Pomen aerodinamičnega dizajna za vozila

Zakaj postajajo transportna vozila, pri katerih je treba upoštevati porabo energije in hitrost, vse bolj estetsko prijetna za javnost in bolj gladka v svojem slogu? In kaj ti aero kompleti pomenijo za tovornjake?

Marcel Dassault, ustanovitelj francoskega podjetja Dassault Aviation, ki je specializirano za izdelavo in proizvodnjo bojnih letal, je nekoč dejal, da je letalo, ki se obnese dobro, običajno lepo na pogled. Morda bodo "vizualno lepi" tovornjaki verjetno učinkovitejši pri porabi goriva.

Ker prevozna sredstva postajajo vse hitrejša, zasnova tovornjakov postopoma dosega točko, ko odpornosti proti vetru ni mogoče prezreti.

Po podatkih raziskovalnih organizacij, ko tovornjak doseže hitrost do 88 km/h, približno polovica njegovih konjskih moči porabi za premagovanje upora vetra. Ta ugotovitev je proizvajalce tovornjakov prisilila, da so vložili veliko truda v zmanjšanje odpornosti proti vetru.

Maja 2008 je na slovitem dirkališču za visoke hitrosti Nardo v južni Italiji novi mercedes-benz actros 1844 LS z bruto težo približno 40 ton postavil takrat povsem nov Guinnessov svetovni rekord – 40- tonski tovornjak z najnižjo porabo goriva na svetu. Po 12.728 kilometrih testiranj je vozilo doseglo osupljivo porabo goriva 19,44 litra na 100 kilometrov!

Poleg učinkovitega pogonskega sklopa k tako presenetljivemu rezultatu največ prispeva tudi aerodinamična oblika Actrosa.

Kot lahko vidimo na sliki, ima Actros bogat aerodinamičen sklop, s strešnimi in stranskimi deflektorji, ki se ujemajo s tovornim zabojem, ter stranskimi deflektorji, ki vključujejo prikolico, poleg tovornega zaboja iz gladke kompozitne plošče. Zaradi te aerodinamične zasnove je karoserija Actrosa izjemno ravna in manj dovzetna za turbulence.

Predstavili vam bomo povzetek dizajnov, ki zmanjšujejo upor vetra v vrstnem redu od sprednjega do zadnjega dela vozila, na katere se lahko osredotočite pri izbiri vozila.

● Aktivna rešetka za dovod zraka Aktivna rešetka za dovod zraka se nanaša na rešetke v sredinski rešetki, ki jih je mogoče neodvisno odpirati in zapirati glede na delovno okolje vozila. Te rešetke so med seboj povezane z ojnicami, ki jih krmilijo elektromotorji, ki vrtijo rešetke s krmiljenjem pogonskih motorjev prek potovalnega računalnika (ECU).

Aktivna rešetka za dovod zraka lahko učinkovito nadzoruje hitrost segrevanja vozila in ima lahko tudi vlogo pri zmanjševanju upora vetra.

Ko je motor v okolju z nizko temperaturo ali ko je obremenitev motorja majhna in ni velikega povpraševanja po odvajanju toplote, bo ECU zaprl aktivno rešetko, da "ohranja motor topel", tako da lahko motor doseže optimalno delovanje temperaturo.

Ko je delovna temperatura motorja višja od idealne temperature, bo ECU odprl aktivno rešetko za dovod zraka, velika količina zraka se bo vlila v sredinsko mrežico in odvzela toploto, da se bo motor ohladil. Kar zadeva čas odpiranja ali zapiranja aktivne rešetke za dovod zraka, ga ECU upošteva glede na temperaturo hladilne tekočine motorja, temperaturo olja, temperaturo okolja, hitrost in druge dejavnike.

Poleg tega, da pomaga motorju vzdrževati optimalne delovne temperature, aktivna rešetka za dovod zraka zmanjša zračni upor in tako doseže prihranek goriva.

V skladu s testom NEDC, ki ga je izvedlo SAE Society of Automotive Engineers pri temperaturi okolja 25 stopinj, lahko aktivna rešetka za dovod zraka izboljša porabo goriva za približno 2 %. Ta delna optimizacija porabe goriva izvira predvsem iz zmanjšanja vetrnega upora vozila, ko je aktivna rešetka za dovod zraka zaprta.

Ko tovornjak vozi pri visokih hitrostih, bo veter zaradi udarca s prednjim delom tekel skozi več lokacij – streho, stranice in dno – in sprednja stran, ki je neposredno v veter, je kritična.

Ko zračni tok prehaja skozi sesalno rešetko v kabino in teče skozi radiator in druge napeljave, bo trčil v strukturo vodnega kamna znotraj hladilnika, kar bo ustvarilo ogromen upor pri vožnji.

Ko zračni tok vstopi v kabino, bo večina odtekla iz odprtine pod motornim prostorom in trčila ob hitri zračni tok, ki je prvotno tekel pod vozilom, kar bo povzročilo turbulenco in povečal zračni upor.

Zato je zmožnost delnega ali popolnega zapiranja rešetke za dovod zraka, ko vozilo vozi pri srednjih in visokih hitrostih, koristna za zmanjšanje upora vetra. Zlahka je razumeti, zakaj ima večina popolnoma električnih vozil brez motorjev zaprt sprednji del.

● Strešni/stranski deflektorji V resnici so strešni in stranski deflektorji seveda najlažji za upravljanje in nadzor. Po statističnih podatkih lahko vozilo z deflektorjem prihrani do 4-5 % pri porabi goriva v primerjavi z vozilom brez deflektorja.

Od leve proti desni monolitni, kombinirani in preusmerjevalni deflektorji

Usmerjevalnik zraka lahko na splošno razdelimo v tri kategorije glede na obliko: integralni tip, kombinirani tip in preusmeritveni tip.

Združene države uporabljajo multimodalni transport, njihova velikost priklopnikov je relativno bolj enotna, zato ameriški težki tovornjaki večinoma uporabljajo vgrajeni deflektor.

V evropskih državah so zaradi razlik v nacionalnih razmerah razlike med vozili in tovornimi zaboji, zato deflektor vozila večinoma temelji na nastavljivem kombiniranem deflektorju.

Zadnji tip deflektorja ima učinek razpršitve zračnega toka navzgor ter na levo in desno stran hkrati, kar je bolj učinkovito in se zato uporablja v vseh vrstah tovornjakov. Običajno ga je treba izdelati v skladu z ustreznim tovornim zabojem.

V praksi je treba zgornji deflektor kabine nastaviti na višino, ki je enaka ali nekoliko nižja od višine prikolice. Gladek prehod zračnega toka iz kabine v tovorni zaboj s pomočjo deflektorja, s čimer preprečite, da bi zračni tok zadel neposredno v tovorni zaboj. Zmanjša upor pri vožnji, ki ga povzroča zračna turbulenca med traktorjem in prikolico.

Pomembni so tudi stranski deflektorji, katerih prisotnost zmanjša razdaljo med traktorjem in prikolico. To olajša nemoten pretok zraka skozi režo med sprednjim delom in prikolico, ko vozilo vozi pri visokih hitrostih, kar močno zmanjša možnost nastanka vrtinca. Bočni usmernik pri bočnem vodenju zračnega toka je zelo pomemben, niti ne šibkejši od strešnega usmernika.

Zdaj je veliko vlečnih prikolic opremljenih z deflektorji, nastavljivimi po višini, in uskladitev višine deflektorja z višino tovornega prostora pred vsakim odhodom je zelo praktičen način za varčevanje z gorivom.

Stranske plošče in plošče prikolice

Tovorna vozila brez bočnic imajo velik zračni upor zaradi številnih naprav, ki so razporejene na obeh straneh nosilca, čemur se lahko izognemo z vgradnjo bočnic.

Po eni strani lahko zmanjša središče pritiska vetra v vozilu in izboljša sposobnost vozila, da se upre bočnemu vetru; po drugi strani pa lahko prepreči vsesavanje zraka na obeh straneh vozila pod vozilo in zmanjša kopičenje zračnega toka pod vozilom. To lahko zmanjša vpliv zračnega toka na različne štrleče dele v šasiji vozila, tako da je tok zraka pod vozilom bolj gladek, s čimer se zmanjša zračni upor.

Ta konvergentna oblika, podobna obliki repa letala, učinkovito zmanjša turbulenco in upor vetra na zadnjem delu tovornega prostora, kar dodatno izboljša porabo goriva.

● Zadnja plošča

Zadnji del vozila je mesto, ki ga je najlažje spregledati, toda v resnici lahko razumna nastavitev zadnjega dela prikolice in zadnjega dela povzroči, da je točka ločevanja zračnega toka zamaknjena nazaj, kar prispeva k zmanjšanju območja podtlaka za tovornim zabojem.

V "Leteči prikolici", ki jo je izdal Mercedes-Benz, in v "Low Wind Resistance Vans and Semi-Trailers", ki so jih dali na trg številni kitajski proizvajalci, lahko vidimo obstoj "tailbone v obliki čolna". Študije so pokazale, da se lahko s to vrsto strukture zračni upor dodatno zmanjša za 10-15%.