A vihar szemében.
Transport Magazine

A vihar szemében.

Az aerodinamika mérhető: a szélcsatorna mutatkozik meg a Mercedes-Benz fejlesztőmérnökeinek művészete.

Az Actros akár öt százalékkal is kevesebb üzemanyagot fogyaszt, mint elődje. Ez továbbfejlesztett aerodinamikájának is köszönhető. Ezt számítógépes, közúti – és szélcsatornás kísérletekkel sikerült elérni.

A hatalmas ventilátort kitűnően lehetne a legújabb hollywoodi film háttereként használni – mint egy gigantikus űrhajó hajtóműve. A ventilátor átmérője 8,5 méter, a kilenc, pirosra fényezett lapát két és fél méter hosszú. A képek ezen a napon készültek a berendezéseben. Nem mozgóképek, azonban, hanem portrék, Michael Hilgersről, a CAE Vehicle Functions vezetőjéről a Mercedes‑Benz haszonjármű-fejlesztésén.

Hilgers és kollégái itt, a Daimler AG szélcsatornájában, Stuttgart-Untertürkheimben, jelentős mértékben hozzájárultak ahhoz, hogy az Actros még aerodinamikusabb és ezáltal még üzemanyag-takarékosabb, mint valamennyi elődje.

Azt, hogy milyen fontos az aerodinamika, a következő adat hangsúlyozza: Egy jelenlegi tehergépkocsi, az európai távolsági áruszállításban a rendelkezésre álló mechanikai energia kb. egyharmadát a légellenállás leküzdésére használja fel. Minél kisebb a légellenállás, annál aerodinamikusabb tehát a tehergépkocsi és annál alacsonyabb a fogyasztás. Az Actros elődeihez képest akár öt százalék üzemanyag-megtakarítást tesz lehetővé. Egyedül az aerodinamikailag optimalizált MirrorCam, amely a hagyományos külső visszapillantó tükröket helyettesíti akár 1,3 százalék megtakarításért felelős.

Content Actros wind tunnel 01

Michael Hilgers, a CAE Vehicle Functions vezetője a Mercedes‑Benz haszonjármű-fejlesztésén, bemutatja az untertürkheimi szélcsatorna ventilátorának erejét.

Content Actros wind tunnel 04

250

km/óra szélsebességet képes előállítani a szélcsatorna ventilátora.

De hogyan végzik a mérnökök a teszteket? A szélcsatorna ventilátora szükség esetén akár 250 km/órás vihart is képes kelteni. A gépkocsit a tesztekhez egy forgókorongon helyezik el, amely beépített mérleggel rendelkezik. Így a legkülönbözőbb légáramlási körülmények szimulálhatók.

„Szúrópróba-szerű kísérleteket végzünk, a tervezett szerkezeti elemek aerodinamikája javulásának igazolására.”

Michael Hilgers, a CAE Vehicle Functions vezetője

Az ilyen szimulációk célja, hogy optimalizálja a cw-értéket, a tehergépkocsi „áramvonalasságát”. „Szúrópróba-szerű kísérleteket végzünk, a tervezett szerkezeti elemek aerodinamikája javulásának igazolására”, magyarázza Michael Hilgers az alapvető eljárást. „Párhuzamosan mindig fut a számítógépes áramlás-kalkuláció: a digitális szimuláció, az ún. Computational Fluid Dynamics, rövid CFD alapján.” Ezen kívül közúti használat során is kiértékeljük az aerodinamikai módosításokat.

Az Actros esetében a szélcsatornában végzett munka értékes tudnivalókkal szolgált a MirrorCam kialakításához, és kamera-karjainak elhelyezéséhez jobb és bal oldalon a vezetőfülkén. „Az A-oszlop felső és alsó része valamint a B-oszlop felső része jöttek szóba”, magyarázza Michael Hilgers.

Content Actros wind tunnel 02

Pillantás a részletekre I: Az Actrosnál a MirrorCam körül alig örvénylik a levegő.

Content Actros wind tunnel 05

Szemben a viharral: a szélcsatornában végzett munka során a MirrorCam kameratartó karjai és a vezetőfülke oldal-légterelői álltak a fejlesztők figyelmének középpontjában.

9000

köbméter levegőt mozgatunk vízszintesen, egy 125 méter hosszú, gyűrű alakú csatornában.

Content Actros wind tunnel 03

Pillantás a részletekre II: Az oldal-légterelőknél – a képen a vezetőfülke jobb oldala látható – szintén alig örvénylik a levegő.

A kísérletekhez egy valódi Actrost használtak, amelynél a külső visszapillantó tükröket a kameratartó karok prototípusaival helyettesítették – egymás után felszerelve a három ellenőrzendő helyre. A tehergépkocsit a szélcsatorna mérlegére állítottuk és beindítottuk a ventilátort. A mérleg lehetővé teszi a mérnököknek, hogy mérjék a légáramlat erejét amely a gépkocsira hat. Az eredmény: A legjobb hely a kamerakarok elhelyezésére az A-oszlopnál, a tetőperemnél található.

Ezen kívül olyan megoldást kerestünk, amely megakadályozza, hogy a felülről beeső szóródó fény zavarja a kamerák működését. Ezeknél a teszteknél alakult ki a kis fedél, amellyel mostantól a MirrorCam karjai el vannak látva. A vezetőfülke új, konkáv formájú oldal-légterelőinek kifejlesztésében is intenzíven részt vettek a mérnökök. Az optimalizált oldal-légterelők szintén hozzájárulnak ahhoz, hogy az Actros olyan kevés üzemanyaggal is beéri, mint egyik elődje sem.

A fogyasztás csökkentése mellett a mérnökök, szélcsatornában végzett kísérleteik és a CFD-elemzések során, a szennyeződések távoltartásának kérdését is szem előtt tartották. „Itt első sorban a biztonságot befolyásoló kapcsolódó területekről van szó, mint az első- és oldalablakok valamint a kameratartó karok lencséi”, magyarázza Hilgers úr. „Az aerodinamika nagy hatással van arra, hogy mennyi, a saját és az elöl haladó gépkocsiról származó szennyeződés tapad meg a felületeken.”

Nemcsak az aerodinamikusok saját munkája alapvetően fontos, hanem az egyeztetések is a többi fontos területen dolgozó kollégával, mindenekelőtt a designerekkel és konstruktőrökkel. Hiszen a kialakítás szempontjából nem minden kívánatos, vagy megvalósítható a konstruktőrök számára, ami a jobb aerodinamikát szolgálja.

Fordítva azonban egyes ötleteknél az aerodinamikusoknak kell megvétózniuk kollégáik néhány ötletét. „Végtére is egy valamivel minden résztvevő tisztában van”, hangsúlyozza Michael Hilgers: „Mindig az a cél, hogy együtt a legjobb megoldást fejlesszük ki.”

A szélcsatorna Untertürkheimben.

Nyolc évtizede áll a szélcsatorna Untertürkheimben a Mercedes-Benz fejlesztőinek rendelkezésre. A célzott modernizálásoknak köszönhetően továbbra is korszerű. Két, egyenként 2.500 kW teljesítményű egyenáramú motor hozza mozgásba az axiális ventilátort – olyan erővel, hogy még 17-es szélerősség is elérhető. Ennek során kb. 9.000 köbméter levegőt mozgat vízszintesen egy 125 méter hosszú, gyűrű alakú csatornában. A tesztelt gépkocsi egy tizenkét méter átmérőjű, forgó korongon áll, úgy, hogy a légáramnak szemből, azonban minden kívánt szögből ki lehessen tenni. A forgó korongba egy görgős próbapadon kívül egy hat-komponensű aerodinamikai mérleg is be van építve. Ez a számos erő, közöttük a légáram erejének nagy pontosságú meghatározására szolgál. Az erőket emelők és rudazatok viszik át az erőmérő blokkokra és teszik ezáltal mérhetővé.

„Mindig az a cél, hogy együtt a legjobb megoldást fejlesszük ki.”

Michael Hilgers

Fotók: Daimler, Lars Kruse

A tetejére