Στο μάτι του κυκλώνα.
Transport Magazine

Στο μάτι του κυκλώνα.

Η αεροδυναμική είναι μετρήσιμη: Η τέχνη των μηχανικών ανάπτυξης της Mercedes-Benz αποδεικνύεται στην αεροδυναμική σήραγγα.

Το Actros καταναλώνει έως και πέντε τοις εκατό λιγότερο καύσιμο από το προηγούμενο μοντέλο. Το γεγονός αυτό οφείλεται, μεταξύ άλλων, στη βελτιωμένη αεροδυναμική του. Αυτή η βελτίωση της αεροδυναμικής επιτεύχθηκε με δοκιμές στον υπολογιστή, στον δρόμο και στην αεροδυναμική σήραγγα.

Ο τεράστιος ανεμιστήρας θα μπορούσε εύκολα να χρησιμοποιηθεί και για τα σκηνικά της τελευταίας χολιγουντιανής παραγωγής ως μηχανή ενός γιγάντιου διαστημόπλοιου. Ο αξονικός ανεμιστήρας έχει διάμετρο 8,5 μέτρων, ενώ τα εννέα κόκκινα πτερύγια έχουν μήκος δυόμισι μέτρων το καθένα. Όντως, τη συγκεκριμένη ημέρα πραγματοποιείται φωτογράφιση στην εγκατάσταση. Ωστόσο, δεν πρόκειται για ταινία, αλλά για φωτογραφίες του Michael Hilgers, Επικεφαλής CAE Vehicle Functions στο τμήμα ανάπτυξης επαγγελματικών οχημάτων της Mercedes-Benz.

Εδώ, στην αεροδυναμική σήραγγα της Daimler AG, στο Untertürkheim της Στουτγάρδης, ο Hilgers και οι συνάδερφοί του συνέβαλαν καθοριστικά στην περαιτέρω βελτίωση της αεροδυναμικής του Actros και, συνεπώς, στην ακόμη χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου που προσφέρει συγκριτικά με οποιοδήποτε προηγούμενο μοντέλο. 

Τα παρακάτω στοιχεία υπογραμμίζουν τη σημασία της αεροδυναμικής: Σε ένα σύγχρονο φορτηγό, στην κυκλοφορία μεγάλων αποστάσεων στην Ευρώπη, περίπου το ένα τρίτο της διαθέσιμης μηχανικής ενέργειας αναλώνεται για την υπέρβαση της αντίστασης του αέρα. Όσο μικρότερη η αντίσταση, δηλαδή όσο πιο αεροδυναμικό το φορτηγό, τόσο χαμηλότερη η κατανάλωσή του. Το Actros προσφέρει εξοικονόμηση καυσίμου έως και πέντε τοις εκατό συγκριτικά με το προηγούμενο μοντέλο. Έως και 1,3 τοις εκατό οφείλεται στο αεροδυναμικά βελτιωμένο MirrorCam, το οποίο αντικαθιστά τους κλασικούς εξωτερικούς καθρέφτες.

Content Actros wind tunnel 01

Ο Michael Hilgers, Επικεφαλής CAE Vehicle Functions στο τμήμα ανάπτυξης επαγγελματικών οχημάτων της Mercedes‑Benz, παρουσιάζει την ισχύ του ανεμιστήρα στην αεροδυναμική σήραγγα του Untertürkheim.

Content Actros wind tunnel 04

250

χιλιόμετρα ανά ώρα είναι η ταχύτητα ανέμου που μπορεί να παράξει ο ανεμιστήρας της αεροδυναμικής σήραγγας.

Όμως, πώς ακριβώς γίνονται οι δοκιμές από τους μηχανικούς; Ο ανεμιστήρας της αεροδυναμικής σήραγγας μπορεί, εάν χρειαστεί, να παράξει ανέμους με ταχύτητες έως 250 χιλιομέτρων ανά ώρα. Για τις δοκιμές το όχημα τοποθετείται πάνω σε μια περιστρεφόμενη πλατφόρμα με ενσωματωμένη πλάστιγγα. Έτσι, είναι εφικτή η προσομοίωση διαφόρων συνθηκών ροής γύρω από αυτό.

«Πραγματοποιούμε επιτόπιους ελέγχους, προκειμένου να επιβεβαιώσουμε την αεροδυναμική βελτίωση των εξαρτημάτων.»

Michael Hilgers, Επικεφαλής CAE Vehicle Functions

Ο στόχος τέτοιων προσομοιώσεων είναι να βελτιστοποιηθεί η τιμή cw, δηλαδή, η αεροδυναμική σχεδίαση ενός φορτηγού. «Εδώ πραγματοποιούμε επιτόπιους ελέγχους, προκειμένου να επιβεβαιώσουμε την αεροδυναμική βελτίωση των εξαρτημάτων», εξηγεί τη βασική διαδικασία ο Michael Hilgers. «Παράλληλα εξελίσσεται ο υπολογισμός ροής βάσει υπολογιστή: η ψηφιακή προσομοίωση με βάση τη λεγόμενη Υπολογιστική Ρευστοδυναμική, εν συντομία CFD.» Επιπλέον, η αποτελεσματικότητα των μέτρων αεροδυναμικής επαληθεύεται στον δρόμο.

Σε ό,τι αφορά το Actros, οι εργασίες στην αεροδυναμική σήραγγα παρείχαν πολύτιμες ενδείξεις για τη διαμόρφωση του MirrorCam, αλλά και για την τοποθέτηση των βραχιόνων των καμερών του στη δεξιά και αριστερή πλευρά της καμπίνας οδηγού. «Τέθηκε προς συζήτηση το επάνω και κάτω μέρος της κολόνας A, καθώς και το επάνω μέρος της κολόνας B», εξηγεί ο Michael Hilgers.

Content Actros wind tunnel 02

Εστίαση στη λεπτομέρεια I: Στο Actros δεν στροβιλίζεται καθόλου αέρας γύρω από το MirrorCam.

Content Actros wind tunnel 05

Κατά μέτωπο στον άνεμο: Κατά τις εργασίες στην αεροδυναμική σήραγγα, οι μηχανικοί ανάπτυξης εστίασαν στους βραχίονες των καμερών του MirrorCam και τους εκτροπείς αέρα πίσω ακμής της καμπίνας.

9000

κυβικά μέτρα είναι ο όγκος αέρα που κινείται οριζόντια σε ένα δακτυλιοειδές κανάλι μήκους 125 μέτρων.

Content Actros wind tunnel 03

Εστίαση στη λεπτομέρεια II: Ακόμη και στους εκτροπείς αέρα πίσω ακμής – στην εικόνα, στη δεξιά πλευρά της καμπίνας – δεν προκύπτει στροβιλισμός αέρα.

Για τις δοκιμές χρησιμοποιήθηκε ένα πραγματικό Actros, στο οποίο οι εξωτερικοί καθρέφτες είχαν αντικατασταθεί με πρωτότυπους βραχίονες καμερών – τοποθετημένους στη σειρά, στις τρεις θέσεις για έλεγχο. Το φορτηγό τοποθετήθηκε πάνω στην πλάστιγγα της αεροδυναμικής σήραγγας και ο ανεμιστήρας τέθηκε σε λειτουργία. Η πλάστιγγα επέτρεψε στους μηχανικούς να μετρήσουν τη δύναμη του αέρα που επιδρά στο ροή αέρα γύρω από το όχημα. Αποτέλεσμα: Η καλύτερη θέση για τους βραχίονες καμερών βρίσκεται στην κολόνα A, στην περιοχή της ακμής της οροφής.

Εκτός αυτού, διερευνήθηκε μια λύση, η οποία αποτρέπει τη μείωση της απόδοσης των καμερών λόγω της διάχυσης φωτός από την επάνω πλευρά. Σε αυτές τις δοκιμές επικράτησε η μικρή οροφή, με την οποία είναι εξοπλισμένοι οι βραχίονες του MirrorCam. Επίσης, οι μηχανικοί συμμετείχαν ενεργά στην ανάπτυξη των νέων, κοίλων εκτροπέων αέρα πίσω ακμής της καμπίνας. Οι βελτιστοποιημένοι εκτροπείς αέρα πίσω ακμής συμβάλλουν επίσης στο γεγονός ότι το Actros καταναλώνει λιγότερο καύσιμο από οποιοδήποτε άλλο προηγούμενο μοντέλο.

Στις δοκιμές στην αεροδυναμική σήραγγα και τις αναλύσεις CFD, οι μηχανικοί δεν εστίασαν μόνο στη μείωση της κατανάλωσης, αλλά και στην απουσία ακαθαρσιών. «Πρόκειται κυρίως για περιοχές που σχετίζονται με την ασφάλεια, όπως το μπροστινό παρμπρίζ και τα πλαϊνά τζάμια, καθώς και οι φακοί των βραχιόνων των καμερών», λέει ο Hilgers. «Η αεροδυναμική επηρεάζει την ποσότητα των ακαθαρσιών που προσκολλώνται από το ίδιο το όχημα και από προπορευόμενα οχήματα.»

Σημαντικό δεν είναι μόνο το έργο των μηχανικών αεροδυναμικής, αλλά και η συνεργασία με τους συναδέρφους από άλλα βασικά τμήματα, κυρίως με τους σχεδιαστές και τους μηχανικούς κατασκευής. Κι αυτό επειδή δεν είναι όλα τα μέτρα αεροδυναμικής επιθυμητά από άποψη διαμόρφωσης ή εφικτά για τους μηχανικούς κατασκευής.

Αντιστρόφως, οι μηχανικοί αεροδυναμικής πρέπει να ασκήσουν βέτο σε ορισμένες ιδέες των συναδέρφων. «Τελικά, όμως, όλοι οι συμμετέχοντες γνωρίζουν ένα πράγμα», τονίζει ο Michael Hilgers: «Το ζητούμενο είναι πάντα να αναπτύσσουμε όλοι μαζί την καλύτερη λύση.»

Η αεροδυναμική σήραγγα στο Untertürkheim.

Η αεροδυναμική σήραγγα του Untertürkheim βρίσκεται στη διάθεση των μηχανικών ανάπτυξης της Mercedes-Benz εδώ και οκτώ δεκαετίες. Χάρη σε στοχευμένες αναβαθμίσεις συμβαδίζει πάντα με τις τρέχουσες τεχνολογικές εξελίξεις. Δύο κινητήρες συνεχούς ρεύματος με ισχύ 2.500 kW ο καθένας κινούν τον αξονικό ανεμιστήρα – είναι τόσο δυνατοί που μπορούν να παράξουν 17 μποφόρ. Περίπου 9.000 κυβικά μέτρα αέρα κινούνται οριζόντια σε ένα δακτυλιοειδές κανάλι μήκους 125 μέτρων. Το όχημα δοκιμής είναι τοποθετημένο πάνω σε μια περιστρεφόμενη πλατφόρμα με διάμετρο δώδεκα μέτρων κατά τέτοιον τρόπο, ώστε να εκτίθεται μετωπικά στη ροή του αέρα, αλλά και πλευρικά από οποιαδήποτε επιθυμητή γωνία. Στην περιστρεφόμενη πλατφόρμα έχει ενσωματωθεί, εκτός από ένα δυναμόμετρο, μια πλάστιγγα έξι εξαρτημάτων. Χρησιμοποιείται για τον ακριβή υπολογισμό πολλών δυνάμεων, όπως η δύναμη του αέρα. Οι δυνάμεις μεταδίδονται μέσω μοχλών και ράβδων στους δυναμομετρικούς αισθητήρες και έτσι μπορούν να αναλυθούν.

«Το ζητούμενο είναι πάντα να αναπτύσσουμε όλοι μαζί την καλύτερη λύση.»

Michael Hilgers

Φωτογραφίες: Daimler, Lars Kruse

Προς τα επάνω