Wind_Tunnel


Τελικά πρέπει να κρύβω ένα Τόλκιν μέσα μου, γιατί πάντα για ένα άρθρο ξεκινάω και καταλήγω σε τριλογία. Μιλήσαμε για τον αέρα και τον Cd στο πρώτο μέρος, είπαμε και για τα φτερά στο δεύτερο. Στο τρίτο θα σου πω κάτι λίγα για τις αεροδυναμικές σήραγγες και τέλος για τα δικά μας καθημερινά αυτοκίνητα.

Αεροδυναμικές σήραγγες

Οι αεροδυναμικές σήραγγες (wind tunnel) είναι ένα πανάκριβο και hi tech εργαλείο μέτρησης, κάτι σαν τη ζυγαριά του μανάβη, αλλά στο πιο large. Μια φορά και ένα καιρό, τις είχαν μόνο κάτι “υποβαθμισμένα” Πανεπιστήμια του εξωτερικού, αλλά σήμερα μερικές από τις καλύτερες σήραγγες ανήκουν στις ομάδες της F1. Βγαίνουν σε διάφορα σχήματα και μεγέθη , από δωματίου μέχρι κτιρίου. Όπως καταλαβαίνεις, το μέγεθος μετράει, όσο μεγαλύτερη τόσο πιο ακριβή και ακριβής είναι. Ουσιαστικά πρόκειται για ένα ανεμιστήρα που φυσάει ένα αυτοκίνητο και κάτι παλαβούς πίσω από μια τζαμαρία που κάθονται και το κοιτάνε.

Ο ανεμιστήρας για να καταφέρει να σπρώξει τον αέρα μέχρι και με 300 χλμ/ώρα είναι λίγο μεγάλος και καίει πολύ ρεύμα. Κάπου στα 3 MW ή 3.000 kW ή σχεδόν ότι καταναλώνουν τα σπίτια μας σε ένα χρόνο το καταναλώνει ο ανεμιστήρας σε μία ώρα λειτουργίας. Όσο καλά ζυγοσταθμισμένος και αν είναι, με τόσο μεγάλες ταχύτητες και ισχύ πάλι θα παράξει κραδασμούς. Για να μην περνάνε οι κραδασμοί στις εγκαταστάσεις και αλλοιώνουν τις μετρήσεις, η θεμελίωση του ανεμιστήρα είναι ξεχωριστή από το υπόλοιπο κτίριο. Φαντάσου ένα κτίριο με τρύπα στην μέση όπου εκεί μπαίνουν άλλα θεμέλια που δεν δένουν με τα υπόλοιπα. Για να μην αρχίσει να κόβει βόλτες στην γειτονιά, εδράζεται σε ένα ασήκωτο τσιμεντένιο μπλοκ, το οποίο πάλι για λόγους κραδασμών, πατάει στα τελικά θεμέλια με ελατήρια. Ο αέρας αφού περάσει από το προς μελέτη μοντέλο δεν βγαίνει από το σπασμένο μου το τζάμι αλλά ανακυκλώνεται. Κάνει ένα κύκλο και τον ξανά σπρώχνει ο ανεμιστήρας. Το σχήμα της διαδρομής που ακολουθεί ο αέρας είναι ορθογώνιο οπότε στις γωνίες για να στρίψει ο αέρας χρησιμοποιούνται πτερύγια με κλίση σαν αυτά που έχουμε στα air condition. Με τόση ταχύτητα και βόλτες που κάνει ο αέρας ζεσταίνεται , για τον ψύξουν στην διαδρομή μπαίνει και ένας εναλλάκτης θερμότητας, το γνωστό μας από το αυτοκίνητο ψυγείο. Ένα ψυγείο με τεράστιο μέγεθος και εξίσου μεγάλες αντλίες νερού στο υπόγειο να το τροφοδοτούν με κρύο νερό. Ώσπου να τελειώσει ο αέρας με το loop που κάνει για να ξαναμπεί στα πτερύγια του ανεμιστήρα έχει αποκτήσει πολλές δίνες.

Test_Drive_Ford_Fiesta_Black_Edition13

Για να ομαλοποιηθεί η ροή του πριν τον ανεμιστήρα, μπαίνει ένα πλέγμα με πολλές κυψέλες  και αμέσως μετά ένα διάτρητο σεντόνι με πολλές μικρές τρύπες. Μοιάζει με τα τυπωμένα διαφημιστικά που κολλάνε στα τζάμια, ή στο Watercube του Πεκίνου για να μην βράσουν οι κολυμβητές σαν βατράχια. Έτσι έχουμε γραμμική ροή αέρα για να γίνουν οι μετρήσεις στο μοντέλο και συντριβάνια για εφέ στην έρημο.

Οι μετρήσεις γίνονται με καπνό όταν γυρίζουν διαφημιστικά, με αισθητήρες πίεσης και λέιζερ στην καθημερινότητα. Οι αισθητήρες πίεσης είναι πολλές τρύπες πάνω στο μοντέλο, που στην άκρη τους μετρούν την πίεση, γιατί μεγάλη ταχύτητα αέρα ίσον μικρή πίεση. Ο καλύτερος τρόπος βέβαια παραμένει αυτός της ζυγαριάς του μανάβη. Κάτω από τις ρόδες τοποθετούν ζυγαριές ακριβείας και πολύ απλά ζυγίζουν το μοντέλο πριν ανάψουν τον ανεμιστήρα και στη συνέχεια κοιτάνε τι λέει η ζυγαριά όταν δέχεται αεροδυναμικά φορτία. Με τα λέιζερ, εστιάζουν σε κάποια σημεία τα μετακινούν ελαφρώς και τα αναβοσβήνουν με μεγάλη ταχύτητα χρησιμοποιώντας τα όπως ο φωτογράφος το φλας. Έπειτα συνθέτουν τις φωτογραφίες για να δούνε την ροή.

wind_tunnel_laser

Ωραία νομίζω πάμε μέχρι εδώ. Τα βασικά περί ανέμων και φτερών τα είπαμε , ώρα να δούμε και πως δουλεύουν. Στο δεύτερο μέρος, λίγο καταχρηστικά η αλήθεια είναι, είπα ότι όλα τα σώματα είναι φτερά. Το μεγαλύτερο φτερό στο αυτοκίνητο δεν είναι η πίσω αεροτομή του, αλλά το ίδιο τα αυτοκίνητο.

Ground Effect

Σαν ιδέα είναι πολύ απλή και πολύ αποτελεσματική. Μετατρέπεις το αυτοκίνητο σε ένα τεράστιο φτερό με την γρήγορα πλευρά του – εκεί δηλαδή που αέρας κινείται πιο γρήγορα από την άλλη πλευρά – να είναι το πάτωμά του. Για να γίνει η κάτω πλευρά του γρήγορη χρειάζεσαι δύο πράγματα. Λεία επιφάνεια και σωστή απόσταση από το έδαφος. Αν η επιφάνεια δεν είναι λεία, ο αέρας θα επιβραδύνεται σχηματίζοντας δίνες. Αν η απόσταση από το έδαφος είναι μεγάλη δεν συμπιέζεται αρκετός αέρας ώστε να αναγκαστεί να τρέξει στο πάτωμα. Αν είναι πολύ μικρή, ο αέρας μπουκώνει στον μπροστά διαχύτη σχηματίζοντας δίνες με το ίδιο αποτέλεσμα. Το πρώτο πρόβλημα στην λειτουργία του ground effect είναι ότι το πάτωμα πρέπει να παραμένει επίπεδο. Επιτάχυνση, επιβράδυνση, στροφές, το πάτωμα έχει μία κλίση οπότε δεν δουλεύει στο 100%.

williams-91

Αυτό το πρόβλημα το έλυσε πρώτη η Williams με τις ενεργητικές αναρτήσεις. Αυτό που κατάφεραν με τις ενεργητικές αναρτήσεις δεν ήταν να βελτιώσει τόσο την μηχανική πρόσφυση όσο την αεροδυναμική. Το μονοθέσιο σε όποια φάση και αν βρισκόταν, κρατούσε σταθερή απόσταση 6 εκ. από το έδαφος σε όλους τους άξονες και το ground effect δούλευε στο 100% συν ότι συνέχιζε να έχει ανάρτηση για να μην χοροπηδάει σαν αγριοκάτσικο. Φυσικά μετά απαγορεύτηκαν.

Το δεύτερο πρόβλημα στην λειτουργία του είναι ότι μεγάλη ταχύτητα αέρα σημαίνει χαμηλή πίεση, ο αέρας όμως που τρέχει δίπλα από το μονοθέσιο δεν παίρνει χαπάκια για την υπόταση. Καθότι είναι υγιέστατος, μπαίνει από τα πλαϊνά του αυτοκινήτου για να συνεφέρει τον υποτασικό μόνο που για καλό πάει, αλλά τα κάνει χάλια.  Το όλο νόημα του groud effect είναι να παραμείνει αυτό το στρώμα αέρα υποτασικό. Αυτό το πρόβλημα το έλυσε η Lotus βάζοντας κάτι σαν σκούπες δεξιά και αριστερά κατά μήκος. Φυσικά μετά απαγορεύτηκαν.

Lotus_78

Ωραία όλα αυτά θα μου πεις, εντάξει το πρώτο μέρος ήταν χρήσιμο για την κατανάλωση και την τελική ταχύτητα . Το δεύτερο ήταν λίγο μπελάς να μην σε πάρει ο ύπνος με το φτερό που το φυσούσαν με καπνό κάτι μερακλήδες. Με τα δικά μας καθημερινά αυτοκίνητα τι γίνεται, που χρησιμεύουν όλα αυτά;

Καθημερινά αυτοκίνητα

Η απάντηση είναι πάρα πολύ δύσκολη και σύνθετη και θα πρέπει να επιστρατέψω όλη μου την διπλωματική ικανότητα για να στην δώσω. Λοιπόν, το θέμα χωρίζεται σε δύο μέρη. Πρώτον, αεροτομές – διαχύτες – ground effect. Δουλεύουν στα δικά μας αυτοκίνητα; Χμμμ κάτσε να το σκεφτώ λίγο. Εντάξει το σκέφτηκα. ΌΧΙ . Ξέρω είμαι μεγάλος διπλωμάτης. Ακούω ήδη κραυγές. Μα οι αεροτομές , οι κατασκευαστές λένε εκείνο, το άλλο. Όχι λέμε δεν κάνουν τίποτα. Οι διαχύτες ; Όχι , πάλι όχι . Το ground effect στα δικά μας δε δουλεύει; Όχι σου λέω, αποκλείεται, άσε που είναι πολύ επικίνδυνο φαινόμενο.

Impreza_rear_wing

Στα sport των €50.000; Να πάμε κατευθείαν στις φτερούγες του Impreza γιατί δεν νομίζω να βρούμε και ποιο χαρακτηριστικό παράδειγμα. Απάντηση: Τρίχες. Ξέρω έπρεπε να πάω στο διπλωματικό σώμα. Μιας και όλοι είμαστε απίστευτες οδηγάρες άντε σε μια στροφή που θα μπαίναμε με 150 χλμ/ώρα με τις αεροτομές θα μπαίνουμε με 150,5 χλμ/ώρα.

Στα supercar των €150.000 και άνω; Στην καθημερινότητα και πάλι τρίχες. Σε track day στις ανοικτές στροφές κάτι προσφέρουν.

Δεύτερον ο Cd είναι τόσο απαραίτητος; Είναι, αλλά είπαμε ότι είναι μισή αλήθεια γιατί μας λείπει η μετωπική επιφάνεια. Ιδιαίτερα στα ταξίδια παίζει μεγάλο ρόλο στην κατανάλωση και στην ηχομόνωση. Χαμηλός Cd σημαίνει λιγότερες δίνες. Λιγότερες δίνες σημαίνει λιγότερος θόρυβος, άρα μόνο καλό κάνει. Ιδιαίτερα οι καθρέφτες που είναι παραγωγοί δινών ακριβώς δίπλα από τα αυτί μας είναι μεγάλος πονοκέφαλος. Κάπου εδώ τελειώσαμε αλλά σου έχω νέα. Δεν σκοπεύω από Τόλκιν να γίνω Λούκας οπότε θα μείνω στην τριλογία αλλά θα κάνουμε τις επόμενες μέρες και ένα τέταρτο άρθρο bonus. Αν το δεύτερο με το φτερό σου φάνηκε βαρετό το bonus μην το ανοίξεις καν. Αν σου φάνηκε ενδιαφέρον, το bonus νομίζω θα σου αρέσει ακόμα περισσότερο. Τα λέμε στα σχόλια.