MOOTTORILUMILAUTA JA LIIKKUMISEN TARVE

Video YouTubessa: https://www.youtube.com/watch?v=AnT_LuF2UTM

Yksi ihmisen merkittävimmistä tarpeista on liikkumisen tarve. Jo tunnetun historian alusta saakka on ihminen kehitellyt erilaisia menetelmiä ja välineitä liikkumiseen – hyödykseen ja huvikseen. Massan kiihdyttäminen ja vastusten voittaminen vaatii voimaa. Liikkumisen riemua voi kokea hyödyntämällä esimerkiksi lihasvoimaa, painovoimaa tai konevoimaa. Moottorikäyttöinen lumilauta yhdistää nämä kolme voiman lajia ennen näkemättömän hauskalla tavalla.

paikallaancrop

Tämä blogikirjoitus on lyhyt kuvaus moottorikäyttöisen lumilaudan ideoinnista, suunnittelusta, valmistuksesta ja käytöstä. Kyseinen konsepti sisältää mahdollisimman tarkasti oikeaa alamäkilaskettelua muistuttavan vaikutelman, hyvää kuntoa vaativan uuden urheilumuodon sekä korkeatasoisia konemekaanisia ratkaisuja. Ennen ensimmäistäkään käytännön testiä oli ajatus tällaisesta laitteesta itänyt mielessäni ainakin 10 vuotta. Mekaniikkasuunnittelun AMK-opintojen loppuvaiheessa Joensuussa minulle tarjoutui mahdollisuus kokeilla idean toimivuutta käytännössä. Alkoi muutaman kuukauden kestänyt yksityiskohtaisempi suunnittelun jakso. Tässä vaiheessa piti lyödä lukkoon voimanlähteen valinta, rungon rakenne, telaratkaisu ja paljon muuta. Tarkemmin sanoen pelkästä mielikuvaan perustuvasta ideasta piti luoda jotain käytännöllistä. Seurasi ideointi, vaatimusmäärittely, konseptointi, kustannuslaskenta, teollinen muotoilu, mekaniikkasuunnittelu, lujuuslaskenta, virtauslaskenta ja valmiskomponenttien sekä materiaalien ostotoiminnat. Valmistusmenetelmistä mainittakoon CNC-koneistus, sorvaus, ohutlevytyöt, hitsaus, mekaaninen asennus kokoonpano ja testaus. Kun prototyyppi oli valmis, oli aika suorittaa varsinaiset kenttätestit. Muutamien pikkukorjausten jälkeen oli käytössäni suhteellisen toimiva uudenlainen moottoriurheiluväline, joka asetti ajajalleen haasteita niin uskalluksen kuin fyysisen kunnonkin suhteen.

liikecrop

 

Moottori

Moottorivalinta ei ollut helppo. Silloisella tekniikalla ei sähkömoottori ja akut olleet alkuunkaan potentiaalinen vaihtoehto. Iso moottorisahan moottori oli pitkään tutkinnan alla. Voittajaksi päätyi yllättävä ratkaisu: vanha ilmajäähdytteinen Terhi 5 -perämoottorin moottori, kun sellainen sattui valmiina nurkista löytymään. Valintaa puolsi iso, lähes 100cm3 iskutilavuus, raskas vauhtipyörä ja moottorin muuten varsin kevyt rakenne ja pieni koko. Raskas vauhtipyörä auttaa moottoria tuottamaan riittävästi vääntöä eri ajotilanteissa. Nyrkkituntumaan perustuen arvioin, että variaattoria ei laitteeseen tarvita. Perehtymällä kilpamoottorien virittäjälegenda A. Graham Bell:in kirjaan ”Two Stroke Performance Tuning” määritin pakoputken mitat. Kaksitahtimoottorin pakoputki on virtaustekniikaltaan hämmästyttävä laite. Pakoputken eri osien halkaisijat, pituudet ja kartiokkuus näyttelevät kaikki omaa merkittävää osaansa moottorin suorituskyvyssä. Tässä kohteessa olennaisiksi parametreiksi muodostuivat pakoputken paksun osan alku- ja loppukartioiden suhteellisen loivat kulmat, jotka tuottavat moottorille laajan vääntöalueen. Lisäksi tasapaksun osan pituus muodostui yllättävän pitkäksi. Pitkä suora osa pakoputkessa tuottaa parhaan vääntöalueen pienille kierroksille, joka oli tässä voimansiirtoratkaisussa olennainen tekijä. Pakoputken koko pituuden tuli olla noin 1.5m, että moottori toimisi hyvin ilman variaattoria läpi moottorin koko kierrosalueen. Näin pitkästä pakoputkesta pieneen laitteeseen yhdistettynä muodostui melkoinen käärmeenpesä.

moottoricrop

 

Voimansiirto

Voimansiirron päätin toteuttaa moniurahihnalla ja rullaketjulla. Ensiöveto toimii moniurahihnalla, joka toimittaa samalla kytkimen virkaa. Kytkinvipuun yhdistetty kiristinrulla kiristää jousikuormalla moniurahihnan kampiakselin ja väliakselin hihnapyörille. Väliakselilta voima välittyy rullaketjulla telan vetoakselille.

ketjucrop

Tela

Telaratkaisun valinta, kuten moottorinkin, oli melkoinen haaste. Lukuisista eri vaihtoehdoista voittajaksi selviytyi kolakuljettimen tyyppinen tela. Siinä on alumiininen U-kisko kahden rullaketjun välissä. Kiskoon voi kiinnittää eri kokoisia kumi- tai muovilapoja lumitilanteen mukaan. U-kiskon selkä hankaa lumilaudan pohjaa ja ketjupyörät vetävät telaa rullaketjun rullista. Systeemi on toimiva ja pakkasellakin ”notkea”. Tela ohjautui ja liukui hyvin mustaa muovipohjaa vasten ja pysyi linjassa vihreiden polyeteeni-muovisten sivuohjureiden välissä. Ketjupyörien tangeerauspiste oli noin 5mm irti pohjasta, jolloin tela tuli kontaktiin ja irtosi kontaktista pohjan kanssa varsin jouhevasti. Ratkaisu toimi varsin hyvin jopa sulalla maalla, koska ainoastaan telan kumilavat olivat kontaktissa maahan.

Runko

pohjacrop

Laitteen rungoksi valikoitui olemassa oleva lumilauta. Siihen oli helppo jyrsiä perään ja keulaan postiluukun näköiset aukot, joista tela sukeltaa laudan alle ja takana taas laudan päälle. Lumilaudan pohjassa on kaarevat kylkipalat, jotka antavat varsinaiselle polyeteenipohjalle sopivan kaarevuuden. Moottori ja voimansiirron rakenteet kiinnittyvät kulmakiskoilla ja alumiinista jyrsityillä osilla lumilaudan kanteen. Siteet on kiinnitetty vanerisiin siltoihin, joiden alla tela kulkee.

 

Toiminta

Moottori lähtee käyntiin narusta vetämällä. Kaasukahvaa pidetään kädessä vaijerin päässä. Kytkinvipua voi käyttää samalla kädellä kuin kaasua. Lauta kääntyy ja kulkee melko hyvin erilaisissa lumioloissa. Kääntyminen tapahtuu lautaa kallistelemalla. Pituussuunnassa kaareva pohja alkaa piirtää alustaan sitä pienempää ympyrää, mitä jyrkemmin kurvailija lautaa kallistaa. Kovalla alustalla pitää lautaa kääntää hyppimällä.

 

Yhteenveto

Moottoroitu lumilauta oli puhtaasti harrasteinnovaatio. Se oli käytössä kolmisen vuotta. Aikaa ja rahaa ei laitteen tekemiseen paljoa käytetty, mutta silti siitä tuli kohtuullisen hyvä toiminnallinen testikappale. Laudalla on myös hyvä ajella istualtaan moottoripulkkana. Laudassa voisi olla satula ja ohjaustanko, ehkäpä vielä pieni peräsinkin kovalla alustalla kääntelyä varten. Materiaaleja valitsemalla ja lujuuslaskentaa tarkentamalla voisi painoa pudottaa reilusti. Kehityskohteita laudassa olisi vielä kymmeniä ja ehkä joku päivä siitä nähdään vielä versio 2.

sivultacrop

Markus Huovinen
Mekaniikkasuunnittelija
Conseptas Oy