestii jednośladów, ale musieliśmy się znacznie przestawić na maszyny szosowe” – dodawał Skraburski. „Tu chodziło nie tylko o komfort zawodnika, ale też jego bezpieczeństwo”.

„W Photonie prędkości maksymalne dochodzą do 200 km/h, więc każdy, nawet najmniejszy błąd naszych młodych inżynierów czy usterka mogą mieć bardzo poważne konsekwencje. Dlatego wszystko sprawdzaliśmy po dwa albo trzy razy, tak by nasz kierowca nie musiał się obawiać o swoje bezpieczeństwo”.

Po co kupować baterię, skoro można ją zrobić samemu

Na szczególną uwagę w Photonie zasługuje bateria, od podstaw stworzona przez studentów Politechniki Wrocławskiej! Składa się z 644 ogniw o mocy maksymalnej 36 kW. Całość gromadzi 6,2 kWh energii. Co ciekawe, ogrom pracy wykonano przy zastosowaniu innowacyjnego systemu łączenia ogniw. To rozwiązanie sprawia, że dochodzi do mniejszych strat w przesyle prądu, przy jednoczesnym wysyłaniu prądu o wyższej wartości.

Tłumacząc z języka technicznego: bateria po prostu mniej się nagrzewa. Co ważne, jest ona całkowicie szczelna i w pełni izolowana od dopływu powietrza. Ponadto umieszczony w niej zawór ciśnieniowy chroni kierowcę w przypadku niespodziewanego zapłonu baterii. Zarządza nią ponadto autorski Power Delivery Module, zabezpieczający ogniwa i pozwalający na gromadzenie danych dotyczących napędu elektrycznego.

Członkowie LEM Wrocław opracowali też niecodzienny system chłodzenia motocykla, tak by przy starcie zawodów jednoślad był jak najzimniejszy. Jak zatem w nieco ponad 30 minut schłodzić maszynę z temperatury 130 stopni Celsjusza do 40 stopni? Wykorzystując przenośną lodówkę, zasilaną zmodyfikowaną dmuchawą do liści oraz wypełniając ją… suchym lodem!

MotoStudent – co to w ogóle jest?

Z prototypem Photon ekipa LEM Wrocław wzięła udział w projekcie MotoStudent, a więc najbardziej prestiżowych na świecie zawodach motocyklowych dla studentów z całego globu. To odpowiednik MotoGP, w którym jednak jeszcze nigdy nie startowała drużyna z Polski. Zmieniło się to w tegorocznej edycji, gdy skład LEM Wrocław szturmem wdarł się do międzynarodowej stawki tworzącej elektryczne jednoślady.

„Te zawody to było coś zupełnie innego od tego, w czym startowaliśmy wcześniej, więc jechaliśmy zestresowani, ale optymistycznie nastawieni” – przyznawał Michał Skraburski. „Nie spodziewaliśmy się aż tak dobrego wyniku, ale widać było, że procentuje doświadczenie z poprzednich projektów. Można było od razu poczuć, że nasz zespół jest zgrany i wszyscy sobie pomagają”.

Warto pamiętać, że podczas zawodów pewne elementy motocykla były regulowane przepisami. I tak – silnik, opony, układ hamulcowy oraz niektóre elementy zabezpieczenia elektroniki były identyczne dla wszystkich. Resztę, jak ramę, wahacz czy owiewki, studenci LEM Wrocław sami stworzyli od zera: wszystko przeliczyli, zaprojektowali, stworzyli pierwsze modele, aż w końcu powstały gotowe podzespoły.

Czas na finał MotoStudent

 Finałowe zawody MotoStudent rozegrano w połowie lipca na znanym z MotoGP torze MotorLand Aragon w Hiszpanii. Do czterodniowej rywalizacji stanęło w sumie 70 drużyn z czterech kontynentów, z czego 46 przyjechało z motocyklami elektrycznymi. Aby w ogóle zostać dopuszczonym do rywalizacji, motocykl musiał przejść gruntowny przegląd techniczny – LEM Photon otrzymał pozytywny wynik jako pierwsza maszyna ze wszystkich. 

Podczas zawodów, poza wyścigiem ze startu wspólnego, punktowane były np. prezentacje techniczne i biznesowe, testy dynamiczne czy tzw. próba deszczowa, podczas której motocykl oblewany jest wodą ze wszystkich stron, by sprawdzić jego szczelność i bezpieczeństwo pod kątem ewentualnych przebić prądu. 

W trakcie zawodów za kierownicą Photona zasiadł 20-letni Krzysztof Borys, który ma już na koncie tytuł wicemistrza Polski SSP300 oraz Puchary Polski w klasach Stock Moto3 i Open Moto3.

W konkurencjach dynamicznych zawodów MotoStudent należało m.in. przejechać trzy okrążenia toru MotorLand w jak najkrótszym czasie. Motocykl musiał również przejść testy hamowania i przyspieszenia. W tym pierwszym oceniano odległość potrzebną do zatrzymania maszyny z prędkości 80 km/h. W drugim należało jak najszybciej pokonać odcinek 150 metrów.

Nie zabrakło także testu gymkhany, polegającego na jak najbardziej precyzyjnym pokonaniu toru sprawnościowego. Kluczem była nie tylko jak najszybsza jazda, ale też popełnienie jak najmniejszej liczby błędów. Ekipa zajęła w tej próbie świetne, drugie miejsce. Ostatecznym sprawdzianem był z kolei wyścig ze startu wspólnego na dystansie pięciu okrążeń toru MotorLand Aragon. Krzysztof Borys finiszował na bardzo dobrej, dziesiątej lokacie.

„Udało nam się wynieść z tych zawodów ogrom wiedzy, zarówno pod kątem mechaniki, jak i elektryki i elektroniki” – wyjaśniał Skraburski. „W porównaniu z innymi ekipami, które startowały w zawodach już po raz kolejny, nie poszło nam źle. Mieliśmy świetne, drugie miejsce w gymkhanie, co oznacza, że motocykl jest niezwykle zwrotny. Trochę odstawaliśmy z kolei na przyspieszeniu i wiemy, że to jest obszar, w którym musimy się poprawić”.

W ostatecznym rozrachunku ekipa LEM Wrocław uplasowała się na szóstym miejscu w klasyfikacji generalnej zawodów MotoStudent 2021. Przy okazji Wrocławianie zgarnęli też nagrodę dla najlepszej debiutującej ekipy!

LEM Wrocław – co dalej?

Przy maszynie LEM Photon pracowało w sumie 60 młodych inżynierów, z czego 40 w zasadzie na pełen etat. Ekipa LEM Wrocław nie porzuca tego projektu i zamierza go stale rozwijać, dzięki czemu w przyszłorocznej edycji MotoStudent chcą walczyć o jeszcze więcej. 

„Nie siedzimy z założonymi rękami, tylko chcemy się poprawiać. Na tym poziomie chodzi już o detale, które będziemy jednak ulepszali. Nie celujemy jednak w pierwsze miejsce, a w jeszcze lepsze osiągi. Chcemy poprawiać się dla samych siebie, ale też po to, żeby wygrać te zawody za rok!” – dodawał Michał Skraburski, będący koordynatorem projektu w LEM Wrocław.

W planach młodych inżynierów jest jednak także stworzenie elektrycznego pojazdu typu buggy – LEM SSV! Model ma powstać jeszcze w tym roku. Trzymamy kciuki za dalsze sukcesy!