მღელვარე დინება
ინფორმაციის
როგორ ცვლის თანამედროვე ტექნოლოგია მანქანის აეროდინამიკას
ჰაერის დაბალი წინააღმდეგობა ხელს უწყობს საწვავის მოხმარების შემცირებას. ამ მხრივ, განვითარების უზარმაზარი შესაძლებლობები არსებობს. ჯერჯერობით, რა თქმა უნდა, აეროდინამიკის ექსპერტები ეთანხმებიან დიზაინერების აზრს.
"აეროდინამიკა მათთვის, ვისაც არ შეუძლია მოტოციკლების დამზადება". ეს სიტყვები ენცო ფერარმა თქვა 60-იან წლებში და ნათლად აჩვენებს იმ დროის მრავალი დიზაინერის დამოკიდებულებას მანქანის ამ ტექნოლოგიური ასპექტის მიმართ. ამასთან, მხოლოდ ათი წლის შემდეგ მოხდა პირველი ნავთობის კრიზისი და მათი მთელი ღირებულებათა სისტემა რადიკალურად შეიცვალა. დრო, როდესაც ავტომობილის მოძრაობაში წინააღმდეგობის ყველა ძალა და განსაკუთრებით ის, რაც წარმოიქმნება ჰაერის ფენებში მისი გავლის შედეგად, გადალახულია ფართო ტექნიკური გადაწყვეტილებებით, როგორიცაა ძრავების გადაადგილებისა და სიმძლავრის გაზრდა, მოხმარებული საწვავის რაოდენობის მიუხედავად, ისინი მიდიან და ინჟინრები იწყებენ მოძებნეთ თქვენი მიზნების მისაღწევად უფრო ეფექტური გზები.
ამ დროისთვის აეროდინამიკის ტექნოლოგიური ფაქტორი დაფარვის დავიწყება მტვრის სქელი ფენით არის დაფარული, მაგრამ ის დიზაინერებისათვის სულაც არ არის ახალი. ტექნოლოგიის ისტორია გვიჩვენებს, რომ ოცდაათიან წლებშიც კი, მოწინავე და გამომგონებელმა ტვინებმა, როგორიცაა გერმანელი ედმუნდ რამპლერი და უნგრელი პოლ ჯარაი (რომელმაც შექმნა Tatra T77- ის კულტი), შექმნა გამარტივებული ზედაპირები და საფუძველი ჩაუყარა აეროდინამიკურ მიდგომას მანქანის კორპუსის დიზაინში. მათ მოჰყვა აეროდინამიკის სპეციალისტების მეორე ტალღა, როგორიცაა ბარონი რეინჰარდ ფონ კონიჩ-ფაქსენფელდი და ვუნიბალდ კამი, რომლებმაც თავიანთი იდეები განავითარეს მე -1930 საუკუნის XNUMX-იან წლებში.
ყველასთვის ნათელია, რომ სიჩქარის მატებასთან ერთად დგება ზღვარი, რომლის ზემოთ ჰაერის წინააღმდეგობა გადამწყვეტი ფაქტორი ხდება მანქანის მართვისას. აეროდინამიკურად ოპტიმიზებული ფორმების შექმნამ შეიძლება ეს ზღვარი მნიშვნელოვნად გადაიტანოს ზემოთ და გამოიხატება ეგრეთ წოდებული ნაკადის კოეფიციენტით Cx, ვინაიდან 1,05 მნიშვნელობას აქვს ჰაერის ნაკადის პერპენდიკულარულად შებრუნებული კუბი (თუ ის ბრუნავს 45 გრადუსით მისი ღერძის გასწვრივ, ისე, რომ მისი ზემოთ ნაპირი მცირდება 0,80-მდე). თუმცა, ეს კოეფიციენტი ჰაერის წინააღმდეგობის განტოლების მხოლოდ ერთი ნაწილია - აუცილებელ ელემენტად უნდა დაემატოს მანქანის შუბლის ფართობის ზომა (A). აეროდინამიკოსთა პირველი ამოცანაა სუფთა, აეროდინამიკურად ეფექტური ზედაპირების შექმნა (რომელთა ფაქტორები, როგორც დავინახავთ, ბევრია მანქანაში), რაც საბოლოოდ იწვევს ნაკადის კოეფიციენტის შემცირებას. ამ უკანასკნელის გასაზომად საჭიროა ქარის გვირაბი, რომელიც ძვირადღირებული და უკიდურესად რთული ობიექტია – ამის მაგალითია BMW-ს 2009 მილიონი ევროს ღირებულების გვირაბი, რომელიც ექსპლუატაციაში შევიდა 170 წელს. მასში ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი არ არის გიგანტური ვენტილატორი, რომელიც მოიხმარს იმდენ ელექტროენერგიას, რომ მას სჭირდება ცალკე სატრანსფორმატორო სადგური, არამედ ზუსტი როლიკებით სადგამი, რომელიც ზომავს ყველა იმ ძალას და მომენტს, რომელსაც საჰაერო თვითმფრინავი ახორციელებს მანქანაზე. მისი ამოცანაა შეაფასოს მანქანის ყველა ურთიერთქმედება ჰაერის ნაკადთან და დაეხმაროს სპეციალისტებს შეისწავლონ ყველა დეტალი და შეცვალონ ის ისე, რომ არა მხოლოდ ჰაერის ნაკადში ეფექტური იყოს, არამედ დიზაინერების სურვილების შესაბამისად. . ძირითადად, წევის ძირითადი კომპონენტები, რომლებსაც მანქანა ხვდება, მოდის მაშინ, როდესაც მის წინ ჰაერი იკუმშება და მოძრაობს, და - რაღაც ძალიან მნიშვნელოვანი - უკანა მხარეს უკან არსებული ინტენსიური ტურბულენტობიდან. იქ წარმოიქმნება დაბალი წნევის ზონა, რომელიც მიდრეკილია მანქანის ზიდვისკენ, რაც თავის მხრივ ერევა მორევის ძლიერ გავლენას, რომელსაც აეროდინამიკოსები ასევე უწოდებენ "მკვდარ აგზნებას". ლოგიკური მიზეზების გამო, ქონების მოდელების მიღმა, შემცირებული წნევის დონე უფრო მაღალია, რის შედეგადაც ნაკადის კოეფიციენტი უარესდება.
აეროდინამიკური ჩამორჩენის ფაქტორები
ეს უკანასკნელი დამოკიდებულია არა მხოლოდ ისეთ ფაქტორებზე, როგორიცაა მანქანის საერთო ფორმა, არამედ კონკრეტულ ნაწილებსა და ზედაპირებზეც. პრაქტიკაში, თანამედროვე მანქანების საერთო ფორმასა და პროპორციებს აქვს საერთო ჰაერის წინააღმდეგობის 40 პროცენტი, რომლის მეოთხედი განისაზღვრება ობიექტის ზედაპირის სტრუქტურით და ისეთი მახასიათებლებით, როგორიცაა სარკეები, განათება, სანომრე ნიშანი და ანტენა. ჰაერის წინააღმდეგობის 10% გამოწვეულია ხვრელების მეშვეობით მუხრუჭების, ძრავისა და გადაცემათა კოლოფში ნაკადის გამო. 20% არის მორევის შედეგი სხვადასხვა იატაკისა და დაკიდების სტრუქტურებში, ანუ ყველაფერი, რაც ხდება მანქანის ქვეშ. და ყველაზე საინტერესო ის არის, რომ ჰაერის წინააღმდეგობის 30%-მდე გამოწვეულია ბორბლებისა და ფრთების გარშემო შექმნილი მორევებით. ამ ფენომენის პრაქტიკული დემონსტრირება იძლევა ამის ნათელ მინიშნებას - მოხმარების კოეფიციენტი 0,28-დან თითო მანქანაზე მცირდება 0,18-მდე, როდესაც ბორბლები მოიხსნება და ფრთაზე ხვრელები დაიფარება მანქანის ფორმის შევსებით. შემთხვევითი არ არის, რომ ყველა საოცრად დაბალი გარბენის მქონე მანქანას, როგორიცაა პირველი Honda Insight და GM-ის EV1 ელექტრო მანქანა, აქვს უკანა ფარები. საერთო აეროდინამიკურმა ფორმამ და დახურულმა წინა ბოლომ, იმის გამო, რომ ელექტროძრავას არ სჭირდება დიდი რაოდენობით გამაგრილებელი ჰაერი, GM-ის დეველოპერებს საშუალება მისცა შეექმნათ EV1 მოდელი მხოლოდ 0,195 ნაკადის კოეფიციენტით. Tesla მოდელი 3 აქვს Cx 0,21. შიგაწვის ძრავის მქონე მანქანებში ბორბლების ირგვლივ მორევის შესამცირებლად ე.წ. „საჰაერო ფარდები“ ჰაერის თხელი ვერტიკალური ნაკადის სახით მიმართულია წინა ბამპერის ღიობიდან, უბერავს ბორბლებს და ასტაბილურებს მორევებს. ძრავამდე ნაკადი შემოიფარგლება აეროდინამიკური საკეტებით, ქვედა კი მთლიანად დახურულია.
რაც უფრო დაბალია როლიკებით გაზომილი ძალები, მით უფრო დაბალია Cx. სტანდარტის მიხედვით, იგი იზომება 140 კმ/სთ სიჩქარით - მნიშვნელობა 0,30, მაგალითად, ნიშნავს, რომ ჰაერის 30 პროცენტი, რომელსაც მანქანა გადის, აჩქარებს მის სიჩქარეს. რაც შეეხება წინა არეალს, მისი წაკითხვა გაცილებით მარტივ პროცედურას მოითხოვს - ამისთვის ლაზერის დახმარებით გამოიკვეთება მანქანის გარე კონტურები წინა მხრიდან დათვალიერებისას და გამოითვლება დახურული ფართობი კვადრატულ მეტრებში. ეს შემდგომში მრავლდება ნაკადის კოეფიციენტზე, რათა მივიღოთ მანქანის მთლიანი ჰაერის წინააღმდეგობა კვადრატულ მეტრებში.
ჩვენი აეროდინამიკური აღწერილობის ისტორიულ მონახაზს დავუბრუნდეთ, აღმოვაჩენთ, რომ 1996 წელს საწვავის მოხმარების გაზომვის სტანდარტიზებული ციკლის (NEFZ) შექმნამ რეალურად უარყოფითი როლი ითამაშა ავტომობილების აეროდინამიკურ ევოლუციაში (რომელიც მნიშვნელოვნად განვითარდა 1980-იან წლებში). ) რადგან აეროდინამიკურ ფაქტორს მცირე ეფექტი აქვს მაღალსიჩქარიანი მოძრაობის ხანმოკლე პერიოდის გამო. მიუხედავად იმისა, რომ ნაკადის კოეფიციენტი დროთა განმავლობაში მცირდება, მანქანების ზომების გაზრდა თითოეულ კლასში იწვევს შუბლის ფართობის ზრდას და, შესაბამისად, ჰაერის წინააღმდეგობის ზრდას. ისეთ მანქანებს, როგორიცაა VW Golf, Opel Astra და BMW 7 Series, უფრო მაღალი ჰაერის წინააღმდეგობა ჰქონდათ, ვიდრე მათი წინამორბედები 1990-იან წლებში. ამ ტენდენციას განაპირობებს შთამბეჭდავი SUV მოდელების კოჰორტა მათი დიდი შუბლის ფართობით და გაუარესებული ტრაფიკით. ამ ტიპის მანქანას აკრიტიკებდნენ ძირითადად მისი უზარმაზარი წონის გამო, მაგრამ პრაქტიკაში ეს ფაქტორი უფრო დაბალ ფარდობით მნიშვნელობას იძენს სიჩქარის მატებასთან ერთად - მაშინ როცა ქალაქგარეთ მგზავრობისას დაახლოებით 90 კმ/სთ სიჩქარით, ჰაერის წინააღმდეგობის წილი არის დაახლოებით 50 პროცენტი, ავტომაგისტრალის სიჩქარეზე, ის იზრდება მთლიანი წევის 80 პროცენტამდე, რომელსაც მანქანა ხვდება.
აეროდინამიკური მილის
ავტომობილის მუშაობაში ჰაერის წინააღმდეგობის როლის კიდევ ერთი მაგალითია ტიპიური Smart ქალაქის მოდელი. ორ ადგილიანი მანქანა შეიძლება იყოს მოხერხებული და მოხერხებული ქალაქის ქუჩებში, მაგრამ მოკლე და პროპორციული კორპუსი აეროდინამიკური თვალსაზრისით უკიდურესად არაეფექტურია. მსუბუქი წონის ფონზე, ჰაერის წინააღმდეგობა სულ უფრო მნიშვნელოვანი ელემენტი ხდება და Smart– ით იგი იწყებს ძლიერ გავლენას 50 კმ / სთ სიჩქარით. გასაკვირი არ არის, რომ ის დაბალი ფასის მოლოდინს ჩამოუვარდებოდა, მიუხედავად მსუბუქი დიზაინისა.
მიუხედავად სმარტის ნაკლოვანებებისა, დედა კომპანიის Mercedes-ის მიდგომა აეროდინამიკის მიმართ არის მეთოდური, თანმიმდევრული და აქტიური მიდგომის მაგალითი ეფექტური ფორმების შექმნის პროცესში. შეიძლება ითქვას, რომ ამ კომპანიაში განსაკუთრებით თვალსაჩინოა ქარის გვირაბებში ინვესტიციების შედეგები და ამ სფეროში შრომისმოყვარეობა. ამ პროცესის ეფექტის განსაკუთრებით თვალსაჩინო მაგალითია ის ფაქტი, რომ მიმდინარე S-კლასს (Cx 0,24) აქვს ნაკლები ქარის წინააღმდეგობა, ვიდრე Golf VII (0,28). მეტი შიდა სივრცის პოვნის პროცესში, კომპაქტური მოდელის ფორმამ შეიძინა საკმაოდ დიდი შუბლის ფართობი, ხოლო ნაკადის კოეფიციენტი უფრო უარესია, ვიდრე S-კლასის უფრო მოკლე სიგრძის გამო, რაც არ იძლევა გრძელ გამარტივებულ ზედაპირებს. და ძირითადად უკანა მხარეს მკვეთრი გადასვლის გამო, რაც ხელს უწყობს მორევების ფორმირებას. VW დარწმუნებული იყო, რომ ახალი მერვე თაობის გოლფს ექნებოდა მნიშვნელოვნად ნაკლები ჰაერის წინააღმდეგობა და უფრო დაბალი და გამარტივებული ფორმა, მაგრამ მიუხედავად ახალი დიზაინისა და ტესტირების შესაძლებლობებისა, ეს ძალიან რთული აღმოჩნდა მანქანისთვის. ამ ფორმატით. თუმცა, 0,275 კოეფიციენტით, ეს არის ყველაზე აეროდინამიკური გოლფი რაც კი ოდესმე შექმნილა. საწვავის მოხმარების ყველაზე დაბალი კოეფიციენტი 0,22 თითო მანქანაზე შიდა წვის ძრავით არის Mercedes CLA 180 BlueEfficiency.
ელექტრომობილების უპირატესობა
აეროდინამიკური ფორმის მნიშვნელობის კიდევ ერთი მაგალითია წონის მიმართ თანამედროვე ჰიბრიდული მოდელები და კიდევ უფრო მეტი ელექტრომობილები. მაგალითად, Prius- ის შემთხვევაში, მაღალ აეროდინამიკური ფორმის მოთხოვნილება ასევე უკავშირდება იმ ფაქტს, რომ სიჩქარის ზრდასთან ერთად, ჰიბრიდული ძრავის ეფექტურობა მცირდება. ელექტრომობილების შემთხვევაში, ყველაფერი რაც ელექტრონულ რეჟიმში გარბენის გაზრდას უკავშირდება, ძალზე მნიშვნელოვანია. ექსპერტების აზრით, 100 კგ წონის დაკარგვა გაზრდის მანქანის გარბენს მხოლოდ რამდენიმე კილომეტრით, მაგრამ მეორეს მხრივ, აეროდინამიკას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს ელექტრო მანქანისთვის. პირველ რიგში, რადგან ამ მანქანების დიდი მასა საშუალებას აძლევს აღადგინონ ენერგიის მოხმარებული ენერგია, და მეორეც, რადგან ელექტროძრავის მაღალი ბრუნვა საშუალებას აძლევს მას კომპენსირება მოახდინოს წონის ეფექტის დაწყებაზე და მისი ეფექტურობა მცირდება მაღალ სიჩქარეზე და მაღალ სიჩქარეზე. გარდა ამისა, ელექტროენერგიის ელექტრონიკა და ელექტროძრავა ნაკლებ საჭიროებს გაგრილების ჰაერს, რაც საშუალებას იძლევა მცირედი გახსნა იყოს მანქანის წინა მხარეს, რაც, როგორც აღვნიშნეთ, სხეულის ნაკადის შემცირების ძირითადი მიზეზია. დიზაინერების მოტივაციის კიდევ ერთი ელემენტი თანამედროვე დანამატის ჰიბრიდულ მოდელებში უფრო აეროდინამიკურად ეფექტური ფორმების შექმნისთვის არის აჩქარებული მხოლოდ ელექტროძრავის რეჟიმი, ან ე.წ. ნაოსნობა. იალქნიანი ნავებისგან განსხვავებით, სადაც ტერმინს იყენებენ და ქარს ნავის გადატანა უწევს, მანქანებში, ელექტროენერგიის გარბენი გაიზრდება, თუ მანქანას ჰაერის ნაკლები წინააღმდეგობა ექნება. აეროდინამიკურად ოპტიმიზირებული ფორმის შექმნა საწვავის მოხმარების შემცირების ყველაზე ეფექტური საშუალებაა.
ზოგიერთი ცნობილი მანქანის მოხმარების კოეფიციენტები:
მერსედესის მარტივი
წარმოება 1904, Cx = 1,05
რემპლერის ვარდნის უნივერსალი
წარმოება 1921, Cx = 0,28
ფორდ მოდელი T
წარმოება 1927, Cx = 0,70
კამას ექსპერიმენტული მოდელი
დამზადებულია 1938 წელს, Cx = 0,36.
მერსედესის ჩამწერი მანქანა
წარმოება 1938, Cx = 0,12
VW ავტობუსი
წარმოება 1950, Cx = 0,44
ფოლკსვაგენის "კუს"
წარმოება 1951, Cx = 0,40
პანჰარდ დინა
დამზადებულია 1954 წელს, Cx = 0,26.
პორშე 356 ა
დამზადებულია 1957 წელს, Cx = 0,36.
MG EX 181
1957 წლის წარმოება, Cx = 0,15
Citroen DS 19
წარმოება 1963, Cx = 0,33
NSU Sport Prince
წარმოება 1966, Cx = 0,38
Mercedes S 111
წარმოება 1970, Cx = 0,29
ვოლვო 245 ქონება
წარმოება 1975, Cx = 0,47
აუდი 100
წარმოება 1983, Cx = 0,31
მერსედესი W 124
წარმოება 1985, Cx = 0,29
ლამბორჯინის გრაფი
წარმოება 1990, Cx = 0,40
Toyota Prius 1 წ
წარმოება 1997, Cx = 0,29
