Aerodynamiikka on mitattavissa: Mercedes‑Benzin-kehittäjien taito tulee esiin tuulitunnelissa
Autot ja tekniikka
Uusi Actros kuluttaa jopa viisi prosenttia vähemmän polttonestettä kuin edeltäjänsä. Yksi syy tähän on auton parannettu aerodynamiikka. Se saavutettiin kokeilla, jotka tehtiin tietokoneella, maantiellä – ja tuulitunnelissa.
Michael Hilgers, Mercedes-Benzin hyötyajoneuvojen kehityksen CAE Vehicle Functions -toimintojen johtaja, esittelee Untertürkheimin tuulitunnelin puhaltimen tehoa.
Valtavaa puhallinta voisi hyvin käyttää lavasteena uusimmassa Hollywood-tuotannossa, jossa se voisi olla jättimäisen avaruusaluksen moottori. Aksiaalipuhaltimen halkaisija on 8,5 metriä, ja yhdeksän punaiseksi maalattua siipeä ovat kukin kaksi ja puoli metriä pitkiä. Laitoksessa todellakin kuvataan tänään. Ei kuitenkaan liikkuvia kuvia, vaan muotokuvia Michael Hilgersistä, joka johtaa Mercedes‑Benzin hyötyajoneuvojen kehityksen CAE Vehicle Functions -toimintoja.
Hilgers ja hänen kollegansa ovat vaikuttaneet täällä Daimler AG:n tuulitunnelissa Stuttgart-Untertürkheimissa merkittävästi siihen, että uusi Actros on vieläkin aerodynaamisempi ja siten polttoainetehokkaampi kuin mikään edeltäjämallinsa.
Seuraava luku korostaa sitä, kuinka suuri merkitys aerodynamiikalla on: nykyaikainen, Euroopan kaukoliikenteessä käytettävä kuorma-auto kuluttaa noin kolmasosan käytettävissä olevasta mekaanisesta energiasta ilmanvastuksen voittamiseen. Mitä pienempi tämä vastus on eli mitä aerodynaamisempi kuorma-auto on, sitä pienempi on sen kulutus. Uusi Actros mahdollistaa edeltäjäänsä verrattuna jopa viiden prosentin polttoainesäästön. Tästä 1,5 prosenttia on pelkästään aerodynaamisesti optimoidun MirrorCamin ansiota, joka korvaa perinteiset ulkopeilit.
Mitä Untertürkheimissa tehtiin uuden Actrosin aerodynamiikan parantamiseksi? Tuulitunnelin puhallin pystyy tarvittaessa tuottamaan myrskyn, jonka tuulennopeus on jopa 250 kilometriä tunnissa. Kehitysvaiheen aikana aerodynaamikot altistivat auton useita kertoja tuulivirralle simuloidakseen ilmanvirtausominaisuuksia. Kuorma-auto asetettiin kääntöalustalle, johon oli integroitu vaaka.
Ilmanvastuskertoimen optimointi simulointien avulla.
Tällaisten simulaatioiden tavoitteena on optimoida kuorma-auton ilmanvastuskerroin eli ”virtaviivaisuus”. ”Teemme täällä pistokokeita vahvistaaksemme konseptirakenneosien aerodynaamisen parannuksen”, Michael Hilgers kertoo perustana olevasta menettelytavasta. ”Samaan aikaan on aina käynnissä tietokonepohjainen virtauslaskenta: digitaalinen simulaatio niin kutsutun numeerisen virtausdynamiikan eli Computational Fluid Dynamicsin, CFD:n, avulla.” Lisäksi aerodynaamiset toimenpiteet validoidaan maantiekäytössä.
Uuden Actrosin tapauksessa tuulitunnelityö tuotti hyödyllisiä tietoja MirrorCamin muotoilua varten, mutta myös sen kameravarsien sijoitteluun ohjaamon oikealle ja vasemmalle puolelle. ”Tarkastelussa olivat A-pilarin ylä- ja ala-alue sekä B-pilarin yläalue”, selittää Michael Hilgers.
Kokeissa käytettiin aitoa Actrosia, jonka ulkopeilit oli korvattu kameravarsien prototyypeillä. Ne asetettiin peräkkäin kolmeen testattavaan kohtaan. Kuorma-auto sijoitettiin tuulitunnelin vaa’alle ja puhallin käynnistettiin. Vaa’an avulla insinöörit pystyivät mittaamaan aerodynaamiset voimat, jotka vaikuttivat autoon ilmavirtauksen aikana. Tulos: paras paikka kameravarsille on A-pilarissa katon reunan alueella.
Lisäksi etsittiin ratkaisua, joka estää ylhäältä tulevaa hajavaloa heikentämästä kameroiden suorituskykyä. Näissä testeissä itsensä löi läpi pieni katto, jolla MirrorCamin varret on nyt varustettu. Insinöörit osallistuivat intensiivisesti myös ohjaamon uusien koveraksi muotoiltujen reunasiivekkeiden kehitykseen. Myös optimoidut reunasiivekkeet vaikuttavat siihen, että uusi Actros kuluttaa vähemmän polttonestettä kuin mikään edeltäjänsä.
Tarkastelun kohteena myös puhtaana pitäminen.
Kulutuksen alentamisen ohella insinöörit tarkastelivat tuulitunnelikokeissaan ja CFD-analyyseissään myös liasta puhtaana pitämistä. ”Siinä on kyse ennen kaikkea turvallisuuden kannalta tärkeistä alueista, kuten etu- ja sivulaseista sekä kameravarsien linsseistä”, selittää Hilgers. Aerodynamiikka vaikuttaa siihen, kuinka paljon likaa tarttuu omasta autosta ja edellä ajavista ajoneuvoista.
Tärkeää ei ole vain aerodynaamikkojen oma työ, vaan myös sopiminen muita ydinaloja edustavien kollegojen, ennen kaikkea suunnittelijoiden, kanssa. Tämä siksi, että kaikki aerodynamiikkaa palveleva ei suinkaan ole toivottavaa muotoilun kannalta tai suunnittelijoiden toteutettavissa.
Toisaalta taas aerodynaamikkojen on käytettävä veto-oikeuttaan joidenkin kollegojen ideoiden kohdalla. ”Yksi on kuitenkin selvää kaikille osallisille”, painottaa Michael Hilgers: ”Tavoitteena on aina kehittää yhdessä paras ratkaisu.”
Virtaus edestä päin: tuulitunnelissa MirrorCamin kameravarret ja ohjaamon reunasiivekkeet olivat kehittäjien työn keskipisteessä.
Kuvat: Daimler, Lars Kruse
Kommentti
Kirjaudu sisään kommentin lähettämistä varten.
8 kommenttia
wir danken für dein Feedback und geben den Hinweis gern weiter. Solche Ideen sind wichtig für die Entwicklung unserer Trucks.
Da die Wirksamkeit der wasserabweisenden Beschichtung auf der MirrorCam-Linse im Laufe der Zeit und unter bestimmten Bedingungen (z. B. Art und Häufigkeit der Reinigung) abnehmen kann, würden wir dir empfehlen, die Linse mit einem Scheibenversiegelungsmittel (z. B. Brestol oder Rain-X) zu behandeln.
wir danken für dein Feedback und geben den Hinweis gern weiter. Solche Ideen sind wichtig für die Entwicklung unserer Trucks.
Da die Wirksamkeit der wasserabweisenden Beschichtung auf der MirrorCam-Linse im Laufe der Zeit und unter bestimmten Bedingungen (z. B. Art und Häufigkeit der Reinigung) abnehmen kann, würden wir dir empfehlen, die Linse mit einem Scheibenversiegelungsmittel (z. B. Brestol oder Rain-X) zu behandeln.
Wäre da nicht eine Messung als Komplettzug realistischer?
Wäre da nicht eine Messung als Komplettzug realistischer?
stimmt! Auch für den Gliederzug errechnen die Ingenieure die Aerodynamik, indem sie den gesamten Lastzug berücksichtigen.
stimmt! Auch für den Gliederzug errechnen die Ingenieure die Aerodynamik, indem sie den gesamten Lastzug berücksichtigen.
wir haben nochmal unsere Aerodynamiker befragt: Die Aerodynamik wird mit dem gesamten Sattelzug ideal bewertet. Verbrauchsfahrten und Simulationsrechnungen werden deshalb immer mit Trailer durchgeführt. Im Windkanal in Untertürkheim wird der Effekt des Trailers normalerweise mit einem Aufbau hinter dem Fahrerhaus imitiert (sieht man auf den Fotos hier nicht).
wir haben nochmal unsere Aerodynamiker befragt: Die Aerodynamik wird mit dem gesamten Sattelzug ideal bewertet. Verbrauchsfahrten und Simulationsrechnungen werden deshalb immer mit Trailer durchgeführt. Im Windkanal in Untertürkheim wird der Effekt des Trailers normalerweise mit einem Aufbau hinter dem Fahrerhaus imitiert (sieht man auf den Fotos hier nicht).