Aerodynamica is meetbaar: In de windtunnel blijkt de kunst van de Mercedes‑Benz ontwikkelaars
Voertuig & techniek
De nieuwe Actros verbruikt maar liefst vijf procent minder brandstof dan zijn voorganger. Dat komt ook door de verbeterde aerodynamica. Deze is gerealiseerd door tests op de computer, op de weg en in de windtunnel.
Michael Hilgers, Hoofd CAE Vehicle Functions bij de ontwikkeling van bedrijfswagens van Mercedes‑Benz, presenteert de power van de ventilator in de windtunnel in Untertürkheim.
De enorme ventilator zou uitstekend kunnen worden gebruikt als achtergrond voor de nieuwste Hollywoodproductie – en dan als motor van een gigantisch ruimteschip. De diameter van de axiale ventilator is 8,5 meter, de negen rood gespoten schoepen zijn elk tweeënhalve meter lang. In de installatie worden vandaag inderdaad beelden vastgelegd. In dit geval geen bewegende beelden, maar portretfoto’s van Michael Hilgers, Hoofd CAE Vehicle Functions bij de ontwikkeling van bedrijfswagens van Mercedes‑Benz.
Hier, in de windtunnel van Daimler AG in Stuttgart-Untertürkheim, hebben Hilgers en zijn collega’s een belangrijke bijdrage geleverd om de nieuwe Actros nog aerodynamischer en daardoor zuiniger te maken dan al zijn voorgangers.
De volgende cijfers onderstrepen het belang van de aerodynamica: Bij een moderne vrachtwagen in het Europese langeafstandstransport wordt ongeveer een derde van de beschikbare mechanische energie gebruikt om de luchtweerstand te overwinnen. Hoe lager deze weerstand, dus hoe aerodynamischer de truck, des te minder deze verbruikt. De nieuwe Actros verbruikt in vergelijking met zijn voorganger maar liefst vijf procent minder brandstof. Alleen al door de aerodynamisch geoptimaliseerde MirrorCam, die de klassieke buitenspiegels vervangt, is de besparing maar liefst 1,5 procent.
Hoe is er in Untertürkheim bijgedragen aan de aerodynamica van de nieuwe Actros? De ventilator van de windtunnel kan desgewenst een storm met snelheden van maar liefst 250 kilometer per uur produceren. Tijdens de ontwikkelingsfase stelden de aerodynamici het voertuig meerdere keren bloot aan de windstroom, om te simuleren hoe de lucht eromheen stroomt. Daarbij was de truck op een draaischijf met een geïntegreerde weegschaal gezet.
Met simulaties de cw-waarde optimaliseren.
Het doel van dergelijke simulaties is om de cw-waarde, de “gladheid”, van een vrachtwagen te optimaliseren. “We voeren hier steekproeftests uit om de aerodynamische verbetering van conceptcomponenten te bevestigen”, zegt Michael Hilgers, die de basisprocedure uitlegt. “Parallel daaraan loopt altijd de computergebaseerde stromingsberekening: de digitale simulatie aan de hand van zogenoemde Computational Fluid Dynamics, afgekort CFD.” Bovendien worden de aerodynamische voorzieningen gevalideerd bij het rijden op de weg.
Bij de nieuwe Actros leverde het windtunnelwerk waardevolle informatie op over de vormgeving van de MirrorCam en ook over de positionering van de camera-armen rechts en links op de cabine. “Het bovenste en onderste gedeelte van de A-stijl en het bovenste gedeelte van de B-stijl stonden ter discussie”, aldus Michael Hilgers.
Voor de tests werd een echte Actros gebruikt, waarbij de buitenspiegels waren vervangen door prototypes van de camera-armen – achter elkaar aangebracht op de drie te testen posities. De vrachtwagen werd op de weegschaal van de windtunnel gezet en de ventilator in gang gezet. Met de weegschaal konden de ingenieurs de kracht meten van de lucht die bij het eromheen stromen op het voertuig inwerkt. Het resultaat: De beste locatie voor de camera-armen is op de A-stijl op dakhoogte.
Ook werd er gezocht naar een oplossing die voorkomt dat de camera’s door invallend strooilicht minder goed werken. Naar aanleiding van deze test zijn de armen van de MirrorCam nu voorzien van een afdakje. De ingenieurs waren ook nauw betrokken bij de ontwikkeling van de nieuwe, bolrond gevormde fenders van de cabine. Mede door de geoptimaliseerde fenders verbruikt de nieuwe Actros minder brandstof dan al zijn voorgangers.
Tegengaan van verontreiniging ook bekeken.
Behalve het verlagen van het verbruik kijken de ingenieurs bij hun tests in de windtunnel en de CFD-analyses ook naar het tegengaan van verontreiniging. “Daarbij gaat het met name om zones die relevant zijn voor de veiligheid, zoals de voorruit, de zijruiten alsmede de lenzen van de camera-armen”, aldus Hilgers. De aerodynamica bepaalt mede hoeveel verontreiniging er van het eigen voertuig en van voorliggers blijft zitten.
Niet alleen het eigen werk van de aerodynamici is cruciaal, maar ook de afstemming met de collega's uit andere kerndisciplines, vooral met de designers en constructeurs. Want niet alles dat aerodynamisch is, levert een fraaie vormgeving op of kan door de constructeurs worden gerealiseerd.
Andersom moeten de aerodynamici bij sommige ideeën van de collega's hun veto uitspreken. “Maar uiteindelijk weten alle betrokkenen één ding heel goed”, benadrukt Michael Hilgers: “Het gaat altijd om het samen ontwikkelen van de beste oplossing.”
Frontaal in de stroom: Bij het werken in de windtunnel concentreerden de ontwikkelaars zich op de camera-armen van de MirrorCam en de fenders van de cabine.
Foto’s: Daimler, Lars Kruse
Commentaar
Graag inloggen als u een reactie wilt toevoegen.
8 reacties
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).