Турбулентность теперь не проблема

Сегодня процессы, происходящие на рынке коммерческого транспорта, развиваются под воздействием запросов потребителей грузовиков и автобусов, а запросы формируются желанием иметь высокую рентабельность в транспортном бизнесе. Однако, как выясняется, на пути к повышению рентабельности немало препятствий. Это и ужесточающиеся экологические законы и стандарты, требующие постоянного обновления подвижного состава, и рост цен на топливо, и многое другое.

Надувной аэродинамический хвостовик Aerovolution

Один из способов повышения рентабельности перевозок – экономия топлива. Так, в прошлом году одна из самых крупных американских моторостроительных компаний Detroit Diesel Corp. после пяти лет проектных и исследовательских работ создала двигатель DD15, который по сравнению с двигателем предыдущей серии Series 60 имеет больший крутящий момент (на 75%), меньший уровень шума (на 31%) и расходует на 5% меньше топлива.

Снизить расход также можно, уменьшив аэродинамическое сопротивление автомобиля. Например, более обтекаемые формы недавних новинок – тягачей Freightliner Cascadia, International ProStar и LoneStar действительно способны дать экономию до 4% топлива. Но далеко не каждая компания может потратить 1,5 млрд. USD на разработку лишь одного, пусть и эффективного двигателя или 300 миллионов на создание аэродинамического дизайна автомобиля. А парадокс в том, что при оснащении грузовика и прицепа специальными аэродинамическими элементами сопротивление воздуха может существенно снизиться, что естественно приведет к экономии топлива, сопоставимой по уровню с той, как если бы приобрели новейший тягач Cascadia, да еще с недавней премьерой – дизельным двигателем DD15. Звучит заманчиво, не правда ли?

Аэродинамическая юбка Laydon для прицепа закрывает даже колесные арки

Как ни странно, в производстве аэродинамических элементов нашлось место не только крупным фирмам, готовым вложить сотни миллионов долларов в исследования аэродинамики, но и для очень маленьких фирм, например американских Freight Wing и Aerovolution или канадской Laydon Composites, Ltd. Они специализируются на изготовлении разнообразных аэродинамических элементов – отражателей, стабилизаторов, обтекателей и юбок, которые устанавливают на прицепы и полуприцепы.

Аэродинамические устройства начинались со спойлеров на крыше и бокового оперения кабины. С ростом цен на топливо прогресс в этой области пошел динамичнее. В результате недавно появились такие навесные элементы к транспортным средствам, как передние отражатели фуры, стабилизаторы, съемные юбки, устанавливаемые по периметру нижней кромки трейлера, и последнее изобретение – хвостовик полуприцепа.

Министерство энергетики США сообщает, что тяжелые грузовые автомобили страны потребляют сегодня 12% всего нефтяного импорта Штатов, а пару лет назад ряд крупнейших автомобилестроительных компаний провели в аэродинамической трубе детальное исследование тяжелого дорожного автопоезда в составе полноразмерного седельного тягача International и полуприцепа Great Dane. Свои усилия ученые сосредоточили на трех главных источниках динамического сопротивления типичного автопоезда – промежуток между тягачом и трейлером, боковые стороны трейлера и попутные воздушные потоки полуприцепа.

В результате оказалось: для того чтобы снизить аэродинамическое сопротивление и, следовательно, получить заметную экономию топлива, надо сократить расстояние между кабиной тягача и фурой. То есть на заднюю панель кабины следует закрепить обтекатель, а на фронтальной стенке трейлера смонтировать отражатель. И делается это для того, чтобы воздушный поток не попадал в этот промежуток. Американские специалисты также рекомендовали транспортникам для улучшения аэродинамического профиля автопоезда установить по периметру нижней кромки полуприцепа юбки-отражатели такой высоты, чтобы колес почти не было видно. Для улучшения аэродинамики всего автопоезда следует оснастить трейлер хвостовиком, который по форме напоминал бы кормовую часть фюзеляжа самолета.

Американская компания Freight Wing™ также освоила выпуск различных юбок и обтекателей из алюминиевых панелей, аналогичных тем, из которых изготавливают стенки полуприцепов. Испытания на экономическую эффективность аэродинамических элементов Freight Wing проводили в лаборатории транспортного исследовательского центра по процедуре SAE/TMC-J1321. Как показали результаты испытаний, отражатели фирмы Freight Wing, закрепленные на днище фуры, обеспечивают 4%-ную экономию топлива для автопоезда.

Аэродинамические отражатели Freight Wing

Общая масса таких дополнительных элементов с крепежами не превышает 65 кг. Полукруглые отражатели с центральным стабилизатором, закрепленные на передней стенке трейлера, позволяют получить еще 2% экономии топлива. Эти элементы надежно перекрывают промежуток между тягачом и фурой, не сталкиваясь на поворотах.

Испытания навесных аэродинамических элементов были проведены и по программе Американского агентства по защите окружающей среды (EPA) SmartWay на открытой площадке на автопоезде, движущемся со скоростью 105 км/ч. Специалисты утверждают, что именно на скорости свыше 80 км/ч аэродинамика становится самым важным фактором в вопросе экономии топлива всего автопоезда. В этих испытаниях тягач и полуприцеп были оборудованы всеми отражателями Freight Wing вместе с хвостовиком фирмы Aerovolution. Результат получился ошеломляющий – экономия топлива достигла 12%! А-полуприцеп с юбками-отражателями Freight Wing и с односкатными широкими колесами на скорости 105 км/ч показал сокращение в потреблении горючего на 10,2%.

В марте 2006 г. компания получила возможность участвовать в полномасштабных испытаниях в одном из самых больших в мире аэродинамическом туннеле, принадлежащем Национальному исследовательскому центру Канады (NRC of Canada) в Оттаве. По официальным результатам, трейлер со стандартным обтекателем на скорости 88 км/ч показал экономию топлива 5,9%, а с новейшей юбкой Low Rider с увеличенным, почти достигающим дорожного покрытия аэродинамическим отражателем, у которого края закрыты эластичным прорезиненным материалом Bulitex, автопоезд показал 30%-ное сокращение аэродинамического сопротивления по сравнению со стандартной комплектацией!

Аэродинамические отражатели Laydon на крыше кабины

Хвостовик фирмы Aerovolu-tion представляет собой надувное аэродинамическое устройство, прикрепляемое к задним дверям полуприцепа и предназначенное для снижения турбулентности воздушного потока, обтекающего движущийся тяжелый автопоезд. В рабочем состоянии длина хвостовика 1,5 м (допустимое превышение габаритной длины транспортного средства для нежестких аэродинамических устройств) соответствует американским нормативам US DOT. Испытания автопоезда с хвостовиком Aerovolution показали экономию топлива до 3,5% по сравнению с автопоездом без кормового аэродинамического элемента. Надо учесть, что в тестах не использовались никакие отражатели и юбки, о влиянии которых на экономию топлива сказано выше. Необычный на первый взгляд хвостовик оказывается очень полезной деталью.

Интересную особенность выявили исследователи, когда «продували» седельный тягач Freightliner Century Class S/T, укомплектованный самыми лучшими с точки зрения аэродинамики зеркалами заднего вида. Разница в расходе топлива у грузовика с зеркалами и без них составила целых 6%!

То ли канадцы из Laydon Composites, Ltd. внимательно изучали отчеты американских исследований, то ли сами додумались, но на своем небольшом предприятии они развернули производство и сегодня активно выпускают эти самые стекловолоконные и термопластиковые обтекатели, стабилизаторы и юбки по своим, оригинальным чертежам. Эти компоненты делают из легких, но прочных неметаллических материалов (стекловолокно и термопластик), а крепления для них изготавливают из нержавеющей стали. Их можно быстро смонтировать на любые тягачи и полуприцепы. Такие навесные элементы весят немного, а значит, незначительно сокращают полезную нагрузку грузовика. К тому же они не боятся атмосферных осадков и могут успешно работать при неблагоприятных погодных условиях. Формы всех изделий Laydon Composites были просчитаны на компьютерах для достижения максимального эффекта, испытаны в аэродинамической трубе и запатентованы.

Аэродинамическая «юбка» Freight Wing

Первые экземпляры аэродинамических элементов Laydon испытаны в реальных условиях эксплуатации на трейлерах. Автоперевозчики остались довольны: сэкономили топлива примерно 10,9%! Кому такое может не понравиться?

Тесты с настоящим 16-метровым полуприцепом, укомплектованным юбками Laydon, по заказу канадцев ученые провели в большой аэродинамической трубе. В их отчетах отмечено 6%-ное снижение расхода топлива. Также исследование трейлера с аэродинамическими элементами и шинами Goodyear по программе SAE Type III провели на своем испытательном полигоне специалисты компании Goodyear. По их данным, сокращение расхода у протестированного трейлера составило 6,3%. Помимо этого, в общем-то, ожидаемого результата они обнаружили дополнительный эффект: колеса полуприцепа под колесными аэродинамическими колпаками были на 10 °С холодней, чем на контрольных трейлерах. Следовательно, защищенные от прямого попадания солнечных лучей шины прослужат дольше.

Сегодня уже более двух тысяч трейлеров, оснащенных аэродинамическими элементами Laydon, успешно работают на дорогах Северной Америки и приносят их владельцам заметный доход. Остается только выразить пожелание, чтобы эти нехитрые аэродинамические «довески» для автопоездов больше производили и продавали в России и они были бы доступней.