"Po siedemnastu latach w końcu nam się udało," powiedział Joe Harralson z firmy Sierra Design Engineering w Mount Aukum, w Kalifornii patrząc na swój projekt najszybszego motocyklu świata, który wykonał wpólnie z BUB Enterprises (Grass Valley, Kalifornia).
5 września 2006, podczas międzynarodowych testów szybkości w Bonneville Salt Flats niedaleko Wendover (Utah). Harralson oglądał jak jego motocykl o nazwie "Seven", (który przypomina bardziej rakietę na dwóch kołach niż tradycyjny motocykl) prowadzony przez Amerykańskiego mistrza Chrisa Carra pobił rekord szybkości osiągając prędkość 350.884 mph. Niepokonany od 15 lat rekord stał się kulminacją osiągnięć Harralsona, który borykał się przez ostatnią dekadę z wieloma technologicznymi i budżetowymi problemami.

W pogoni za rekordem

W 1989, Harralson wziął udział w spotkaniu Stowarzyszenia Inżynierów Motoryzacji (Society of Automotive Engineers-SAE) w Berkeley, w Kalifornii. Gościnny odczyt miał wtedy Denis Manning, właściciel firmy BUB Enterprises, czołowego producenta systemów wydechowych dla motocyklów. Ponieważ Harralson był entyzjastą motocyklowym, znał już wcześniej Manninga z jego osiągnięć motocyklowych. (W 1970, bolid Manninga pobił rekord świata, udokumentowany na filmie "On Any Sunday".) Na spotkaniu stowarzyszenia SAE, Manning mówił o przygotowaniach do kolejnej próby pobicia rekordu prędkości, tym razem jednak chciał zbudować własny silnik.

Harralson, profesor inżynierii mechanicznej na kalifornijskim uniwersytecie stanowym w Sacramento,  (pracował też niegdyś dla firmy Mercury Marine and McCulloch Corporation jako projektant silników) był tak zainspirowany mową Manninga, że narysował od razu kilka szkiców silnika Manninga. "Denis mówił, że jego silnik będzie miał 3 litry pojemności V4 z krzyżowym korbowodem w stosunku do ramy.  Wykonałem już wcześniej pewne wstępne prace nad projektem małego silnika V8, i pomyślałem, że mógłby zostać on właśnie zaadaptowany do tego, o którym mówił Denis." Harralson następnie zadzwonił do Manning a i pokazał mu rysunki. "Był bardzo podniecony," pamiętał Harralson. "Denis powiedział, że zobaczył na papierze to, o czym marzył we śnie."

Analiza silnika

Na wiosnę 1989, Harralson rozpoczął projektowanie silnika oraz skrzyni biegów wspólnie z Manningiem oraz budowanie całej reszty bolida. "Siedemnaście lat temu, systemy CAD oparte o PC dopiero raczkowały," wspominał Harralson, "a możliwości systemów MES były bardzo ograniczone. Mimo tych ograniczeń, ALGOR był zasadniczym narzędziem wspomagającym projektowanie." Wiele z komponentów silnika były analizowane łącznie z wałem korbowym. "Wał korbowy był szczególnie krytycznym elementem ponieważ silnik jest 90-stopniowym V4 i posiada nieparzysty system zapłonu, który generuje mocne siły skręcające," wyjaśnił Harralson. "Wartość systemu ALGOR FEA weryfikował fakt, że nigdy nie uległ zniszczeniu silnik."

Silnik Harralsona wytwarzał 420 KM; jednakże, rekordu prędkości nie osiągnięto. "Po wielu latach dodatkowej pracy, symulacji komputerowych i testowania, okazało się, że bolid był za ciężki i miał wiele problemów aerodynamicznych," mówił Harralson.

Nowe wyzwania oparł również o system ALGOR FEA. "Pracując nad ramą i kołach wykorzystał itegrację ALGORa Work z systemem CAD SolidWorks. Wszystkie części były modelowane wpierw w SolidWorks a nastęnie przejęte bezpośrednio przez ALGORa do analizy. Oszczędność czasu w porównaniu z tym, co były wykonane poprzednio przy wale korbowym były ogramna."

Analiza ramy

Zaprojektowano cąłkowicie nowy bolid, zainspirowany częściowo ksztłatem łososia. Nowa  karoseria została zrobiona z Kevlaru oraz włókien węglowych w konstrukcji sandwich'owej stosując plaster Nomex jako podstawę. "Do tego czasu, przy biciu rekordów prędkości motocykl posiadał ramę stalową z oddzielną karoserią, zwykle z włókna szklanego. W tym przypadku, karoserią stała się rama podobnie jak przy samochodach wyścigowych formuły 1. System ALGOR pełnił tutaj kluczową rolę przy rozwoju tej ramy"

Harralson wykonał porównawcze analizy pomiędzy starą ramą a nową kompozytową. "Jednym z elementów porównawczych była sztywność skrętna obu ram," powiedział Harralson. "Bolidy przy dużych często borykają się z problemami gwałtownych drgań przedniego zawieszenia, które, jak sądzimy, wystąpują na skutek skrętnych oscylacji ramy. Wykonano model w ALGORze dla każdej z ramy i określono skrętne sztywności. Zaprojektowano nową ramę stosując włókna węglowe. Uzyskano większą sztywność i odchudzono znacznie konstrukcję."

Zespół BUB przeprojektował ramę bolida, porównując starą stalową do nowej kompozytowej. Tutaj pokazano wielkości amplitud przemieszczeń  w modelu starej ramy.

Analiza tylnego zawieszenia

Podobne działania (modelowanie i testowanie) wykonano dla tylnego zawieszenia. W tym przypadku ALGOR pomógł w identyfikacji problemu projektowego. "Oryginalny projekt był spawaną częścią stalową, podczas, gdy wyproduowany nowy projekt składał się z aluminium 6061-T6" powiedział Harralson. "Model ALGORa był sztywniejszy niż pomierzone wartości dla aluminium-wynik bardzo rozczarowujący. Dalsze badania pokazały jednak, że problem twił w aktualnej części zawieszenia. W modelu komputerowym, dwie strony były ze sobą zespawane przez dużą krzyżową część. W aktualnym modelu ta krzyżowa część była ześrubowana niewielką liczbą śrub. Stało się jasne, że połączenie śrubowe nie było wystarczająco sztywne i to było przyczyną obniżenia sztywności całości. Przeprojektowanie połączenia śrubowanego spowodowało zwiększenie sztywności i zbliżenie jej do tej obliczonej komputerowo. Nie zaobserwowano już tu żadnych problemów."

Analiza kół

Zastosowano system ALGOR także do analizy kół bolida. "Od momenty, gdy koła obracają się z prędkością 3,500 obrotów/min, naprężenia pochodzące od sił bezwładności stają się już konkretnym problemem." mówił Harralson. "Analizowane modele z siłami radialnymi, bocznymi a także skrętnymi."

ALGOR FEA został zastosowany do analizy wielu komponentów bolida BUB Enterprises "Seven" włączając w to wał korbowy, ramę, tylne zawieszenie (okno małe po lewej) i koła (okno małe po prawej). (Fot. bolida dzięki uprzejmości Debra Robertson. Fot. silnika dzięki uprzejmości Horst Rosler.)

Wynik testów analiz Harralsona był ewidentny podczas bicia rekordu prędkości w Utah Bonneville Salt Flats: "Nic się nie złamało i wszystko funkcjonowało normalnie".

Plany na przyszłość dotyczące MESu

"Zespół ma bogate plany na przyszłość, włączają w to nowy rekord nastęnego lata.Nasze analizy pokazują, że prędkość 400 m/h (650 km/h) nie jest poza zasięgiem, choć jest wiele problemów, które trzeba rozwiązać. ALGOR FEA będzie z nami w tych i przyszłościowych projektach."

Inżynier Joe Harralson stsosował ALGOR FEA do analizy wielu kluczowych komponentów włączając w to korbowód, ramę, tylne zawieszenie i koła. (Fot. dzięki uprzejmości Mark Gardiner.)