Značaj aerodinamičkog dizajna za vozila

Zašto prijevozna vozila koja se moraju uzeti u obzir s obzirom na potrošnju energije i brzinu postaju sve estetski ugodnija za javnost i glatkija u svom stilu? I što ti aero setovi znače za kamione?

Marcel Dassault, osnivač francuske tvrtke Dassault Aviation, specijalizirane za proizvodnju borbenih zrakoplova, jednom je rekao da je zrakoplov koji ima dobre performanse obično lijep za pogledati. Možda će "vizualno lijepi" kamioni vjerojatno biti učinkovitiji u potrošnji goriva.

Kako prijevozna sredstva postaju sve brža i brža, dizajn kamiona postupno doseže točku u kojoj se otpor vjetra ne može zanemariti.

Prema istraživačkim organizacijama, kada kamion dostigne brzinu do 88 km/h, otprilike polovica njegovih konjskih snaga koristi se za svladavanje otpora vjetra. Ovaj zaključak natjerao je proizvođače kamiona da ulože mnogo truda u smanjenje otpora vjetra.

U svibnju 2008., na poznatoj stazi za velike brzine Nardo u južnoj Italiji, novi Mercedes-Benz Actros 1844 LS s ukupnom masom vozila od oko 40 tona postavio je u to vrijeme potpuno novi Guinnessov svjetski rekord - 40- tonski kamion s najnižom potrošnjom goriva na svijetu. Nakon 12.728 kilometara testiranja, vozilo je postiglo nevjerojatnu potrošnju goriva od 19,44 litre na 100 kilometara!

Uz učinkovit pogonski sklop, aerodinamični dizajn Actrosa također je jedan od glavnih doprinosa tako iznenađujućem rezultatu.

Kao što vidimo na slici, Actros ima bogat aerodinamički sklop, s krovnim i bočnim deflektorima koji odgovaraju kutiji za teret, te bočnim deflektorima koji uključuju prikolicu, uz glatku kompozitnu ploču teretnog sanduka. Ovi aerodinamični dizajni čine karoseriju Actrosa izuzetno ravnom i manje sklonom turbulencijama.

Dat ćemo vam pregled dizajna koji smanjuju otpor vjetra redom od prednjeg do stražnjeg dijela vozila, na koje se možete usredotočiti pri odabiru vozila.

● Aktivna rešetka za dovod zraka Rešetka za aktivni dovod zraka odnosi se na rešetke u središnjoj rešetki koje se mogu otvarati i zatvarati neovisno u skladu s radnim okruženjem vozila. Te su rešetke međusobno povezane klipnjačama, kojima upravljaju električni motori koji rotiraju rešetke upravljajući pogonskim motorima putem putnog računala (ECU).

Aktivna rešetka za usis zraka može učinkovito kontrolirati brzinu zagrijavanja vozila, a također može igrati ulogu u smanjenju otpora vjetra.

Kada je motor u okruženju s niskom temperaturom ili kada je opterećenje motora malo i nema velike potrebe za odvođenjem topline, ECU će zatvoriti aktivnu rešetku kako bi "održao motor toplim" tako da motor može postići optimalni rad temperatura.

Kada je radna temperatura motora viša od idealne temperature, ECU će otvoriti aktivnu rešetku za usis zraka, velika količina zraka će se uliti u središnju mrežicu, oduzeti toplinu kako bi se motor ohladio. Što se tiče vremena otvaranja ili zatvaranja aktivne rešetke za usis zraka, ECU ga razmatra u odnosu na temperaturu rashladne tekućine motora, temperaturu ulja, temperaturu okoline, brzinu i druge čimbenike.

Osim što pomaže motoru u održavanju optimalne radne temperature, aktivna rešetka za usis zraka smanjuje otpor zraka kako bi se postigla ušteda goriva.

Prema NEDC testu koji je provelo SAE društvo automobilskih inženjera na temperaturi okoline od 25 stupnjeva, aktivna rešetka za usis zraka može poboljšati uštedu goriva za oko 2%. Ova djelomična optimizacija potrošnje goriva uglavnom proizlazi iz smanjenja otpora vjetra vozila kada je aktivna rešetka za dovod zraka zatvorena.

Kada se kamion vozi velikom brzinom, vjetar od udarca prednjim krajem teći će kroz nekoliko mjesta - krov, stranice i dno - a prednja strana, koja je izravno u vjetar, je kritična.

Dok strujanje zraka prolazi kroz usisnu rešetku u kabinu i teče kroz hladnjak i druge elemente, sudarit će se sa strukturom kamenca unutar hladnjaka, stvarajući ogroman otpor pri vožnji.

Kada strujanje zraka uđe u kabinu, većina će isteći iz otvora ispod odjeljka motora i sudariti se s protokom zraka velike brzine koji je izvorno strujao ispod vozila, uzrokujući turbulencije i povećanje otpora zraka.

Stoga je mogućnost djelomičnog ili potpunog zatvaranja rešetke za dovod zraka kada vozilo vozi srednje i velike brzine korisna za smanjenje otpora vjetra. Lako je vidjeti zašto većina čistih električnih vozila bez motora ima zatvoreni prednji kraj.

● Krovni/bočni deflektori U stvarnosti, krov i bočni deflektori su naravno najlakši za rukovanje i kontrolu. Prema statistici, vozilo s deflektorom može uštedjeti do 4-5% potrošnje goriva u usporedbi s vozilom bez deflektora.

S lijeva na desno, monolitni, kombinirani i skretnički deflektori

Usmjerivač zraka općenito se može podijeliti u tri kategorije prema obliku: integralni tip, kombinirani tip i tip preusmjeravanja.

Sjedinjene Države koriste multimodalni transport, njihova veličina prikolica je relativno ujednačenija, tako da američki teški kamioni uglavnom koriste integralni deflektor.

U europskim zemljama, zbog razlika u nacionalnim uvjetima, postoje razlike između vozila i teretnih kutija, pa se deflektor vozila uglavnom temelji na podesivom kombiniranom deflektoru.

Posljednji tip deflektora za preusmjeravanje ima učinak raspršivanja protoka zraka prema gore i na lijevu i desnu stranu u isto vrijeme, što je učinkovitije, pa se stoga koristi u svim vrstama kamiona. Obično se mora proizvesti prema odgovarajućem teretnom sanduku.

U praksi, gornji deflektor kabine trebao bi biti podešen na visinu koja je jednaka ili malo niža od visine prikolice. Glatki prijelaz protoka zraka iz kabine u prtljažni prostor pomoću deflektora, izbjegavajući da strujanje zraka izravno udari u teretni sanduk. Minimizira otpor vožnje uzrokovan turbulencijama zraka između traktora i prikolice.

Bočni deflektori također su važni, a njihova prisutnost smanjuje udaljenost između traktora i prikolice. To olakšava glatki protok zraka kroz otvor između prednjeg kraja i prikolice kada se vozilo kreće velikom brzinom, čime se znatno smanjuje mogućnost stvaranja vrtloga. Bočni deflektor na bočno vođenje strujanja zraka vrlo je značajan, čak ni slabiji od krovnog deflektora.

Sada su mnoge tegljačke prikolice opremljene deflektorima podesivim po visini, a usklađivanje visine deflektora s visinom prtljažnika što je moguće bolje prije svakog polaska vrlo je praktičan način za uštedu goriva.

Bočne ploče i ploče prikolice

Kamioni bez bočnih stranica imaju veliki otpor zraka zbog brojnih uređaja raspoređenih s obje strane grede, što se može izbjeći ugradnjom bočnih stranica.

S jedne strane, može smanjiti središnji tlak vjetra u vozilu i poboljšati sposobnost vozila da se odupre bočnim vjetrovima; s druge strane, može spriječiti usisavanje zraka s obje strane vozila ispod vozila i smanjiti nakupljanje protoka zraka ispod vozila. To može smanjiti utjecaj protoka zraka na razne izbočene dijelove u šasiji vozila, tako da je protok zraka ispod vozila ujednačeniji, čime se smanjuje otpor zraka.

Ovaj konvergentni oblik, sličan onom repa zrakoplova, učinkovito smanjuje turbulencije i otpor vjetra na stražnjem dijelu prtljažnika, dodatno poboljšavajući ekonomičnost goriva.

● Stražnja ploča

Stražnji dio vozila je mjesto koje je najlakše zanemariti, ali zapravo razumna postavka prtljažnika prikolice i prtljažnika može učiniti točku razdvajanja protoka zraka odgođenom unatrag, što je pogodno za smanjenje područja negativnog tlaka iza prtljažnika.

U "Letećoj prikolici" koju je izdao Mercedes-Benz i "Low Wind Resistance Vans and Semi-Trailers" koje su lansirali brojni kineski proizvođači, možemo vidjeti postojanje "trtne kosti u obliku čamca". Istraživanja su pokazala da se s ovom vrstom strukture otpor zraka može dodatno smanjiti za 10-15%.