Araçlar için aerodinamik tasarımın önemi

Enerji tüketimi ve hız açısından değerlendirilmesi gereken ulaşım araçlarının neden halk için daha estetik ve daha akıcı bir tarza sahip hale geldiğine bakalım? Ve bu aero kitleri kamyonlar için ne anlama geliyor?

Savaş uçağı imalatı ve üretimi konusunda uzmanlaşmış Fransız şirketi Dassault Aviation'ın kurucusu Marcel Dassault, iyi performans gösteren bir uçağın genellikle bakıldığında güzel olduğunu söylemişti. Belki de "görsel olarak güzel" kamyonların yakıt açısından daha verimli olması muhtemeldir.

Ulaşım araçları giderek daha hızlı hale geldikçe, kamyonların tasarımları da giderek rüzgar direncinin göz ardı edilemeyeceği bir noktaya ulaşıyor.

Araştırma kuruluşlarına göre, bir kamyon 88 km/s hıza ulaştığında, beygir gücünün yaklaşık yarısı rüzgar direncini yenmek için kullanılıyor. Bu sonuç, kamyon üreticilerini rüzgar direncini azaltmak için çok çaba sarf etmeye zorladı.

Mayıs 2008'de, güney İtalya'daki ünlü Nardo yüksek hızlı pistinde, yaklaşık 40 tonluk brüt araç ağırlığına sahip yeni bir Mercedes-Benz Actros 1844 LS, o zamanlar yepyeni bir Guinness Dünya Rekoru kırdı - dünyanın en düşük yakıt tüketimine sahip 40- tonluk kamyonu. 12.728 kilometrelik testten sonra, araç 100 kilometrede 19,44 litrelik dudak uçuklatan bir yakıt tüketimine ulaştı!

Actros'un verimli güç aktarma organlarının yanı sıra aerodinamik tasarımı da böylesine şaşırtıcı bir sonuca ulaşmada önemli katkı sağlıyor.

Resimden de görebileceğimiz gibi, Actros, kargo kutusuyla eşleşen tavan ve yan deflektörler ve römorku da içeren yan deflektörler ile pürüzsüz kompozit panel kargo kutusuyla zengin bir aerodinamik yapıya sahiptir. Bu aerodinamik tasarımlar, Actros gövdesini son derece düz ve türbülansa daha az eğilimli hale getirir.

Araç seçerken odaklanabileceğiniz, aracın ön kısmından arka kısmına doğru rüzgar direncini azaltan tasarımları sıralayalım.

● Aktif hava giriş ızgarası Aktif hava giriş ızgarası, aracın çalışma ortamına göre bağımsız olarak açılıp kapatılabilen, orta ızgaradaki ızgaraları ifade eder. Bu ızgaralar, yol bilgisayarı (ECU) aracılığıyla tahrik motorlarını kontrol ederek ızgaraları döndüren elektrik motorları tarafından kontrol edilen bağlantı çubuklarıyla birbirine bağlanır.

Aktif hava giriş ızgarası, aracın ısınma hızını etkili bir şekilde kontrol edebilirken, aynı zamanda rüzgar direncini azaltmada da rol oynayabilir.

Motor düşük sıcaklık ortamında olduğunda veya motor yükü düşük olduğunda ve ısı dağıtımı için yüksek bir talep olmadığında, ECU aktif ızgarayı kapatarak "motoru sıcak tutar" ve böylece motorun optimum çalışma sıcaklığına ulaşmasını sağlar.

Motorun çalışma sıcaklığı ideal sıcaklıktan yüksek olduğunda, ECU aktif hava giriş ızgarasını açacak, büyük miktarda hava ortadaki ağa dökülecek, ısıyı alarak motorun soğumasına yardımcı olacaktır. Aktif hava giriş ızgarasının açılıp kapanma zamanlaması ise ECU tarafından motorun soğutma suyu sıcaklığı, yağ sıcaklığı, ortam sıcaklığı, devir ve diğer faktörler göz önünde bulundurularak değerlendirilir.

Aktif hava giriş ızgarası, motorun optimum çalışma sıcaklıklarını korumasına yardımcı olmasının yanı sıra hava direncini azaltarak yakıt tasarrufu sağlıyor.

SAE Otomotiv Mühendisleri Derneği tarafından 25 derecelik bir ortam sıcaklığında yürütülen bir NEDC tezgah testine göre, aktif hava giriş ızgarası yakıt ekonomisini yaklaşık %2 oranında iyileştirebilir. Yakıt tüketiminin bu kısmi optimizasyonu, esas olarak aktif hava giriş ızgarası kapalıyken aracın rüzgar direncinin azalmasından kaynaklanmaktadır.

Kamyon yüksek hızda seyrederken, ön taraftan gelen rüzgar birkaç noktadan -çatı, yanlar ve alt kısım- geçecektir ve rüzgara doğrudan maruz kalan ön yüz kritik öneme sahiptir.

Hava akışı giriş ızgarasından geçerek kabine girdiğinde ve radyatör ile diğer tesisatlardan geçtiğinde, radyatörün içindeki kireç yapısına çarparak muazzam miktarda sürüş direnci yaratacaktır.

Hava akımı kabine girdiğinde, büyük kısmı motor bölmesinin altındaki açıklıktan dışarı akacak ve başlangıçta aracın altından akan yüksek hızlı hava akımıyla çarpışarak türbülansa ve hava direncinin artmasına neden olacaktır.

Bu nedenle, araç orta ve yüksek hızlarda seyrederken hava giriş ızgarasını kısmen veya tamamen kapatabilme yeteneği, rüzgar direncini azaltmada faydalıdır. Motorsuz çoğu saf elektrikli aracın neden kapalı ön uç tasarımına sahip olduğunu görmek kolaydır.

● Tavan/Yan Deflektörleri Gerçekte, tavan ve yan deflektörler elbette kullanımı ve kontrolü en kolay olanlardır. İstatistiklere göre, deflektörlü bir araç, deflektörsüz bir araca kıyasla yakıt tüketiminde %4-5'a kadar tasarruf sağlayabilir.

Soldan sağa, monolitik, kombine ve yön değiştirici deflektörler

Hava deflektörü genel olarak şekline göre üç kategoriye ayrılabilir: integral tip, kombinasyon tipi ve yönlendirme tipi.

ABD multimodal taşımacılık kullandığından treyler boyutları nispeten daha homojendir, bu nedenle Amerikan ağır kamyonları çoğunlukla integral deflektör kullanır.

Avrupa ülkelerinde ise ulusal koşulların farklılığından dolayı araç ve kargo kasaları arasında farklılıklar bulunmakta olup, araç deflektörü çoğunlukla ayarlanabilir kombine deflektör esasına dayanmaktadır.

Son tip yönlendirme tipi deflektör, hava akışını aynı anda yukarı ve sol ve sağ taraflara dağıtma etkisine sahiptir, bu daha verimlidir ve bu nedenle her türlü kamyonda kullanılır. Genellikle, karşılık gelen kargo kutusuna göre üretilmesi gerekir.

Pratikte, kabinin üst deflektörü, römorkun yüksekliğine eşit veya biraz daha düşük bir yüksekliğe ayarlanmalıdır. Deflektör vasıtasıyla hava akışının kabinden kargo kutusuna düzgün geçişi, hava akışının kargo kutusuna doğrudan çarpmasını önler. Traktör ve römork arasındaki hava türbülansından kaynaklanan sürüş direncini en aza indirir.

Yan deflektörler de önemlidir ve bunların varlığı traktör ile römork arasındaki mesafeyi azaltır. Bu, araç yüksek hızlarda seyahat ederken hava akışının ön uç ile römork arasındaki boşluktan düzgün bir şekilde akmasını kolaylaştırır ve girdap oluşumu olasılığını büyük ölçüde azaltır. Çapraz rüzgar hava akışı kılavuzundaki yan deflektör çok önemlidir, çatı deflektörden bile daha zayıf değildir.

Artık birçok çekici-treyler, yüksekliği ayarlanabilir deflektörlerle donatılmış durumda ve her hareketten önce deflektör yüksekliğinin mümkün olduğunca kargo kutusunun yüksekliğine göre ayarlanması, yakıt tasarrufunun çok pratik bir yoludur.

Yan paneller ve römork panelleri

Yan panelleri olmayan kamyonlarda, kirişin her iki tarafına yerleştirilmiş çok sayıda cihaz nedeniyle büyük bir hava direnci vardır; bu, yan paneller takılarak önlenebilir.

Bir yandan aracın rüzgar basınç merkezini azaltabilir ve aracın yan rüzgarlara karşı koyma yeteneğini iyileştirebilir; diğer yandan aracın her iki tarafındaki havanın aracın altına emilmesini engelleyebilir ve aracın altındaki hava akışı oluşumunu azaltabilir. Bu, hava akışının araç şasisindeki çeşitli çıkıntılı parçalarla olan etkisini azaltabilir, böylece aracın altındaki hava akışı daha pürüzsüz olur ve böylece hava direnci azalır.

Uçağın kuyruğuna benzeyen bu birleşen şekil, kargo kutusunun arkasındaki türbülansı ve rüzgar direncini etkili bir şekilde azaltarak yakıt ekonomisini daha da iyileştiriyor.

● Kuyruk tahtası

Aracın arkası en kolay gözden kaçan yerdir, ancak aslında römork kuyruk sokumu ve arka kapağın makul bir şekilde ayarlanması, hava akışı ayırma noktasının geriye doğru gecikmesine neden olabilir ve bu da kargo kutusunun arkasındaki negatif basınç alanının azaltılmasına yardımcı olur.

Mercedes-Benz tarafından piyasaya sürülen "Uçan Römork" ve bir dizi Çinli üretici tarafından piyasaya sürülen "Düşük Rüzgar Dirençli Kamyonetler ve Yarı Römorklar"da "tekne biçimli kuyruk sokumu"nun varlığını görebiliyoruz. Çalışmalar, bu tür bir yapı ile hava direncinin 10-15% oranında daha da azaltılabileceğini göstermiştir.