Kwartalnik | Zbiory

AGH Solar Plane

Koła naukowe
Kół na Akademii Górniczo-Hutniczej nie brakuje. Każdy student odnajduje się w czymś, w czym czuje się najlepiej. Zaczyna od prowadzenia kont na portalach społecznościowych, przez programowanie,a kończy na rozliczeniu finansowym koła. Te umiejętności nie są obce studentom należącym do koła naukowego AGH Solar Plane, który w te wakacje prezentowali swój najnowszy projekt - samolot solarny “Franek”.


Kto był pomysłodawcą koła oraz skąd się wziął pomysł na skonstruowanie samolotu solarnego? (Odpowaiada Jakub Wiszniewski)

Odpowiem w trochę odwrotnej kolejności. Początki Solar Plane, podobnie jak w przypadku projektu Solar Boat, były w kole Eko Energia, które funkcjonuje na naszym wydziale (WEiP). W kole, mimo że była atmosfera zachęcająca do tego, żeby angażować się w różne projekty, to nie było żadnych konkretów. Osobiście byłem zdeterminowany, żeby stworzyć coś ciekawego, a że akurat jako koło mieliśmy składać wnioski o granty, zacząłem zastanawiać się, jaki projekt można byłoby wprowadzić w życie. Chciałem, żeby był związany z działalnością koła. Pewnie podświadomie, przyszedł do mnie pomysł zbudowania samolotu zasilanego energią słoneczną. Wahałem się, bo zdawałem sobie sprawę z tego, że wykonanie takiego samolotu będzie ogromnym, czasochłonnym i kosztownym wyzwaniem. Dodatkowo o ile miałem podstawowe pojęcie o układach, które mogłyby zasilać taki samolot, to o samej konstrukcji nie wiedziałem nic. Zdecydowałem się jednak powiedzieć o tym pomyśle ówczesnemu prezesowi koła, czyli Maćkowi Żołądkowi. Nie dość, że bardzo przypadł mu do gustu ten pomysł, to okazało się jeszcze, że nie jestem jedyną osobą z podobną ideą. Wcześniej Paweł Oleszkowicz dawał znać, że myśli o stworzeniu czegoś podobnego. We dwójkę z Pawłem świetnie uzupełniliśmy braki w swojej wiedzy. Tam, gdzie ja znałem się na fotowoltaice, tam on znał się na modelarstwie. Spotkaliśmy się, porozmawialiśmy i stwierdziliśmy, że spróbujemy.  

Jak wyglądały początki działania koła? 

Tak jak wspomniałem, zanim AGH Solar Plane stało się pełnoprawnym kołem, funkcjonowało pod skrzydłami Eko Energii. To właśnie jej członkowie stanowili później trzon koła. Pierwsze kroki oficjalnie stawialiśmy jedynie z Pawłem, chociaż nieoficjalnie wkład Maćka Żołądka w sprawy organizacyjne był nieoceniony. Gdy działaliśmy we wspomnianym gronie, nie mieliśmy jeszcze warsztatu, więc nasza praca ograniczała się do projektowania. Gdy mieliśmy już podwaliny, zaczęliśmy szerzej mówić o projekcie i rekrutować. Pierwsza rekrutacja odbyła się wewnątrz koła i tak jak wspomniałem, spora część osób, która wtedy dołączyła, nadal czynnie bierze udział w projekcie. Na starcie nie było wiele osób, ale taki też był plan, ponieważ mniejszą grupę łatwiej skoordynować. W międzyczasie dostaliśmy dostęp do warsztatu. 
Teraz jak o tym pomyślę, to zdaję sobie sprawę, jaki postęp zrobiliśmy od tamtego czasu - wtedy nasze jedyne wyposażenie to skrzynka z narzędziami, która była na stanie koła, parę stołów i… tyle -  żadnych narzędzi ani przyrządów pomiarowych. Sami przynosiliśmy swój sprzęt z domów. Dzisiaj, jak sama wiesz, warsztat jest wyposażony już dużo bardziej profesjonalnie.
Czas leciał i z każdym dniem przybywało pracy, a brakowało do niej rąk. W związku z tym zdecydowaliśmy się zrobić rekrutację ogólnouczelnianą. To był punkt zwrotny, bo z około 6-7 członków w projekcie pojawiło się ponad 25. Wtedy prace ruszyły mocno do przodu. Pół roku później (czyli na początku roku akademickiego 18/19) zrobiliśmy kolejną rekrutację, po której w kole było już ok. 40 członków. Stwierdziliśmy, że dalej nie ma sensu funkcjonować jako projekt grantowy pod skrzydłami innego koła, więc założyliśmy własne. Wtedy też ustaliliśmy z Pawłem, że koordynowanie całego projektu w połączeniu z koordynowaniem naszych własnych sekcji technicznych będzie zbyt czasochłonne. Przekazaliśmy dowodzenie projektem Aleksandrze Szeląg, co okazało się strzałem w dziesiątkę - zaznaczył Kuba.

Jak funkcjonuje koło? Ilu członków tworzy koło? (Odpowiada Aleksandra Szeląg)

Koło naukowe AGH Solar Plane, interdyscyplinarność tego projektu pokazuje, jak bardzo przyszli inżynierowie są wszechstronnie wykształceni. W kole naukowym obecnie funkcjonuje 51 członków, są to studenci Akademii Górniczo-Hutniczej z 7 różnych wydziałów, 15 kierunków - od energetyki przez informatykę, aż po zarządzanie. Rozwijają oni swoje zainteresowania w 5 sekcjach: elektryka, modelarstwo, programowanie, PR i zasilanie. Jednakże członkowie nie ograniczają zakresu swoich prac tylko do danej sekcji, część osób aktywnie bierze udział w 2 sekcjach jednocześnie. Jednocześnie w kole działa 16 kobiet, co pokazuje, że w projekcie tak technicznym 30% stanowi damska część zespołu. AGH Solar Plane daje możliwość rozwoju w każdej płaszczyźnie, najważniejsze dla nas są chęci do działania i zaangażowanie, bo wielu rzeczy jesteśmy w stanie się nauczyć.

Jesteś koordynatorką sekcji PR. Jak według Ciebie prezentuje się koło na tle uczelni oraz kraju ? (Odpowiada Aleksandra Furgał)
W Polsce dosyć sporo kół naukowych zajmuje się budową samolotów, nawet na AGHu mamy kolegów po fachu z AeroTeamu, natomiast jako pierwsi i jak dotąd jedyni w naszym kraju, zajmujemy się samolotami solarnymi.
Ku naszemu nieszczęściu lotnictwo solarne nie jest popularną dziedziną. Niewiele zespołów na całym świecie zajmuje się budową tego typu samolotów, a co za tym idzie mamy bardzo ograniczone pole, na którym możemy się zaprezentować. Głównie widoczne jest to w przypadku zawodów. Jednak mamy nadzieję, że w ciągu kilku lat się to zmieni.

Jakie sukcesy ma na koncie koło naukowe ? 

Nasz projekt, pomimo krótkiego czasu istnienia, jest aktualnie najbardziej innowacyjnym projektem studenckim. Zajęliśmy pierwsze miejsce w konkursie POTENCJOmetr w kategorii projektów konstruktorskich. Nasi koledzy zdobyli pierwsze miejsce w 56. Konferencji Studenckich Kół Naukowych w Sekcji Elektrotechniki, Elektroenergetyki, Elektroniki i Elektrotermii. Również możemy pochwalić się sukcesami w konferencjach międzynarodowych. Koordynator naszego koła, Aleksandra Szeląg,  miała przyjemność poprowadzić 6. Międzynarodową Konferencję Energii Odnawialnej i Nieodnawialnej w Miami, natomiast podczas 450. Konferencji Academicsera w Osace zdobyliśmy pierwszą nagrodę za najlepszy artykuł. 
Natomiast już we wrześniu weźmiemy udział w Międzynarodowych Zawodach Bezzałogowych Statków Powietrznych TÜBİTAK w Stambule. Z mniej naukowych sukcesów możemy się pochwalić zdobyciem brązowego medalu podczas XI Międzyuczelnianych Igrzysk Studenckich.

Skąd zainteresowanie takim projektem? (Odpowiada Marcin Mucha)

Tak naprawdę ogłoszenie o rekrutacji znalazłem na Facebooku i długo się nie zastanawiałem nad decyzją. Oczywiście musiałem przeanalizować, czy podołam wszystkim obowiązkom, ale to zawsze tak jest - niby chcesz dołączyć, ale z tyłu głowy jest coś, co świadczy o jakiejś małej niepewności. Wracając do tematu …
Co skłoniło mnie do dołączenia? - Na pewno kierowałem się tym, że w czasie gimnazjum zajmowałem się modelarstwem. Może 'zajmowałem', to za dużo powiedziane, ale na pewno było to jedno z moich hobby, które starałem się realizować. Niestety po jakimś czasie to hobby zanikło, ale wiedziałem, że w AGH Solar Plane będę miał szansę je odnowić - tak też się stało. Decyzja zapadła. 
Oczywiście przy rekrutacji musiałem dokonać wyboru, która sekcja najbardziej mnie interesuje, w której chciałbym się udzielać. Tutaj postawiłem na elektronikę/programowanie, czyli coś, czym zajmuję się już od dłuższego czasu.
Zaczynałem jako członek projektu - wtedy jeszcze projektu, nie koła naukowego, ponieważ kołem jesteśmy dopiero od prawie roku, a obecnie spełniam się w roli koordynatora sekcji programowania, którą staram się cały czas rozwijać, poprzez wspólnie tworzenia ciekawych rzeczy.
Czy polecam taką działalność? Oczywiście, że tak! Myślę, że to najlepszy sposób oderwania się od uczelnianej, czy też zawodowej rzeczywistości. Fajnie jest zrobić coś ciekawego i innowacyjnego, jeszcze w tak wspaniale zrzeszonym gronie.


Czym dysponuje koło? Chodzi mi o ilość samolotów oraz parametry każdego z nich.

Obecnie jesteśmy w posiadaniu dwóch samolotów.
Pierwszy to małych rozmiarów model pokazowy. Jako że jego proporcje ułatwiają nam transport, to głównie on pojawia się z nami na różnych wydarzeniach. Z najważniejszych parametrów myślę, że warto podkreślić, to co daje mu miano samolotu solarnego, czyli dwanaście paneli fotowoltaicznych, których łączna moc wynosi 40W. Rozpiętość skrzydeł tego modelu, to około 1,6 m, a waga 700 g. Można również wspomieć o prędkości maksymalnej, która obecnie wynosi około 40km/h. Dla ciekawych model ten można zobaczyć na naszej stronie internetowej - w postaci animacji 360°.
Drugi samolot, największy jak do tej pory, to nasz pierwszy oficjalny model, który przygotowujemy pod start w zawodach, jak i wykorzystujemy w poważniejszych testach związanych z transmisją telemetrii, czy też obrazu z kamery FPV. Wszystko po to, aby zebrać jak największą ilość wiedzy potrzebnej do budowy docelowego samolotu, który miejmy nadzieję będzie w stanie przelecieć od Bieszczad, aż po Bałtyk - bez lądowania.
Jego rozpiętość skrzydeł to około 4 metry, a prędkość, jaką może osiągnąć wynosi 50 km/h. Jeśli chodzi o panele, jesteśmy w stanie osiągnąć moc rzędu 184 W - wszystko to z 48 celek zamontowanych na poszyciu skrzydeł.
Na koniec to, co najważniejsze - sterowanie. Tutaj mamy możliwość wykonania lotu manualnego - czyli w pełni kontrolowanego przez operatora, jak i lotu autonomicznego - po wcześniejszym zaprogramowaniu komputera pokładowego. Daje nam to duże pole manewru w przypadku wykonywania różnego typu prób wytrzymałościowych czy lotów długodystansowych.

Czy mógłbyś scharakteryzować samolot? (Odpowiada Marcin Stuglik)

Opowiem nie o całym samolocie ale o części samolotu za którą jestem odpowiedzialny, mianowicie o zasilaniu. Nasz samolot składa się z baterii, modułów fotowoltaicznych, bms oraz mppt i szeregu kabli, które łączą wszystko w całość. Baterie, jakie wykorzystujemy są wykonane w technologii litowo-jonowej charakteryzującą się największą pojemnością w stosunku do masy baterii. Obecnie wykorzystujemy pakiet składający się z 28 baterii każda o pojemności 3800 mAh ułożonych równolegle i szeregowo.
 Kolejnym ważnym systemem jest BMS, jego zadaniem jest równomierne naśladowanie baterii oraz rozesłaniem jej na silnik. Jest to najbardziej kłopotliwy system, z którym każdy zespół AGH ma problem. Obecnie zastanawiamy się jak go wykorzystać w inny sposób. Moduły fotowoltaiczne zostały stworzone całkowicie przez nasz zespół, wykorzystaliśmy technologię laminowania, aby zejść z wagi modułów fotowoltaicznych. Natomiast mppt służy do uzyskania najwyższego punktu pracy dla modułów fotowoltaicznych.

Jak wygląda praca nad takim samolotem? (Odpowiada Michał Dudziak)

Praca nad modelem jest procesem, który wymaga zaangażowania całego zespołu. Największym problem jednak jest czas, jaki jest w stanie poświęcić członek ekipy dla samolotu. W każdym aspekcie możliwe są zmiany, które mogą być wykonane jednak potrzeba szeregu badań, na które mamy poświęcić czas w przyszłym roku akademickim. Dodatkowym wyzwaniem jest rozliczanie się z uczelnią,  pro formy i oczekiwanie na elementy konstrukcyjne wydłuża znacznie czas i sprawia, że coś co wymagałoby 2h pracy, okazuje efektem ponad tygodniowego oczekiwania i pracy. 
Dążymy jednak do perfekcji i mamy plan, aby wyeliminować błędy i zastąpić je doskonałością oraz bezawaryjnością.
Jak wyglądało projektowanie oraz testowanie samolotu?
Projektowanie samolotu rozpoczęło się od przelania pomysłu zbudowania samolotu solarnego na papier. Następnie rozpoczęliśmy dobieranie podzespołów do budowy samolotu, a później przeszliśmy do kolejnego etapu, czyli projektowania samolotu, który zdoła pomieścić wszystkie wymagane elementy. Poszukiwaliśmy optymalnych rozwiązań, tak by konstrukcja oraz elementy zasilania i autopilota spełniły oczekiwane założenia. Każda z naszych sekcji intensywnie wzięła się do pracy. Zasilanie wybrało odpowiednie części (BMS, MPPT, akumulatory litowo-jonowe oraz same wysokoenergetyczne panele fotowoltaiczne). Sekcja CFD przebadała zamodelowane profile skrzydeł i wybrała ten optymalny do naszych potrzeb. Modelarstwo zrealizowało wyznaczone cele, budując wyjątkowo lekką, wytrzymałą i aerodynamiczną konstrukcję. Elektronika wykonała wszystkie połączenia elektryczne w samolocie, a programowanie przygotowało specjalne oprogramowanie do monitorowania danych z samolotu. W połączeniu tej ciężkiej pracy i wkładu czasu członków zespołu powstał wspaniały samolot.
Kolejnym etapem naszego projektu były testy samolotu. Pierwsze zaczęliśmy od bardzo długotrwałych badań na ziemi każdego z podzespołów z osobna, już na tym etapie pojawiło się mnóstwo problemów, którym musieliśmy stawić czoła. Później zaczęliśmy łączyć systemy ze sobą i nadal przeprowadzać naziemne próby, dopiero potem wykonaliśmy pierwszy oblot samolotu w najbardziej podstawowej wersji, tzn. bez paneli i autopilota, a po skorygowaniu błędów konstrukcyjnych zamontowaliśmy panele fotowoltaiczne i pixhawk, aby ostatecznie testować model z wszystkimi jego elementami.
Ile czasu zajęło skonstruowanie najnowszego modelu?
Najnowszy model udało się całkiem szybko zbudować , bo budowa trwała około 3 miesięcy, ale wszystko dzięki temu, że mamy już ogromne doświadczenie z budowy takich modeli oraz dostęp do wielu niezbędnych profesjonalnych narzędzi, takich jak laser czy drukarki 3D.

Jakie są plany na przyszłość?  (Odpowiada Jan Kostecki)

Najważniejsze pytanie, które otrzymaliśmy wiele razy po premierze Franka, brzmiało oczywiście “Co dalej?”. Samoloty solarne nie są jeszcze popularne, a na całym świecie powstało niewiele sztuk tego typu maszyn. Potencjał zastosowania takich urządzeń do celów patrolowych i badawczych czy nawet militarnych jest ogromny. Nie wychodząc jednak tak daleko w przyszłość, możemy skupić się na dalszych planach naszego koła - zaznacza Kostecki.
 Po awaryjnym lądowaniu w trakcie premiery na terenie Muzeum Lotnictwa samolot był mocno poobijany, ale szacowany czas naprawy wynosił zaledwie około tygodnia systematycznej pracy. Zespół doszedł jednak do wniosku, że czas ten lepiej poświęcić na budowę naszego kolejnego samolotu, dostosowanego do zawodów w Turcji we wrześniu tego roku. Będzie on trochę mniejszy od Franka i będzie służył (poza wspomnianymi zawodami) do łatwiejszych badań nad celami fotowoltaicznymi umieszczonymi na skrzydłach. Wszystkie te badania mają na celu jak najlepsze zoptymalizowanie prac nad naszym finalnym projektem - samolotem o rozpiętości skrzydeł 6 metrów. Będzie on pokryty jeszcze większą ilością ogniw fotowoltaicznych, zbudowany w całości z elementów kompozytowych, a jego w odpowiedni sposób zaprojektowana aerodynamika oraz algorytmy optymalizujące wykorzystanie energii pozwolą na “nieskończone” loty - wyjaśnił Jan Kostecki, jeden z konstruktorów samolotu.
 Najważniejszym jednak zadaniem tego samolotu będzie oczywiście pokazowy lot wzdłuż całej polskiej wschodniej granicy - początkowy cel naszego projektu.

Sylwio, jesteś osobą, która w kole jest od samego początku. Jak z Twojej perspektywy zmieniło się koło na przestrzeni tych 2 lat? (Odpowiada Sylwia Nabożna)
  Przede wszystkim bardzo się rozrosło pod względem liczby osób. Zaczynaliśmy jako kilkuosobowa grupa, każda osoba zajmowała się czymś innym i pracowała praktycznie sama. Była osoba odpowiedzialna za marketing, za analizy, za konstrukcję, za elektronikę itd. Po pewnym czasie zdaliśmy sobie sprawę, że jest nas zdecydowanie za mało i przyjęliśmy kilkanaście nowych członków. Powstały osobne sekcje, w których już po kilka osób pracowaliśmy nad danym zagadnieniem. To zdecydowanie ułatwiło pracę, sprawiło, że wszystko bardzo mocno ruszyło do przodu, no i w końcu co dwie (albo kilka J) głowy to nie jedna. W tym samym czasie projekt stał się bardzo mocno rozpoznawalny na uczelni i mieliśmy coraz więcej chętnych osób, które chciałby z nami pracować. Tak więc obecnie jest nas aż 51 – 51 par rąk, które stale pracują w 5 różnych sekcjach – modelarstwo, elektryka, zasilanie, PR, programowanie. Każda sekcja ma swojego koordynatora, który wyznacza konkretne zadania oraz dopilnowuje, aby skończyć dane zadania w wyznaczonych terminach. Taka organizacja sprawia, że prace ciągle idą do przodu, każdy wie, co ma robić i przede wszystkim robi to, co lubi – jedni spełniają się na płaszczyznach typowo inżynierskich jak np. konstrukcja samolotu, a inni wykorzystują swoje umiejętności miękkie np. podczas licznych wydarzeń, na których się prezentujemy. 
Odpowiadali: 
Jakub Wiszniewski (Pomysłodawca koła), Aleksandra Szeląg (Koordynatorka projektu), Aleksandra Furgał (Koordynatorka sekcji PR), Marcin Mucha (Koordynator sekcji Programowania), Marcin Stuglik (Koordynator sekcji Zasilania), Michał Dudziak (Koordynator sekcji Modelarstwa oraz Elektryki), Jan Kostecki (Konstruktor samolotu) oraz Sylwia Nabożna (członek Koła).