Аэродинамик Трактор Тэлэжкэ: Урт замд Түлш Хэмнэх Загварууд

Трактор-чиргүүлийн агаарын эсэргүүцлийг ойлгох

Трактор-чиргүүлийн системд агаарын эсэргүүцэл багасгах шинжлэх ухаан

Тээврийн хэрэгслээр автомашины замаар жолоодох үед агаарын эсэргүүцэл нь трактор-тээшний энергийн нийт зарцуулалтын хагаас илүүг байна. Иймээс эдгээр машинуудын орчимд агаар яаж урсаж байгааг зохицуулах нь түлш хэмнэх үед маш чухал болдог. Энд үндсэндээ хоёр төрлийн эсэргүүцэл байдаг. Эхлээд даралтын эсэргүүцэл буюу кабины урд хэсгийн тэгш эсвэл муруй гадаргууд агаар шахагдах үед үүсдэг. Хоёр дахь нь гадаргын үрэлтийн эсэргүүцэл бөгөөд энэ нь тээшний хажуу талд үүсэх турбулент урсгалтай холбоотой. Ингэж бодоход, машины хурд 65 миль/цаг (ойролцоогоор 105 км/цаг) хүрэх үед тээврийн хэрэгслийн бараг 37% түлш эдгээр хүчнүүдтэй тэмцэхэд зарцуулагддаг. Тээврийн судалгааны зөвлөл 2023 онд хийсэн судалгаагаар энэ нь жилд тус бүрээс ойролцоогоор 48,000 ам.долларын зардалд хүргэдэг.

Агаарын урсгалын эсэргүүцлийг бууруулахын тулд урд хэсгийн дизайн болон кабины хэлбэрийг сайжруулах

Орчин үеийн тракторууд нь агаарын урсгалыг кабины дээгүүр гладиар дамжуулахын тулд налуу харах толбо, бөмбөлөг ирмэгтэй шилтэй байдаг. Хаалганы толбыг сууринд суурилуулснаар урсгалын чиглэл өөрчлөгдөх хэмжээ нь хуучин загваруудтай харьцуулахад 12%-иар буурдаг. 2023 оны SAE International-ийн судалгаагаар конусан хэлбэртэй кабины дээвэр нь урд талын агаарын шахалтыг бууруулах замаар түлшний зарцуулалтыг 3–5%-иар бууруулдаг.

Орчин үеийн тракторууд дахь шүргээн ба доод хэсгийн агаарын урсгалыг удирдах

Радиаторын шүргээн нь хажуу талын агаарын урсгалд саад учруулахгүйгээр агаарыг хөргөлтийн систем рүү чиглүүлдэг бөгөөд доод хэсгийн хамгаалалт нь агаарын урсгал зүүдэвч, сулралын системд нөлөөлөхөөс сэргийлдэг. Эдгээр сайжруулалтууд нь доод хэсгийн эсэргүүцлийг хүртэл 18%-иар бууруулж, түлшний хэмнэлт 2–3% болж, Номхон далайн зөвлөл (North American Council for Freight Efficiency) 2022 онд баталгаажуулсан.

Трейлерийн аэродинамик: Хажуу болон доод хэсгийн эсэргүүцлийг бууруулах

Хажуу хаалтууд (трейлерийн аэродинамик хаалтууд) хажуу талын агаарын урсгалын эсэргүүцлийг хэрхэн бууруулах

Хажуугийн ёозорууд нь трейлерийн доод ирмэг дагуу саад болон үйлчилж, агаарын урсгалыг дугуй ба доод хэсгийн ойролцоо дамжуулан тархахын оронд төвөгтэй эргэлдэхгүйн тулд чиглүүлдэг. Их замын хурданд хажуунаас ирэх агаарын урсгалыг тогтворжуулснаар стандартжуулсан салхины туннелийн шалгууны дагуу нийт аэродинамикийн эсэргүүцлийг хүртэл 15%-иар бууруулдаг.

Хажуугийн ёозорын технологийн материал ба суурилуулах аргын шинэчлэл

Орчин үеийн хажуугийн ёозорууд нь нүүрстөрөгчийн бат бэх полимер зэрэг хөнгөн нийлмэл материалыг ашигладаг бөгөөд стальтай харьцуулахад 30% хөнгөн байдаг боловч бат бөх чанарыг хадгалдаг. Суналттай суурилуулах системүүд замын хэвийн хэлбийлтийг шингээж, замын газрын ямар ч байдалд хамаагүй үрэвсэлээс хамгаалахад чухал өндөрлөгийг хадгалдаг.

Урсгалын самбар ба хамгаалалтын хальсаар доод хэсгийн эсэргүүцлийг бууруулах

Бүтэн доод хэсгийн самбар нь трейлерийн доорх турбулентийг 40%-иар бууруулах бөгөөд энэ нь 5–7% түлшний хэмнэлт урт замын маршрут дээр гаргадаг. Интеграцид хийгдсэн загварууд одоогоор аэродинамикийн үзүүлэлт ба замын бохирдолоос хамгаалах чанарыг нэгтгэж, цорын ганц системд хоёр давхар үр дүнг хүргэдэг.

Трактор-полуцилиндрийн зайг багасгах, арын агаарын урсгалыг сайжруулах

Кабин болон цилиндрийн хоорондох зай нь аэродинамик үр дүнтэй ажиллагаанд үзүүлэх нөлөө

Трактор ба цилиндрийн хоорондох зай нь эргэлтийн эсэргүүцлийн гол үүсгүүр юм. Ийм замын хурдад энэ нь нийт салхины эсэргүүцлийн 25%-иас их хүртэл нэмэр хасаж, турбулент вихрүүдийг үүсгэдэг. Энэ нь стандарт тохиргооны үед хөдөлгүүрийн ачааллыг нэмэгдүүлж, түлшний хэрэгцээг 4–6% нэмэгдүүлдэг (Замын судалгааны зөвлөл, 2023).

Холбоосын зайг багасгагч, урсгалыг гладк болгох төхөөрөмжүүд

Зайг багасгагч самбарууд – трактор ба цилиндрийн холбоосыг холбосон уян хатан самбарууд – туршилтын туннелд аэродинамик эсэргүүцлийг 17%-иар бууруулж, урт хугацааны ажиллагаанд түлшний хэмнэлтийг 2.3% хүртэл хүргэдэг. Зарим тээврийн компаниуд удирдлагын автомат системтэй, янз бүрийн урттай цилиндерт тохиромжтой, ачааны байрлалаас үл хамааран агаарын урсгалыг тогтвортой сайжруулах төхөөрөмжүүдийг ашигладаг.

Цилиндрийн ард суурилуулсан хэсгүүд болон арын эсэргүүцлийг бууруулах системүүд: Түлшний зардлыг бууруулах

Нийт аэродинамик алдагдлын ойролцоогоор хорь хувь нь машин баганы арын төгсгөл дээрх эсэргүүцлээс үүдэлтэй. Энэ үед, олон ачилттай машинууд сүүлний хэсгийг уртасгах зориулалттай, нугаламтгай өргөтгөл буюу «прицепийн сүүл» гэж нэрлэгддэг зүйлсийг ашиглаж байна. Эдгээр нь автомашинд агаарын урсгал илүү эмзэг байдлаар салах боломжийг олгох бөгөөд ингэснээр цахилгаан соронзон шиг машиныг арагшаа татах бага даралттай бүсүүдийг бууруулдаг. Бодит замын нөхцөлд хийсэн шалгалтаар үзүүлэхэд, эдгээр төхөөрөмжүүд жилээс 65 миль (ойролцоогоор цагт 105 км) хурдаар явах үед түлшний хэрэглээг 6-12 хувь хүртэл бууруулдаг. Хөндлөн салхины үед хэмнэлт илүү сайжирдаг бөгөөд энэ үед стандарт тавилга бүхий прицепүүд ердийн үедээ байхгүй, ихэвчлэн салхинд илүү их эсэргүүцэл үзүүлж, нэмэлт эсэргүүцэл үүсгэдэг.

Арын агаарын урсгалыг удирдах нь турбулентийг бууруулах, түлш хэмнэх арга юм

Хэрэглэгчийн туршлагыг сайжруулахын тулд орчин үеийн системүүд нь тээврийн хэрэгслийн араар үүсдэг эдгээр бага зэрэг завсар, турбулентийн бүсийг шийдвэрлэхэд тооцон бодох динамикийг ашигладаг. Үйлдвэрлэгчид трактор-тээшний бүтэн бүрдэл дээгүүр болон түүнийг тойрон урсаж буй агаарын урсгалыг гладким болгох боломжтой болоход эсэргүүцэл 9-өөс хамгийн ихдээ 15 хувийн хооронд багасдаг. Энэ нь флотын үйлчилгээ үзүүлэгчдэд жинхэнэ мөнгөний хэмнэлт болдог. Өнөөгийн түлшний үнээр жилд тус бүр нь зөвхөн энэ сайжруулалтаас 8400 ам.доллар хэмжээгээр хэмнэх боломжтой. Компаниуд эдгээр өөрчлөлтүүдийг хажуугийн юүлүүр эсвэл дээврийн обтекателтай хослуулах үед давуу тал илүү сайжирдаг. Орчныг хамгаалах хууль тогтоомж байнга хатуурах тутам эдгээр төрлийн үр ашгийг сайжруулах нь тээврийн компаниудад хуульд заасан хязгаарын дотор байх, үед нь үйл ажиллагааны зардлаа хянахад хялбар болгодог.

Аэродинамик сайжруулалтаас олсон түлшний үр ашгийг хэмжих

Урт замын трактор-тээшний түлшний хэрэглээг бууруулах хэмжээг тодорхойлох

Аэродинамикийг сайжруулах нь онгоц замаар жолоодож байхад ачааны машинд зарцуулагдах нийт энергийн талаас илүүг эсэргүүцэх хүчийг багасгадаг. Компаниуд зохистой аэродинамик багажийг суурилуулах үед ихэвчлэн түлшний үр дүнтэй ашиглалт 7-12 хувийр сайжирдаг. Энэ нь жилд ойролцоогоор 100,000 миль туулдаг ачааны машин тус бүрт жилд 650-1,100 галлоны хооронд түлш хэмнэх боломжийг олгодог. Нийлмэл шингэний динамикийн загвар ашиглан хийсэн компьютерийн зураглалын дагуу трактор-контейнерийг зөв дизайнд хамтдаа тохируулан зохион байгуулбал 65 миль/цаг хурдтай үед илүү 10 миль/галлон хүртэл ашиглаж болох боломжтой. Энэ нь ийм өөрчлөлтгүй ердийн ачааны машинтай харьцуулахад ойролцоогоор 22 хувийн сайжралд хүрч байна. Зардлаа бууруулахыг хүсч, орчин үеийн экологийн талаар анхааралтай байгаа флотын үйлчилгээтэй компаниудад ингэсэн сайжруулалт нь бодит аз жаргалыг олгодог.

Туршлага: Аэродинамик төхөөрөмжийг флотын хэмжээнд нэвтрүүлэх ба ROI

500 тээврийн машинтай ложистик компаний нийтлэг гурван шинэчлэлтийг флотодоо сууруулснаар жилийн түлшний зардлаа 2.8 сая ам.доллароор бууруулсан:

• Талбайн шинжлэх утас (4,2% хэмнэлт)
• Зайг дүүргэгч бүрхүүл (2,1% хэмнэлт)
• Трейлерийн арын хэсгийн аэродинамик багаж (1,8% хэмнэлт)

Машин тутамд хийсэн 3200 ам.долларын хөрөнгө оруулалт нь дизелийн түлшний хэмнэлтээр 14 сарын дотор өгөөжөө буцаасан. Үйл ажиллагааны өгөгдлүүд нь янз бүрийн салхины нөхцөл ба ачааны хэмжээтэй үед зохихуйц байдлаар үйлчилж, засвар үйлчилгээг хийлгэснээр тогтвортой ажилласныг баталсан (Fleet Efficiency Quarterly, 2021).

Хажуугийн хавтан, завсрын хучилт, арын хэсэгтэй ажиллах үеийн түлшний хэмнэлтийн салбарын стандарт

Түгээмэл аэродинамик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн үзүүлэлт:

EPA-ийн баталгаажуулалтын аргачлалын дагуу (2023), нэгтгэсэн суурилуулалт нь ерөнхийдөө нийт түлшний зарцуулалтыг 7–10% сайжруулдаг. Одоогоор Шинэ Захидан нийлүүлэгчидтэй баталгаажсан тохируулга нь шинэ Север Америкийн трейлерийн 68%-ийг эзэлж байна. Энэ нь 2018 оны 42%-оос өссөн юм.

Трактор-трейлерийн нэгтгэсэн аэродинамик системийн ирээдүйн хандлага

Хамгийн их үр дүнтэй байлгахын тулд аэродинамик багажийг хослуулах

Үйлдвэрлэлийн салбар нэг бүрэлдэхүүн хэсгийн шийдлээс гарч, дээврийн аэродинамик хальс, хажуугийн скирт, хоорондын зайг багасгагч жижиг төхөөрөмжүүд зэрэг бүх аэродинамик багцуудыг нэгтгэх талаар илүү их анхаарч эхэлжээ. SAE J1321 стандартын дагуу хийсэн туршилтуудаас үзэхэд эдгээр бүх хэсгүүд системийн хувьд хамтдаа ажиллах үедээ санамсаргүй нэг хэсгийг суурилуулахтай харьцуулахад гурвуулан их түлш хэмнэдэг байв. Зарим бодит туршилтууд урт замын ачааны машинд түлшийн хэрэглээг ойролцоогоор 12% бууруулсан байна. Энэ комплекс хандлагыг хэрэгжүүлж буй компаниуд агаарын эсэргүүцэл үүсдэг таван үндсэн хэсэгт анхаардаг: машиний урд талд агаарын урсгал ямар байх, тягч болон фургон хоорондын зай, ачааны машин доор үүсч буй цохилтот эргэлт, хажуу талын үрэлт, машины ард агаар яаж урсаж гарах зэрэг.

Дараагийн үеийн хагас фургоны ухаалаг, тохируулагч аэродинамик

Шинэ прототай машинууд нь хөдөлж байх үедээ хажуугийн юз, арын доторх хэсгүүд болон чийдэрийн хэлбэрүүдийг өөрчлөх шаардлагатай үед агаарын цахилгаан механизм болон хэлбэрийг санадаг хайлшуудыг нэмж оруулж эхэлжээ. Машинд суурилсан хиймэл оюун ухаан нь салхины хурд болон чиглэл зэрэг машины тойронд байгаа ойролцоогоор 16-н янзын мэдрэгчийн өгөгдлийг харж, эдгээр аэродинамик сайжруулалтыг идэвхжүүлэх эсэхийг шийдвэрлэдэг. Тестийн үр дүнгээр ингэсэн системийг туршсан хүмүүс өөрчлөгдөж байгаа цаг агаарын нөхцөлд тогтмол биеийн жинтэй харьцуулахад ойролцоогоор 7 хувиар илүү түлшний хэмнэлттэй байдаг гэж тайлагнажээ. Үүнээс гадна деталиуд илүү их хугацаагаар үлддэг нь чухал юм. Яагаач гэвэл тэд байнга хөдөлж байдаггүй. Зарим анхны туршилтын үеийн хэрэглэгчид систем нь нөхцөл байдлуудад шаардлагатай зүйлсийг л идэвхжүүлдэг учраас тэдний деталь бүр 40 хувиар удаан хэт их износод ордогийг анзаарсан.

Зохицуулах стандартууд болон салбарын нэвтрүүлэлт шинэчлэлийг хөгжүүлж буй

2024 оны шинэчлэгдсэн EPA-ийн дүрэмд 2027 онд шинэ Class 8 ачааны машинууд түлшний зарцуулалтаа 5-7 хувийн хооронд сайжруулах шаардлагатай болно. Энэ нь үйлдвэрлэгчдийг автомашинуудын аэродинамик шийдлийг сайжруулах зорилгоор хурдан ажиллахад хүргэж байна. 2023 оны NACFE-ийн саяхны судалгаагаар ихэнх том ачааны машин бүхийл (ойролцоогоор 83%) өөрсдийн фургоо шинэчлэх үед эдгээр төрлийн сайжруулалтыг нэмж байгаа нь тодорхой болжээ. Энэ нь 2020 онд байсан зөвхөн 67%-иас хамаагүй өндөр юм. Мөн эдгээр өөрчлөлтүүд хэр хурдан өгөөжөө буцааж байгааг анхаарах хэрэгтэй. Одоогийн түлшний үнээр олон компани өөрийн хөрөнгө оруулалтаа зөвхөн 18 сар, эсвэл түүнээс ч бага хугацаанд буцааж авч байна. Засгийн газрын шаардлага болон санхүүгийн давуу тал хоёул иргэнийг урамшуулж байгаа нь манай салбарт маш гайхалтай зүйл явагдаж байгааг харуулж байна. Өмнө нь харилцан өрсөлдөж байсан компаниуд одоо ижилхэн суурилуулах системийг боловсруулах зорилгоор хамтран ажиллаж, эдгээр үр ашигтай арга хэмжээг дахин дахин боловсруулахгүйгээр бүгдэд нь хялбархан хэрэгжүүлэх боломжийг бүрдүүлж байна.