Աերոդինամիկ տրակտոր-ավտոտեղափոխիչներ. վառելիք խնայող կոնստրուկցիաներ երկար տարածության փոխադրումների համար

Տրակտոր-եռաբալներում աերոդինամիկ դիմադրության հասկացությունը

Տրակտոր-եռաբալային համակարգերում աերոդինամիկ դիմադրության գիտությունը

Երբ շահագործման ընթացքում ավտոմեքենան շարժվում է ավտոմայրուղով, աերոդինամիկ դիմադրությունը ծախսում է ավելի քան կեսը տրակտոր-շեմպաների էներգիայի բյուջեից, ինչը դարձնում է օդի հոսքը այդ տրանսպորտային միջոցների շուրջ կառավարելը վճարահատույց վառելիքի տեսանկյունից շատ կարևոր: Այստեղ հիմնականում կան երկու հիմնական տեսակի դիմադրություն: Առաջինը՝ ճնշման դիմադրությունն է, որն առաջանում է, երբ օդը սեղմվում է հարթ կամ կլորավուն մակերեսներին, ինչպես օրինակ կաբինայի առջևի մասը: Հետո մենք ունենք մակերեսային շփման դիմադրություն, որն առաջանում է այդ ամբիոնների կողերին առաջացած խճճված շրջանառությունից: Փոխանակ այդ ամենի, երբ տրոլեյբուսները հասնում են 65 մղոն/ժամ արագության, նրանց վառելիքի գրեթե 37%-ը ծախսվում է միայն այդ ուժերի դեմ պայքարելու համար: Դա տարեկան յուրաքանչյուր տրոլեյբուսի համար կազմում է մոտ 48 հազար դոլար՝ ըստ 2023 թվականին Տրանսպորտի հետազոտությունների խորհրդի կողմից հրապարակված հետազոտության:

Առջևի մասի դիզայն և կաբինայի ձևի օպտիմալացում օդի հոսքի դիմադրությունը նվազեցնելու համար

Ժամանակակից տրակտորները ունեն թեք առաջամտիկ պատուհաններ և կլորացված եզրեր՝ ապահովելով օդի հոսքը վառարանի վրայով՝ նվազագույնի հասցնելով փորձադաշտը: Դռան հարթակին ամրացված հայելիները 12%-ով նվազեցնում են քամու շեղումը համեմատած ավանդական կոնստրուկցիաների հետ: Ըստ SAE International 2023 թվականի հետազոտության՝ սրված վառարանի տանիքները ճախրակի առաջամտիկ օդային սեղմումը նվազեցնելով բարելավում են վառելիքի տնտեսությունը 3-5%:

Ժամանակակից տրակտորներում решետկի և ստորին մասի օդային հոսքի կառավարում

Օպտիմալ ռադիատորի решետկիները ուղղում են օդը դեպի շարժիչի խոռոչներ՝ առանց խախտելու լատերալ օդային հոսքը, իսկ ստորին մասի պաշտպանական ծածկերը կանխում են քամու ազդեցությունը առանցքների և կախոցի մասերի վրա: Այս բարելավումները վառարանի ստորին մասի դիմադրությունը կրճատում են մինչև 18%, ինչը տալիս է 2-3% վառելիքի խնայողություն՝ հաստատված շահագործման ընթացքում (Հյուսիսամերիկյան խորհուրդ բեռնափոխադրումների համար 2022 թ.):

Տրեյլերի աէրոդինամիկա. կողային և ստորին մասի դիմադրության նվազեցում

Ինչպես են կողային սկրտները (տրեյլերի ֆարինգները) նվազեցնում կողային օդային հոսքի դիմադրությունը

Կողային ստվերանիշները ազդում են որպես խոչընդոտ ավտոցուցադրության ստորին եզրերի երկայնքով՝ ուղղելով օդի հոսքը անիվների և շասսիի շուրջը՝ խուսափելով անկանոն բուռն հոսանքների առաջացումից: Ավտոմայրուղու արագությունների դեպքում լատերալ օդի հոսքը կայունացնելով՝ նրանք նվազեցնում են ամբողջական աերոդինամիկ դիմադրությունը մինչև 15%-ով՝ ըստ ստանդարտացված քամու թունելային փորձարկումների:

Կողային ստվերանիշների տեխնոլոգիայում նյութի և ամրացման նորարարություններ

Ժամանակակից կողային ստվերանիշները օգտագործում են թեթև կոմպոզիտներ, ինչպիսին են ածխածնով ամրացված պոլիմերները, որոնք 30% ավելի թեթև են պողպատից՝ պահպանելով տևողականությունը: Մարող համակարգերը կլանում են ճանապարհի թրթիռները և պահպանում են օպտիմալ հեռավորությունը գետնից, ինչը կարևոր է անհարթ տեղանքով շարժվելիս վնասվածքներից խուսափելու համար:

Տակի մասի դիմադրության նվազեցում՝ օդային հոսքի հարթացված սալիկների և պաշտպանական ծածկերի միջոցով

Լրիվ ստորին սալիկները կարող են 40%-ով նվազեցնել ավտոցուցադրության տակ առաջացող անկանոն հոսանքները՝ արդյունքում առաջացնելով 5–7% վառելիքի խնայողություն երկար երթուղիների դեպքում: Ինտեգրված դիզայնները հիմա միավորում են աերոդինամիկ կատարումը ճանապարհի աղտոտվածությունից պաշտպանվածության հետ՝ մեկ համակարգում ապահովելով երկու առավելություններ:

Տրակտոր-երթևեկող միջակա և հետևի օդային հոսքի օպտիմալացում

Կաբինայի և երթևեկողի միջև ընկած միջակայի ազդեցությունը աերոդինամիկ արդյունավետության վրա

Տրակտորի և երթևեկողի միջև ընկած միջական դիմադրության հիմնական աղբյուրն է, որն ավտոմայրուղու արագություններով կարող է կազմել ընդհանուր քամու դիմադրության մինչև 25%: Այս տարածքով անցնող օդը ստեղծում է խառնուրդային վիրտուալներ, որոնք մեծացնում են շարժիչի բեռը՝ վառելիքի ծախսերը բարձրացնելով 4–6% ստանդարտ կոնֆիգուրացիաներում (Փոխադրական հետազոտությունների խորհուրդ, 2023):

Միջակայի փողկապեր և երկարացվող սարքեր՝ ավելի հարթ անցումային օդային հոսքի համար

Միջակայի փողկապերը՝ տրակտորի և երթևեկողի միացման հանգույցը ծածկող ճկուն թիթեղները, քամու խցումների փորձարկումներում նվազեցնում են դիմադրության գործակիցը մինչև 17%, ինչը երկարատև շահագործման ընթացքում թույլ է տալիս վառելիքի խնայողություն՝ մինչև 2,3%: Որոշ տրանսպորտային միջոցներ օգտագործում են երկարացվող արգելակներ, որոնք ավտոմատ կերպով հարմարվում են տարբեր երթևեկողների երկարություններին՝ ապահովելով օդային հոսքի օպտիմալացումը՝ անկախ բեռի կոնֆիգուրացիայից:

Երթևեկողի պոչեր և հետևի դիմադրությունը նվազեցնող համակարգեր՝ վառելիքի տնտեսություն բարելավելու համար

Մեքենաների ամբողջ աերոդինամիկական պարանուկների մոտ քսան տոկոսը առաջանում է մեքենայի հետևի մասում առաջացող դիմադրությունից: Այսօր շատ տաքսիներ օգտագործում են այն, ինչ կոչվում է ետնամասի թևեր, որոնք հիմնականում կոլապսվող երկարացումներ են, որոնք հետևի մասը երկարացնում են: Երբ ակտիվացվում են, դրանք օդի հոսքին թույլ են տալիս ավելի հարթ կերպով անջատվել մեքենայից՝ նվազեցնելով այն խնդրահարույց ցածր ճնշման գոտիները, որոնք ինչպես վակուումը ձգում են տաքսին: Իրական ճանապարհային պայմաններում կատարված փորձարկումների համաձայն՝ այս սարքերը կարող են վառելիքի օգտագործումը նվազեցնել վեցից տասներկու տոկոսով՝ ժամում մոտավորապես վազելիս վազելիս 65 մղոն (մոտ 105 կմ/ժ): Տնտեսությունը ավելի էլ մեծանում է կողային քամու դեպքում, երբ սովորական տուփի տիպի ավտոտեղափոխիչները շատ ավելի են դիմադրվում քամուն, քան սովորաբար, ինչը ստեղծում է լրացուցիչ դիմադրություն:

Ինչպես հետևի մասում օդի հոսքի կառավարումը նվազեցնում է խառնաշփոթը և վառելիքի տնտեսում

Հաշվողական հեղուկային դինամիկան օգնում է ժամանակակից համակարգերին հաղթահարել այն նեղ տեղերն ու բարդ հոսքերը, որոնք առաջանում են տրակտոր-շեյների հետևում: Երբ արտադրողները կարողանում են հարթեցնել օդի հոսքը ամբողջ տրակտոր-շեյնի վրայով և շուրջը, դա նվազեցնում է դիմադրությունը 9-ից մինչև 15 տոկոսով: Սա նշանակում է իրական տնտեսություն փոխադրամիջոցների շահագործող ընկերությունների համար: Այսօրվա վառելիքի գներով, յուրաքանչյուր տրակտորը կարող է տարեկան 8400 դոլար խնայել միայն այս բարելավման շնորհիվ: Տնտեսությունն ավելի է աճում, երբ ընկերությունները այս փոփոխությունները համակցում են այլ բարելավումների հետ, ինչպիսիք են կողային ստվերապատնեշները կամ սաղավարտի առաձգական մասերը: Քանի որ շրջակա միջավայրի նկատմամբ կանոնները շարունակում են խստանալ, այս տեսակի արդյունավետության բարձրացումը թույլ է տալիս փոխադրամիջոցների ընկերություններին պահպանել օրինական սահմանները՝ միաժամանակ վերահսկելով շահագործման ծախսերը:

Աերոդինամիկ բարելավումներից հետևողաբար վառելիքի արդյունավետության աճի չափում

Վառելիքի ծախսի կրճատման չափանշումը երկար տարածություններ անցնող տրակտոր-շեյներում

Ավտոմեքենաների աէրոդինամիկայի բարելավումը օգնում է մաքսիմալ նվազեցնել դիմադրողականությունը, որը հանգեցնում է ավտոմեքենաների ծախսած էներգիայի ավելի քան կեսի չափով, երբ նրանք շարժվում են ավտոմայրուղիներով: Երբ ընկերությունները տեղադրում են ճիշտ աէրոդինամիկական սարքեր, սովորաբար նրանք տեսնում են մոտ 7-ից 12 տոկոսով լավ վառելիքի տնտեսություն: Սա նշանակում է տարեկան 650-ից 1100 գալոն տնտեսություն այն ավտոմեքենաների համար, որոնք տարեկան անցնում են մոտ 100,000 մղոն: Բարդ հեղուկի դինամիկայի մոդելներ օգտագործող համակարգչային սիմուլյացիաները ցույց են տալիս, որ երբ ավտոտնակները ճիշտ են նախագծված, դրանք կարող են հասնել 65 մղոն ժամում ավելի քան 10 մղոն գալոնի ցուցանիշի: Սա մոտ 22 տոկոսով ավելի բարձր է սովորական ավտոմեքենաների համեմատ, որոնք չունեն այդ փոփոխությունները: Այն ընկերությունների համար, որոնք փնտրում են ծախսերի կրճատում՝ պահպանելով շրջակա միջավայրի նկատմամբ պատասխանատվությունը, այս տեսակի բարելավումները իրական իմաստ ունեն:

Ուսումնասիրություն. աէրոդինամիկական սարքերի ընդհանուր կիրառումը և դրա դիմաց եկամուտը

500 տրակտորային տրանսպորտային ընկերություն վերակազմավորելով իր շարքերը երեք հիմնական բարելավումներով՝ տարեկան նավթային ծախսերը կրճատեց 2,8 միլիոն դոլարով.

• Կողային ստվերներ (4,2% խնայողություն)
• Լրացուցիչ պանելներ (2,1% խնայողություն)
• Տրեյլերի պոչեր (1,8% խնայողություն)

Յուրաքանչյուր մեքենայի 3200 դոլարի ներդրումը վերադարձվեց 14 ամսում՝ դիզելային վառելիքի խնայողության շնորհիվ: Էքսպլուատացիոն տվյալները հաստատեցին կայուն աշխատանք տարբեր քամիների և բեռնվածության պայմաններում, երբ սարքավորումները ճիշտ կերպով էին պահպանվում (Fleet Efficiency Quarterly 2021):

Արդյունաբերական չափանիշներ կողային ստվերների, միջակա ծածկերի և պոչերի համար՝ վառելիքի խնայողության տեսանկյունից

Սովորական աերոդինամիկական բաղադրիչների աշխատանքային ցուցանիշներ.

Ըստ EPA-ի վավերացման ստանդարտների (2023), ինտեգրված տեղակայումները սովորաբար ապահովում են վառելիքի ընդհանուր տնտեսության 7–10% բարելավում: Այժմ SmartWay-ի կողմից սերտիֆիկացված կոնֆիգուրացիաները կազմում են նոր հյուսիսամերիկյան տրեյլերների 68%-ը՝ 2018 թվականի 42%-ից հետո:

Բեռնատար տրեյլերների համար ինտեգրված աերոդինամիկական համակարգերի ապագա միտումներ

Աերոդինամիկական սարքերի միավորում առավելագույն արդյունավետության համար

Արտադրության ոլորտը հետզհետե հրաժարվում է մեկ մասից բաղկացած լուծումներից և անցնում ամբողջական աերոդինամիկ հավաքածուների, որոնք միավորում են այնպիսի բաղադրիչներ, ինչպիսիք են կառամի փակոցները, կողային ստվերները և այն փոքր միջակա կրճատողները, որոնց մասին բոլորը խոսում են: Ըստ SAE J1321 ստանդարտների ընթացքում կատարված փորձարկումների՝ երբ այս բոլոր մասերը աշխատում են համակարգի նման, դրանք իրականում վառելիքի ծախսը կրճատում են երեք անգամ ավելի, քան պատահականորեն մեկ բաղադրիչ տեղադրելը: Որոշ իրական փորձարկումներ ցույց են տվել, որ երկար տարանցման ընթացքում վառելիքի ծախսը նվազել է մոտ 12%: Այս համապարփակ մոտեցումն ընդունող ընկերությունները կենտրոնանում են հինգ հիմնական ոլորտների վրա, որտեղ առաջանում է օդային դիմադրություն՝ առջևում օդի հոսքի վարքագիծը, տրակտորի և կցելիի միջև ընկած տարածությունը, տրեյլերի ներքևի մասում առաջացող անnoying օդային շրջանակները, կողերի երկայնքով շփման դիմադրությունը և այն, թե ինչպես է օդը հեռանում տրանսպորտային միջոցից հետո:

Բարելավված և ադապտիվ աերոդինամիկան հաջատակելի սեմի-տրեյլերներում

Նոր պրոտոտիպային մեքենաները սկսում են ներառել ձևի հիշողությամբ համաձուլվածքներ՝ զոդված սեղմված օդի ակտուատորներին, որոնք կարող են փոխել կողային թևերը, ետևի փոքր մասերը և նույնիսկ սանդուղքի ձևը՝ ըստ անհրաժեշտության, մինչ վարում են: Մեքենայի ամբիոնի AI-ն ուսումնասիրում է մեքենայի շուրջ 16 տարբեր սենսորներից ստացված տվյալները, ներառյալ քամու արագությունն ու ուղղությունը, այնուհետև որոշում է՝ արդյոք ակտիվացնել այս աերոդինամիկ բարելավումները: Փորձարկումները ցույց են տվել, որ այն մարդիկ, ովքեր փորձել են այս համակարգերը, զեկուցում են մոտ 7 տոկոսով լավ վառելիքի տնտեսություն՝ համեմատած ֆիքսված մարմնի հավաքածուների հետ, երբ վարում են փոփոխվող եղանակային պայմաններում: Բացի այդ, մասերը ավելի երկար են տևում, քանի որ նրանք ամբողջ ժամանակ չեն շարժվում: Որոշ վաղ փորձարկողներ նկատեցին, որ նրանց բաղադրիչները մաշվում էին մոտ 40% դանդաղ, քանի որ համակարգը ակտիվանում էր միայն յուրաքանչյուր իրավիճակի համար անհրաժեշտ բանը:

Կանոնակարգող ստանդարտներ և արդյունաբերության ընդունումը հանգեցնում են նորարարության

2024 թվականին սպասվող EPA կանոնները պահանջում են, որ նոր 8-րդ դասի տաքսիները 2027 թվականին հասնեն 5-ից 7 տոկոսով լավ վառելիքի օգտագործման արդյունավետության: Սա ստիպում է արտադրողներին արագ մշակել ավելի լավ աերոդինամիկ լուծումներ իրենց տրանսպորտային միջոցների համար: Ըստ 2023 թվականի NACFE հետազոտության՝ մեծ տրանսպորտային ընկերությունների մեծամասնությունը (մոտ 83%) արդեն ավելացնում է այդպիսի բարելավումներ, երբ թարմացնում է իր շուկաները: Սա իրականում մեծ թռիչք է նախորդ 2020 թվականի 67%-ի համեմատ: Հետաքրքիր է նաև այն, թե ինչքան արագ են այս փոփոխությունները վերադառնում ներդրումներին: Այսօրվա վառելիքի գներով շատ ընկերություններ իրենց ներդրումները վերականգնում են մոտ 18 ամիս կամ նույնիսկ ավելի քիչ ժամանակահատվածում: Քանի որ ինչպես կառավարության պահանջները, այնպես էլ ֆինանսական շահերը հարթ են ընթանում, արդյունքում արդյունաբերության մեջ տեղի է ունենում մի բացառիկ երևույթ. ընկերությունները, որոնք նախկինում կողմնորոշված էին կոնկուրենցիայի վրա, հիմա համագործակցում են ստանդարտ ամրացման համակարգեր ստեղծելու համար, որոնք հնարավորություն են տալիս բոլորին ավելի հեշտությամբ ընդունել այս արդյունավետության միջոցառումները՝ առանց յուրաքանչյուր անգամ նորից անիծելու «անիվը»: