Orkaani silmas.
Transport Magazine

Orkaani silmas.

Aerodünaamika on mõõdetav: Tuulekanalis saab näha Mercedes-Benzi arendajate kunsti.

Actros kulutab võrreldes oma eelkäijatega kuni viis protsenti vähem kütust. Seda ka tänu paranenud aerodünaamikale. See saavutati tänu katsetele arvutis, tänaval ja tuulekanalis.

Tohutu ventilaator oleks suurepäraselt kasutatav kõige uuema Hollywoodi filmi võtteplatsina – mängida, et tegu on suure kosmoselaeva mootoriga. Aksiaalventilaatori läbimõõt ulatub 8,5 meetrini, punaseks värvitud üheksa tiiba on igaüks kaks ja pool meetrit pikk. Sel päeval tehakse seadmes tõepoolest fotosid. Küll mitte liikuvaid, vaid portreefotosid Michael Hilgerist – Mercedes‑Benzi tarbeautode arenduse, CAE Vehicle Functionsi juhist.

Siin, Daimler AG tuulekanalis Stuttgart-Untertürkheimis, panustas Hilgers koos oma kolleegidega oluliselt sellesse, et Actros oleks veelgi aerodünaamilisem ja seega veelgi kütusesäästlikum võrreldes eelnevate mudelitega.

Kui oluline on aerodünaamika, näitab järgmine number: Praegu Euroopas sõitev veok kasutab umbes kolmandiku saadaolevast mehaanilisest energiast õhutakistuse ületamiseks. Mida väiksem on see takistus, seda aerodünaamilisem on seega veok ja väiksem on kulu. Võrreldes oma eelkäijatega suudab Actros säästa kuni viis protsenti kütust. Ainuüksi klassikalist küljepeeglit asendav aerodünaamiliselt optimeeritud MirrorCam annab kuni 1,3 protsenti säästu.

Content Actros wind tunnel 01

Mercedes-Benzi tarbesõidukite arenduse CAE Vehicle Functions juht Michael Hilgers demonstreerib Untertürkheimi tuulekanalis ventilaatori jõudu.

Content Actros wind tunnel 04

250

kilomeetrit tunnis tuulekiirust võib luua tuulekanali ventilaator.

Aga kuidas konkreetselt insenerid testivad? Tuulekanali ventilaator suudab vajadusel luua tormi, kus tuulekiirus on tunnis kuni 250 kilomeetrit. Testimiseks asetatakse sõiduk integreeritud kaaluga pöördplaadile. Nii saab simuleerida õhuvoolu erinevaid tingimusi.

„Teeme juhukatseid, et saada kinnitust kontsepti ehitusdetailide paranenud aerodünaamikale.”

Michael Hilgers, CAE Vehicle Functions juht

Selliste simulatsioonide eesmärk on veoki cw-väärtuse (voolujoonelisuse) optimeerimine. „Teeme siin juhukatseid, et saada kinnitust kontsepti ehitusosade aerodünaamika paranemisele,” selgitab Michael Hilgers üldist toimimisviisi. „Alati tehakse paralleelselt arvutipõhised õhuvoolu arvutused: digitaalne simulatsioon niinimetatud Computational Fluid Dynamicsi ehk lühidalt CDF-i põhjal.” Lisaks valideeritakse aerodünaamilisi meetmeid tänavaliikluses.

Actrose juures andis tuulekanalis töö väärtuslikke suuniseid nii MirrorCami kujunduse, kui ka kaameratugede asukoha kohta paremal ja vasakul juhikabiinis. „Valikus oli A-piilari ülemine ja alumine piirkond, samuti B-piilari ülemine piirkond,” selgitab Michael Hilgers.

Content Actros wind tunnel 02

Vaade detailile I: Actrose MirrorCami ümber ei ole pea üldse õhukeeriseid.

Content Actros wind tunnel 05

Otse õhuvoolu suunas: Tuulekanalis töötades olid inseneride fookuses MirrorCami kaameratoed ja juhikabiini tagaserva klapid.

9000

kuupmeetrit õhku liigutatakse horisontaalselt 125 meetri pikkuses, ringikujulises kanalis.

Content Actros wind tunnel 03

Vaade detailile II: Ka tagaserva klappidel (pildil juhikabiini parempoolne külg) on vaevu õhukeeriseid.

Testimisel kasutati ehtsat Actrost, millel küljepeegel asendati kaameratugede prototüüpidega – üksteise järel paigutatuna kolme kontrollitavasse asukohta. Veok pandi tuulekanali kaalule ja käivitati ventilaator. Kaal andis inseneridele võimaluse mõõta sõidukit mõjutava õhuvoolu tugevust. Tulemus: Parim kaameratugede asukoht on A-piilaril katuseserva piirkonnas.

Lisaks otsiti lahendust, mis aitaks ära hoida ülalt langeva hajutatud valguse mõju kaamerate toimimisele. Nendes testides võitis väike katus, millega nüüd on varustatud MirrorCami toed. Ka juhikabiini uute nõgusa kujuga tagaserva klappide arendamisel osalesid insenerid aktiivselt. Optimeeritud tagaserva klapid annavad oma panuse sellesse, et Actros vajab nii vähe kütust nagu ei ükski tema eelkäijatest varem.

Tarbimise vähendamise kõrval jälgivad insenerid tuulekanali ja CFD analüüside ajal ka mustusevabaduse teemat. „See puudutab eelkõige ohutuse seisukohalt olulisi alasid nagu esi- ja külgaknad ning kaamera läätsed,” selgitab Hilgers. „Aerodünaamika mõjutab seda, kui palju mustust jääb külge nii enda kui ka eessõitvast sõidukist.”

Määrav ei ole mitte ainult aerodünaamikute endi töö, vaid ka koosöö teiste põhivaldkondade kolleegidega, eelkõige disaineritega ja konstruktoritega. Mitte kõik, mis on hea aerodünaamikale, ei ole kujunduslikult soovitav või konstruktorite poolt tehtav.

Vastupidiselt peavad ka aerodünaamikud kolleegide mõned ideed vetostama. „Lõpuks on aga kõik osalised teadlikud ühest,” toonitab Michael Hilgers: „Alati on oluline leida koos parim lahendus.”

Untertürkheimi tuulekanal.

Untertürkheimi tuulekanal on Mercedes-Benzi arendajate kasutuses juba kaheksa aastakümmet. Tänu sihipärasele moderniseerimisele on see endiselt tehnika tipptasemel. Kaks 2.500 kW võimsusega alalisvoolumootorit panevad aksiaalventilaatori tööle – nii jõuliselt, et saavutatakse isegi tuuletugevus 17. Seejuures liigutatakse 125 meetri pikkuses ringikujulises kanalis horisontaalselt ligi 9.000 kuupmeetrit õhku. Testsõiduk asub 12-meetrise läbimõõduga pöördplaadil ning seda saab paigutada õhuvoolu suhtes nii otse kui ka küljega ja ükskõik millise soovitud nurga all. Pöördplaati on integreeritud lisaks rullkatsestendile ka kuuest osaks koosnev kaal. Selle abil saab ülitäpselt uurida erinevaid jõude, sealhulgas õhuvoolu tugevust. Mõõdetavad jõud kantakse hoova ja hoovastiku abil jõuanduritesse ning muudetakse seeläbi kasutatavateks.

„Alati on oluline leida koos parim lahendus.”

Michael Hilgers

Fotod: Daimler, Lars Kruse

Üles