Markus Kossman

JAK SE NAVRHOVAL MOBILNÍ JEŘÁB

listopadu 01
2013


JAK SE NAVRHOVAL MOBILNÍ JEŘÁB
Markus Kossmann, senior designér LEGO®, je skutečný expert na navrhování funkcí pro provozuschopné modely s využitím dílů LEGO Technic. Není proto překvapení, že když nadešel čas a měl být vytvořen opravdu velký a funkcemi nabitý nový Mobilní jeřáb pro rok 2013, byl do návrhářského týmu povolán Markus!

“LEGO Technic každý rok uvádí na trh nový model, který je svými rozměry a složitostí novou největší výzvou pro stavitele i vývojáře. Takový model musí být něčím výjimečný, a není tedy lehké vybrat ten pravý. Některé mobilní jeřáby jsme už vyvinuli dříve, například Mobilní jeřáb pro rok 2005 - byl to skvělý a mezi fanoušky oblíbený model. Ovšem nový jeřáb nemohl být jen nějakou kopií toho předešlého - musel být lepší, větší, s modernějším vzhledem a s dokonalejšími funkcemi.”

- Markus Kossmann, senior designér LEGO



První věcí bylo promyslet, které funkce jsou pro každý mobilní jeřáb ty podstatné a jak je konstrukčně vyřešit a zajistit jejich ovládání v novém modelu. Když jsme analyzovali verzi 2005, našel tým Technic několik věcí, které podle našeho názoru stály za vylepšení:

- Zjednodušení řízení pomocí odstranění ozubeného převodu pro různé natáčecí úhly nápravy
- Vytvoření poháněných, realitě bližších vzpěr, s výsuvnými výložníky a stabilizátory
- Změna tlakového pohonu pro zdvih ramene jeřábu na elektrický lineární servomotor
- Oddělení výsuvu ramene od ovládání navijáku
- Navržení modernějšího designu s využitím dílů LEGO® Technic



Vymýšlení námětů na nové funkce a postavení prvního hrubého konceptu modelu trvá u modelu těchto rozměrů asi dva týdny. Tým kromě toho musí navrhnout prototypy všech nových dílů potřebných k provozuschopnosti funkcí. Tyto díly se vyrobí na rychlém prototypovacím stroji a lze s jejich pomocí ihned postavit koncept.

První koncept modelu ukázal názorně, jaké mají být konečné rozměry a proporce, jak mají pracovat jednotlivé funkce, a kde jsou problémové body. Ve srovnání s jeřábem 2005 vyhlíží nová verze moderněji, zejména její kabina a velké, nahoře uložené rameno jeřábu. Nové funkce byly uspokojivě provozuschopné, ale bylo ještě třeba opatřit elektropohonem výložníky vzpěr na bocích. Tým Technic chtěl také ještě doplnit pátou nápravu před přední vzpěry, aby tím zvýraznil odlišnost od předchůdce.



Pro usnadnění návrhářského procesu rozdělil Markus konstrukci na tři hlavní moduly: podvozek (se zabudovaným řízením, pístovým motorem a vzpěrami), karosérie jeřábu (s motorem, převodovkou a prostorem pro baterie jako protizávažím) a rameno (s dvoustupňovým výsuvným systémem). Všechny tyto tři moduly na sebe musely po smontování kompletního modelu přesně dosedat a navzájem fungovat, bylo proto důležité navrhnout je se vzájemnými rozhraními. Všechny funkce modelu měly být poháněny bateriemi napájeným motorem, s náhonem na čtyři různé funkce převodovky umístěné uvnitř karosérie jeřábu.

“V této fázi vývoje jsem musel musel pracovat na všech funkcích tak dlouho, dokud nebyly dokonale provozuschopné - a to znamenalo spoustu testování, přestavování znovu a znovu, a pak zas další testování. Člověk musí být ke své práci silně kritický a ptát se ostatních designérů na jejich názor. Při tom všem musím mít také na mysli postup stavby modelu, aby byl v návodu k sestavení správně popsaný.”

- Markus



Podvozek byl velice dlouhý, čili musel být pevný a odolný, aby unesl na něm umístěný těžký jeřáb. Nesměl se při manipulaci s modelem kroutit, prohýbat nebo prolomit. Do podvozku byla zabudována celá řada funkcí, včetně systému natáčení kol, osmiválcového pístového motoru, vzpěr a převodovky, která je ovládá.

“Navrhl jsem konstrukci se silnou spodní deskou s montáží náprav, na kterou pak bude možné přidat vzpěry a osadit shora převodovku. Tyto moduly jsou napevno spojené svrchním rámem, a vzniká tak vysoce pevná konstrukce. V přední části podvozku je kabina řidiče a motorový prostor. Tyto prvky musely vypadat velice mohutně, výkonně i moderně, s realistickými detaily, jako jsou zpětná zrcátka a dveře, které se dají otvírat. ”

- Markus



“Nejnáročnější část podvozku představovaly vzpěry - musely být kompaktní a navzájem synchronizovaně spolupracovat. Modifikovali jsme osmizubé převodové kolo Technic tak, aby klouzalo po klikové hřídeli a přenášelo náhon na lineární servomotory, sloužící ke spouštění opěrných noh. Tahle funkce je opravdu skvělá. Těžké na tom bylo vměstnat všechno do jediného modulu a vymyslet nějaký jednoduchý způsob synchronizace všech čtyři poháněných vzpěr. Pořádně jsem se nad tím zapotil!”

- Markus



Řízení bylo přecejen snadnější hlavolam. Tým Technic upravil délku řídících ramen kol, a dosáhl tím možnosti vybavit nápravy různými úhly natáčení, aby celý jeřáb zatáčel plynuleji. Pokud by měly nápravy přesně shodný úhel natáčení, model by se při projíždění oblouků otřásal a odskakoval.



Karosérie je srdcem celého jeřábu, je pod ní umístěný motor, který pohání všechny různé funkce stroje. Pro každou funkci je vyhrazený převodový spínač na boku karosérie, takže ovládání jeřábu je jednoduché. Elektromotor může pohánět vzpěry, zvedání a spouštění ramene, vysouvání ramene i naviják.

“Fungování vzpěr se přenáší prostřednictvím točnice zabudované v podvozku, kde se rozděluje mezi funkci vysouvání a zatahování jednotlivých vzpěr a zvedání a spouštění stabilizátorů. Další možností bylo zastavět do modelu převod, které bude pohyb rozdělovat na pět funkcí, přičemž obě funkce pro vzpěry by se přenášely na točnici. Brzy se ale jasně ukázalo, že to není vhodné řešení, protože jsem chtěl, aby se podvozek a karosérie jeřábu stavěly jako dva samostatné moduly - a ty by pak v tomto případě nebylo možné spojit.”

- Markus



Zabralo hodně času vymyslet řešení převodovky tak, aby šla zabudovat a zůstala za všech okolnosti stabilní. Musela být také zastavěná do nějaké pevné konstrukce, protože rameno po připojení ke karosérii vytváří značné fyzické namáhání, což by mohlo přivodit poškození funkčnosti převodovky.

“Postavil jsem proto trojúhelníkovitou konstrukci, určenou ke zpevnění přídě, zatímco rám 5x7 z prvků Technic zabraňuje rovnoběžnému pohybu bočních nosníků. Další rám 5x7 Technic je umístěný na zádi, kde mimo jiné brání zkroucení. A na zádi je také prostor pro baterie, které jsou použité jako protizávaží - přesně tak, jako u skutečných jeřábů.”

- Markus



“ Samotné rameno dalo víc práce, než jsme čekali. Je navržené tak, aby se vysouvalo ve dvou stupních. Princip vysouvání je stejný, jako u předchozího modelu Mobilního jeřábu z roku 2005. Takže - tohle bude jednoduché, myslel jsem si! Chtěl jsem, aby rameno vypadalo moderněji, jako u současných jeřábů, kde je rameno u základny okrouhlé. Zkoušel jsem ten okrouhlý vzhled dosáhnout použitím panelů 3x2x11, jenže jsem poznal, že to neumožňuje vytvořit pevnou konstrukci. Musel jsem tenhle díl nějak zdokonalit! Nový panel má více otvorů Technic pro osazení ramen se silným ukotvením.”

- Markus



Markus chtěl postavit rameno jeřábu s dvoustupňovým výsuvem jako velice lehkou, ale zároveň pevnou konstrukci, a to s použitím nosníků Technic, které bude možné vysouvat ve velkém délkovém rozsahu. První postavené prototypy byly velice slibné, jenže při testování modelu se ukázalo, že mechanizmus má potíže s dokonale hladkou prací v případech, kdy se rameno vysouvá s břemenem zavěšeným na háku.

“Prozkoumali jsme problém společně s kolegou Andersem z našeho testovacího oddělení, který je konstruktérem RC Rypadla z roku 2010, a podařilo se nám najít příčinu. Síla, kterou působí náklad, prohýbala rameno natolik, že jeho části na sebe naléhaly a drhly o sebe. Navrhl jsem konstrukci těchto dílů znovu a použil jsem pro druhý stupeň ramene kostky Technic, posouvané přes vodicí kolečka. Postaral jsem se také, aby kolem dílů zůstal dostatečný volný prostor pro průhyb, a tedy aby na sebe nemohly vzájemně naléhat. Všechny tyto změny problém vyřešily, přičemž jako bonus navíc se nám podařilo u motoru snížit o třetinu spotřebu elektřiny!”

- Markus



“Proces tvorby návrhu trval dlouho, protáhl se bezmála na celý rok, než byl jeřáb hotový. Výsledný model se skládá z 2600 dílů a je to největší model Technic v historii. Navrhování nového 42009 Mobilního jeřábu Mk.II jsem si opravdu užil. Jsem šťastný, že se mi ho podařilo dotáhnout do konce. Odměnou za všechnu tu námahu jsou doplněné nové funkce a to, že model je udělaný tak, aby ho dokázaly postavit děti zhruba od 11 let. Doufám, že také vy si budete stavbu modelu užívat a hra s novým jeřábem vás bude bavit!”

- Markus Kossmann, senior designér LEGO