Sopivan tekniikan valinta

Kun lähdetään itse suunnittelemaan ja rakentamaan ratamoottoripyörää on aluksi mietittävä, mitkä osat aiotaan suunnitella ja valmistaa itse ja mitkä aiotaan hankkia muualta. Ennenkuin varsinaisen suunnittelun voi aloittaa on päätettävä esimerkiksi minkälainen moottori olisi paras mahdollinen tavoitteiden kannalta. Myöskin pyörään parhaiten soveltuvat iskunvaimentimet on hyvä miettiä niin pian kuin mahdollista.

Moottori

Aluksi hieman tietoa siitä minkä tyyppisiä moottoreita ratamoottoripyörissä on käytetty ja hieman niiden hyvistä ja huonoista puolista. Eli ratamoottoripyörissä käytetään pääsääntöisesti 4-tahtisissa rivi-4, V2- ja V4-moottoreita. 2-tahtisissa on tehty V2-, rivi-2 ja yksi sylinterisiä moottoreita.

2-tahtimoottori

2-tahtimoottorit ovat kevyempiä suhteessa saman kokoluokan 4-tahtimoottoriin, johtuen moottorin yksinkertaisemmasta toiminnasta. 2-tahtimoottorista saadaan myös enemmän tehoa, kuin samankokoisesta 4-tahtimoottorista, koska 2-tahtimoottorissa jokaisella kampiakselin kierroksella on työtahti, kun taas 4-tahtimoottorissa joka toisella. 2-tahtimoottorin huonoina puolina voi pitää moottorien saatavuutta, kestävyyttä ja hintaa. Esimerkiksi ratakäytössä mäntä tai männät pitää vaihtaa noin 10 tunnin ajon jälkeen. Myöskään yli 100 hevosvoiman sarjavalmisteisia 2-tahtimoottoreita ei ole juurikaan valmistettu, joten sellaisen hankkiminen / valmistaminen tulisi kalliiksi.

4-tahtimoottori

4-tahtimoottoreista rivi-4 on suosituin ja näin ollen eniten valmistettu. Tämä johtuu luultavimmin siitä, että rivimoottori on halvempi valmistaa kuin V-moottori. Rivimoottorin kierrosalueesta saa myös helposti laajemman kuin V-moottorista ja näin ollen siitä saa myös enemmän tehoa. Esimerkiksi uudesta Suzukin GSX-R:n 1000 cc:stä saadaan 185 hp / 12000 rpm ja Ducatin uudesta 1198:sta saadaan 170 hp / 9750 rpm. V-moottorin kierrosalueestakin saa kuitenkin pidemmän, sylinterien lukumäärää nostamalla, kuten esimerkiksi Aprilian uudessa RSV4-R:ssä, jossa on V4-moottori ja tehoa 180 hp / 12500 rpm. Eli V-moottorista pystyy saamaan melkein saman verran tehoa kuin samankokoisesta rivi-moottorista, mutta tehokas V-moottori on jonkinverran saman tehoista rivi moottoria kalliimpi.

Nyt, kun olen kirjoittanut hieman moottori vaihtoehdoista, kerron minkälaiseen moottoriin me päädyimme projektissamme.

Meille tärkeimmät kriteerit moottoria valittaessa olivat:

- Hinta

 o Moottorin hankkimiseen ja huoltamiseen koituvat kustannukset mahdollisimman pienet

- Teho- / painosuhde

 o Mahdollisimman hyvä moottoripyörän teho- / painosuhde

- Tekniikka

 o Mahdollisimman uutta moottorinohjaustekniikkaa

Ensiksi oli hyvä miettiä kumpi 2-tahti- vai 4-tahtimoottori olisi hyvä tavoitteidemme kannalta. Päädyimme 4-tahtimoottoriin, koska suurimmat saatavilla olevat 2-tahtimoottorit ovat iskutilavuudeltaan varsin pieniä noin 300 - 400 kuutioisia, eikä niillä pysty saavuttamaan niin hyvää moottoripyörän teho / paino suhdetta kuin saatavilla olevilla 4-tahtimoottoreilla. Tämän valinnan olemme siis tehneet sarjavalmisteisten moottoreiden perusteella, poikkeuksena esimerkiksi MM-sarjan keskimmäisessä luokassa, GP2:ssa on käytetty 250-kuutioisia 2-tahtimoottoreita, joissa on tehoa noin 110 hevosvoimaa.

Olimme siis päättäneet hankkia 4-tahtimoottorin ja seuraavaksi oli mietittävä kumpi olisi parempi vaihtoehto rivi- vai V-moottori. Moottoria valittaessa meillä oli rajoittavana tekijänä tiukka budjetti eli halusimme löytää sopivan moottorin mahdollisimman halvalla, lisäksi halusimme myös, että se olisi mahdollisimman tehokas. Näiden kriteereiden perusteella päätimme valita rivi-4 moottorin.

Päätimme, että sen piti olla iskutilavuudeltaan 600 - 1000 kuutioinen ja vuosimalliltaan mieluusti uudempi kuin 2003. Lisäksi myös luistokytkin olisi ollut hyvä olla, muttei pakollinen. Luistokytkimestä on se hyöty, että moottorijarrulla rengas ei pääse lukkiutumaan vaan kytkin alkaa luistamaan, mikäli jarruttava voima on liian suuri. Halusimme 600 – 1000-kuutioisen moottorin siksi, koska monelta eri valmistajalta löytyy juuri 600 – 1000-kuutioisia tehokkaita moottoreita, jotka soveltuvat hyvin rata-ajoon.

Päädyimme ostamaan autovahinkokeskukselta vuoden 2004 Suzuki GSX-R 750-kuutioisen kaadutun moottoripyörän. Moottoripyörän katteet olivat menneet toiselta puolelta hajalla ja takarunko oli haljennut, mikä sopi meille mainiosti, koska rungon aioimme valmistaa itse. Moottori, iskunvaimentimet, pakoputkisto ja vanteet olivat kunnossa, joten saimme Suzukista paljon käyttökelpoisia osia.

Alla kuva AVK:lta ostamastamme Suzuki GSX-R 750 vm. 2004 moottoripyörästä ja saman pyörän moottorista:

Prologue

What is this blog all about? What are the goals of the blog?

Blog tells you the journey of designing and building a track motorcycle by two engineering students, Toni Kosonen and Kimmo Kari, from Finland, Tampere University of Applied Sciences. Motorcycle which is designed to go around track as fast as possible.

We will concentrate, in boundaries of our constantly developing knowledge, to things that will get us forward to this target. To us this project has opened new doors to efficient learning and that is what we try to share with you, readers. Passion is what drives us and gives as a motivation, which pushes our will of power to start action, this is followed by productive learning. Learning is in other way said, fun. Blog will also build our knowledge by forcing us to remember all again all that we have thought and done past year in this project. Comment freely, but rather with reasoning, so we all can learn more.

We will pursue to handle things widely and with detail, this is possible, because in our project goal has set high and that means small detail will affect to result significantly. I don´t think that we will write about, for example, how humidity of the air affects friction of the tires, but how the weight of moving parts of the motor affects to throttle response, that we might write.

The project started last fall (2009) from an idea. I was in our university at CAD course and were using Catia CAD software, then somewhere the idea comes to my head. Idea of designing a motorcycle frame with this program. I slightly incubated the idea and then told to my good friend and classmate Kimmo Kari about it, he didn't knock it down, so we started to think about it and the project, how to do it and what would be the goals of it? Then we went to talk about it to our university and they luckily showed green light to the project.

You can see picture of the motorcycle, year after the idea, below at the Finnish version of this post.

Where we are now? As the picture tells you, bike looks naked, but you could drive it. And so we had, we went to the local go-kart track to test it. Motorcycle did feel agile, steady and fast, and most important it remain intact the whole day. Our expectations were filled and the day was very rewarding after long hard work for the motorcycle. Sadly winter is right at the door, so we are not going to drive it more in this season, but in the next there's going to be a lot of track days, driving and testing, a lot of fun, before that there's going to be lot of work first.

Our sponsors, that had made all this possible, are at the end of the Finnish version of this post, below.

Johdanto

Mistä tämä blogi kertoo? Mitkä ovat blogin tavoitteet?

Blogi kertoo kahden insinööriopiskelijan (allekirjoittanut Toni Kosonen, sekä Kimmo Kari) intohimoisesta projektista suunnitella ja rakentaa ratamoottoripyörä, moottoripyörä joka on alusta asti suunniteltu tuottamaan pienin mahdollinen kierrosaika Suomen keskinopeudeltaan hieman alhaisemmilla moottoriradoilla.

Paneudumme jatkuvasti kasvavan osaamisemme rajoissa asioihin, jotka vievät kohti tätä tavoitetta, meille tämä projekti on avannut uusia ovia tehokkaaseen oppimiseen ja sen yritämme jakaa teidän, lukijoiden, kanssanne. Intohimo motivoi ja auttaa tahdonvoimaa aloittamaan tekemisen ja projekti ohjaa tätä, mistä seuraa tuloksekasta oppimista, oppimisesta tulee niinsanotusti mukavaa. Blogi myös vahvistaa oppimista, koska meidän täytyy kerrata projektiin liittyviä asioita perinpohjaisesti ja kirjoittaa ne ylös blogia tehdessämme. Kommentoikaa ja kyseenalaistakaa vapaasti, mutta mielummin perustelujen kera, niin opimme kaikki enemmän.

Pyrimme käsittelemään asioita laajalti ja yksityiskohtaisesti, tämä on mahdollista, koska projektin tavoitteet ovat asetettu korkealle, niin pienikin asia vaikuttaa merkittävästi tavoitteeseen pääsyyn. Emme kuitenkaan luultavasti käsittele esimerkiksi kuljettajan vireystilaa ajohetkellä tai ilmankosteusprosentin vaikutusta renkaan ja tien väliseen kitkaan, mutta esimerkiksi moottorin liikkuvien osien painon ja kierrosherkkyyden välisestä suhteesta saatamme kirjoittaa.

Projekti alkoi viime syksynä  (2009) ideasta. Olin CAD-kurssilla opinahjossamme Tampereen ammattikorkeakoulussa ja käyttäessäni Dassault Systems:n Catia CAD-ohjelmaa mieleeni tuli idea; mitäs jos suunnittelisi tällä ohjelmalla moottoripyörän rungon? Hieman ajatusta kypsyteltyäni puhuin ideasta hyvälle ystävälleni ja luokkakaverilleni Kimmo Karille, joka ei tyrmännyt ajatusta, joten aloimme miettimään projektia, sen toteutusta ja tavoitteita. Tämän jälkeen marssimme silloisen koulutuspäällikkömme juttusille ja hän näytti onneksemme projektille vihreää valoa.

Alla kuva moottoripyörästä tällä hetkellä, noin vuosi idean jälkeen, ajokunnossa:

Missä mennään tällä hetkellä? Kuten kuva kertoo, moottoripyörä näyttää riisutulta, mutta ajokuntoiselta ja olemmekin käynneet ajamassa sillä Kaanaan mikroautoradalla. Ensimmäinen ajokerta mikroautoradalla osoitti pyörän olevan ketterä, vakaa ja hyvin kiihtyvä, sekä kaikki toimi hyvin koko päivän, eli toisin sanoen odotukset täyttyivät ja testipäivä olikin erittäin palkitseva kokemus pitkän uurastuksen jälkeen. Tarkempia tutkimustuloksia ajettavuudesta ja nopeudesta saamme isommille moottoriradoille siirryttäessä. Tänä syksynä emme kuitenkaaan lähde vielä esimerkiksi Alastaron moottoriradalle, mutta ensi kaudella tavoitteena on päästä ajamaan pyörällä reilusti.

Tämän kaiken on mahdollistanut tukijamme, jotka ovat tällä hetkellä:

www.henryfordinsaatio.fi

www.tamk.fi

www.takk.fi

www.ruukki.com

www.htlaser.fi

www.yamaha-center.fi/Tampere

www.rautasoini.fi

www.kaanaakarting.com