Dolphin Sky, del A : utvikling av integrert design- og helhetskonsept for sveveløsning

Abstract

Det er store utfordringer knyttet til veiutvikling, kø og situasjoner hvor biler ikke strekker til, spesielt i et land som Norge hvor fjell og fjord skaper naturlige hindringer. Dette er en av flere motivasjoner for å utvikle en miljøvennlig flyvende bil. Masteroppgaven er en fremtidsrettet konseptutvikling- og designoppgave for et nytt konsept hvor det integreres en sveveløsning på en lettvekts trehjulsbil. Tidligere arbeid har blitt benyttet i gjennomførelsen av konseptutvikling; interiør [10], dempesystem [13], multifuel system [4] og drivlinje [15]. Hovedmålet med mastergradsarbeidet er å utvikle en sveve-versjon basert på tidligere arbeid i Dolphin-konseptfamilien, med fokus på aerodynamikk, funksjonalitet, bruksegenskaper og ha et innovativt og fremtidsrettet ytre design. Teoriutredning, konseptspesifiseringen og designutredningen legger tilrette forhold som vil påvirke konseptets funksjon og design. Det er fokusert på integrering og plassering av thrustere, og hvordan dette påvirker designet i forhold til ergonomi, aerodynamikk og stabilitet, på en lite kompleks og realistisk måte med et attraktivt design. Det har blitt utnyttet IPD for oppbygging av prosessen og konseptutviklingen, og Pughs metode har blitt benyttet for evaluering og valg av funksjon, konsept og design. I den kreative prosessen knyttet til konseptutviklingen har SCAMPER hatt stor innvirkning for å skape nye løsninger og funksjoner. Utviklingen er delt opp i fem prosesser, som skiller spesifikke oppgaver knyttet til masterarbeidet; prosjektplanlegging, konseptutvikling, designutvikling, konstruering og tilslutt ferdigstilling. Det er lagt en prosjektplan for å strukturere masterarbeidets progresjon, med hovedmål, delmål og milepæler med tidsfrister, og avgrensninger for oppgaven. Funksjonsutviklingen er delt i to under-kategorier, tidlig evaluering av thrusterformasjoner og vingeplassering, og integrering av disse. Integreringen av systemene er en omfattende og lang prosess som er selektert i to faser, ved å dele konseptene i to deler, fremre og bakre. Summen av disse seleksjonsmatrisene er dermed implementert i en hovedkonseptutvelgelse. Etter at det er valgt konsept er det gjennomført evaluering og valg av designet til konseptet. Det valgte designet har bærer preg av runde former på en organisk måte som brytes opp av uorganiske trekantformer. For å 3D modellere konseptet er det benyttet SolidWorks. Det er gjennomført en formoptimering for konseptet for å forbedre stagnasjonspunkt og seperasjonspunkt rundt kupéen. Grove produksjons- og økonomiske betraktninger gjennomført for konseptet. Det er gjennomført rendreringer av modellen, sett på fargevalg og satt modellen i relevante miljøsettinger. Dimensjonene for Dolphin Sky er to-delt, bil-modus og fly-modus. For bil-modus er lengden totalt 4811 mm, bredden 2015 mm og høyden 1466 mm og i flymodus måler lengden 4069 mm, 4088 mm bred og en høyde på 1466 mm. Kostnaden for utviklingen av konseptet er estimert til en verdi av 540 000 kr. Videre arbeid er det vektlagt konseptutvikling av dempearmer, CFD-analyse, dør, lys og andre eksteriørdeler, ekstern testing av konseptet, skalamodell for testing og evaluering om konseptet egnes bedre ved delta-hjulformasjon.

There are great challenges in road development, queue and situations where cars are inadequate, especially in a country like Norway where fjords and mountains create natural obstacles. This is one of several motivations for developing an environmentally friendly flying car. This master thesis is a future-oriented concept development and design task for a new concept which integrates one a hover solution in a lightweight three-wheel car. Previous work has been used in the accomplishment of the concept development; interior [9], damping system [13], multifuel system [3] and powertrain [11]. The main objective for the master thesis is to develop a hovering version based on previous work in the Dolphin concept family, with focus on aerodynamics, functionality, performance characteristics and have an innovative and forward-looking design. Theory study, concept specification and design assessment facilitates conditions that will affect the concept’s functionality and design. It is focused on integration and location of thrusters, and how this affects the design with respect to ergonomics, aerodynamics and stability, in a low complex and realistic way with an attractive design. It has been utilized IPD for buildup of process and the concept development, and Pugh’s method has been used for the evaluation and selection of function, concept and design. In the creative process related to the concept development SCAMPER has had a great impact to create new solutions and features. The development is divided into five processes, which divides specific tasks related to the thesis; Project planning, concept development, design development, constructing and finally commissioning the thesis. It’s added a project plan for structuring the master thesis work progression, with the primary goal, objectives and milestones with deadlines, and refinements to the task. The function development is divided into two sub-categories, early evaluation of thruster formations and wing position, and the integration of these elements. The integration of these elements is an extensive and long process that is selected in two phases, by dividing the concepts into two parts, front and rear. The sum of these selection matrices is thus implemented in a main concept selection. After the function concept is selected there is evaluated and selected a design. The selected design has signs og round shapes in an organic way that wraps up the inorganic triangle shapes. The 3D modelling is done in Solidworks. It is carried out a shape optimization on the concept to improve the stagnation point and separation points around the passenger comportment. A rough production- and economic considerations is completed for the concept. It is carried out renders of the model, and looked at different color schemes and set the model in relevant environment settings. The dimenstions of the Dolphin Sky is two-parted, one is car-mode and one is airplane mode. The car mode has the length of 4811 mm, width of 2015 and the height of 1466 mm. The airplane mode has the length of 4069 mm, width of 4088 mm and a height of 1466 mm. The cost of developing the concept is estimated at a value of 540 000 kr. Further work is emphasized concept development of damping arms, CFD-analysis, door, lights and other exterior elements, external testing of the concept, scale model for testing,