Aerodynamica kan worden gemeten: De kunst van de Mercedes‑Benz ontwikkelaars komt tot uiting in de windtunnel
Voertuig & techniek
De nieuwe Actros verbruikt tot wel vijf procent minder brandstof dan zijn voorganger.Dit is mede te danken aan de verbeterde aërodynamica. Dit werd bereikt door tests aan de computer, op de weg – en in de windtunnel.
Michael Hilgers, hoofd van CAE Vehicle Functions van de afdeling bedrijfswagenontwikkeling van Mercedes‑Benz, presenteert de kracht van de blazer in de windtunnel van Untertürkheim.
Je zou de reusachtige blazer uitstekend kunnen gebruiken als achtergrond voor de nieuwste Hollywood-productie – en daarbij doen alsof het de motor van een gigantisch ruimteschip was. De axiale blazer heeft een diameter van 8,5 meter, de negen roodgeverfde vleugels zijn elk twee en een halve meter lang. In de installatie worden op deze dag daadwerkelijk foto’s gemaakt. Geen bewegende beelden, maar portretfoto’s van Michael Hilgers, hoofd van CAE Vehicle Functions van de afdeling bedrijfswagenontwikkeling van Mercedes‑Benz.
Hilgers en zijn collega’s hebben hier, in de Daimler AG windtunnel in Stuttgart-Untertürkheim, een sleutelrol gespeeld om de nieuwe Actros nog aerodynamischer en dus nog zuiniger te maken dan zijn voorgangers.
Het belang van de aerodynamica wordt onderstreept door het volgende getal: In een huidige truck in het Europese langeafstandsverkeer wordt ongeveer een derde van de beschikbare mechanische energie gebruikt om de luchtweerstand te overwinnen. Hoe lager deze weerstand, hoe aerodynamischer de truck en hoe lager het brandstofverbruik. In vergelijking met zijn voorganger maakt de nieuwe Actros een brandstofbesparing tot vijf procent mogelijk. Tot wel 1,5 procent hiervan kan worden toegeschreven aan de aërodynamisch geoptimaliseerde MirrorCam alleen, die de klassieke buitenspiegels vervangt.
Op welke wijze leverde men in Untertürkheim een bijdrage aan de aerodynamica van de nieuwe Actros? De windtunnelblazer kan desgewenst stormen opwekken met snelheden tot 250 kilometer per uur. In de loop van de ontwikkelingsfase hebben de aerodynamici het voertuig meermaals blootgesteld aan de windstroming om de stroming rond het voertuig te simuleren. De truck werd op een draaischijf met geïntegreerde weegschaal geplaatst.
Met behulp van simulaties de cw-waarde optimaliseren.
Het doel van dergelijke simulaties is het optimaliseren van de cw-waarde, de windgeleiding van een vrachtwagen. “We voeren hier steekproeven uit om de aërodynamische verbetering van de conceptonderdelen te bevestigen”, zegt Michael Hilgers, die de basisprocedure uitlegt. “De computergestuurde stromingsberekening loopt altijd parallel: de digitale simulatie met behulp van zogenaamde Computational Fluid Dynamics, kortweg CFD.” Bovendien worden de aërodynamische maatregelen gevalideerd in het weggebruik.
Bij de nieuwe Actros leverde het werk met de windtunnel waardevolle informatie op voor het ontwerp van de MirrorCam, maar ook voor de positionering van de camera-armen rechts en links van de cabine. “Het bovenste en onderste gedeelte van de A-stijl en het bovenste gedeelte van de B-stijl stonden ter discussie”, legt Michael Hilgers uit.
Voor de tests werd een echte Actros gebruikt, waarbij de buitenspiegels werden vervangen door prototypes van de camera-armen – achter elkaar gemonteerd op de drie te testen posities. De truck werd op de weegschaal van de windtunnel gezet en de blazer werd gestart. De weegschaal stelde de ingenieurs in staat om de luchtkrachten te meten die op het voertuig inwerkten terwijl ze er omheen stroomden. Resultaat: De beste positie voor de camera-armen is op de A-stijl bij de dakrand.
Bovendien werd naar een oplossing gezocht om te voorkomen dat strooilicht dat van bovenaf invalt de prestaties van de camera's vermindert. Bij deze tests heeft het kleine dakje waarmee de MirrorCam-armen zijn uitgerust, zich kunnen doorzetten. De ingenieurs waren ook intensief betrokken bij de ontwikkeling van de nieuwe, holle eindrandkleppen van de bestuurderscabine. De geoptimaliseerde eindrandkleppen dragen er ook toe bij dat de nieuwe Actros minder brandstof nodig heeft dan zijn voorgangers.
Vuil weg houden staat ook centraal.
Naast het verlagen van het brandstofverbruik hebben de ingenieurs zich tijdens hun tests in de windtunnel en CFD-analyses ook beziggehouden met de kwestie het weghouden van vuil. “Het gaat hierbij vooral om veiligheidsrelevante gebieden zoals de voor- en zijruiten en de lenzen van de camera-armen”, legt Hilgers uit. Aërodynamica is er direct van invloed op hoeveel vuil van het eigen voertuig en van voorliggers blijft hangen.
Niet alleen het eigen werk van de aerodynamici is essentieel, maar ook de afstemming met collega’s uit andere kerndisciplines, met name met de ontwerpers en constructeurs. Want niet alles wat de aërodynamica dient, is vanuit het oogpunt van het design wenselijk of haalbaar voor de ontwerpers.
Omgekeerd moeten de aërodynamici hun veto uitspreken over de ideeën van hun collega’s. “Aan het eind van de rit is iedereen zich echter bewust van één ding,” benadrukt Michael Hilgers: “Het gaat er altijd om samen de beste oplossing te ontwikkelen.”
Frontaal in de stroom: Bij het werken in de windtunnel stonden de camera-armen van de MirrorCam en de eindrandkleppen van de cabine in de focus van de ontwikkelaars.
Foto’s: Daimler, Lars Kruse
Commentaar
Log in om een commentaar toe te voegen.
8 comments
wir danken für dein Feedback und geben den Hinweis gern weiter. Solche Ideen sind wichtig für die Entwicklung unserer Trucks.
Da die Wirksamkeit der wasserabweisenden Beschichtung auf der MirrorCam-Linse im Laufe der Zeit und unter bestimmten Bedingungen (z. B. Art und Häufigkeit der Reinigung) abnehmen kann, würden wir dir empfehlen, die Linse mit einem Scheibenversiegelungsmittel (z. B. Brestol oder Rain-X) zu behandeln.
wir danken für dein Feedback und geben den Hinweis gern weiter. Solche Ideen sind wichtig für die Entwicklung unserer Trucks.
Da die Wirksamkeit der wasserabweisenden Beschichtung auf der MirrorCam-Linse im Laufe der Zeit und unter bestimmten Bedingungen (z. B. Art und Häufigkeit der Reinigung) abnehmen kann, würden wir dir empfehlen, die Linse mit einem Scheibenversiegelungsmittel (z. B. Brestol oder Rain-X) zu behandeln.
Wäre da nicht eine Messung als Komplettzug realistischer?
Wäre da nicht eine Messung als Komplettzug realistischer?
stimmt! Auch für den Gliederzug errechnen die Ingenieure die Aerodynamik, indem sie den gesamten Lastzug berücksichtigen.
stimmt! Auch für den Gliederzug errechnen die Ingenieure die Aerodynamik, indem sie den gesamten Lastzug berücksichtigen.
wir haben nochmal unsere Aerodynamiker befragt: Die Aerodynamik wird mit dem gesamten Sattelzug ideal bewertet. Verbrauchsfahrten und Simulationsrechnungen werden deshalb immer mit Trailer durchgeführt. Im Windkanal in Untertürkheim wird der Effekt des Trailers normalerweise mit einem Aufbau hinter dem Fahrerhaus imitiert (sieht man auf den Fotos hier nicht).
wir haben nochmal unsere Aerodynamiker befragt: Die Aerodynamik wird mit dem gesamten Sattelzug ideal bewertet. Verbrauchsfahrten und Simulationsrechnungen werden deshalb immer mit Trailer durchgeführt. Im Windkanal in Untertürkheim wird der Effekt des Trailers normalerweise mit einem Aufbau hinter dem Fahrerhaus imitiert (sieht man auf den Fotos hier nicht).