Повітряний опір автомобіля, опір коченню, витрата, ефективність, математика - зубри
“Допоможіть, моя модель стала легшою на 100 кілограмів. Що це означає?"
"Допоможіть, у моєї машини кращий показник CW, що мені це приносить?"
"Допоможіть, як часто я можу розганятися від 0 до 100, поки бак не спорожнить?"
Ви можете задати собі всі ці питання теоретично і знизати плечима. Або вам цікаво, як обіцянки виробника про меншу вагу та менший опір повітря вплинуть на споживання. Реально і теоретично, коли ви чуєте, як говорить PR. Я зробив це для себе і передаю свої результати на цьому етапі. Мене передусім турбувало почуття стосунків. Іншими словами, на скільки процентних пунктів щось покращується, якщо я це оптимізую. Тут аеродинамічні та масові ефекти були на перший план.
Невелике попередження: насправді це була більше робота для мене та мого власного розуміння. Тому я приділяв порівняно мало уваги малюванню графіків, готових для вас і готових до подачі. Цікаво, чи можу я навіть красиво намалювати схеми. За збільшення витрат, але мені це не варто. Якщо ви імітуєте зараз, ви маєте на увазі себе. Власне, я поділяю все це більше випадково, бо таким я є. Але не живописець. Ми крутимося по колу. Якщо ви серйозно зацікавлені, ви знайдете всі важливі посилання нижче та дані у вигляді таблиці Excel для онлайн-завантаження.
Почнемо з легкої вправи:
Як часто я можу розігнати свою машину від 0 до 100 і використати скільки літрів?
Перша часткова відповідь: Ви можете прискорювати, поки не станете чорним або бак не порожній. Чудово! Це веде нас далі далі. Серйозно: на автомобілі вагою 1000 кілограмів ви будете використовувати приблизно 0,035 літра, поки не досягнете 100 км/год. Якщо ви їдете на машині, яка вдвічі важча і важить 2000 кілограмів, ви будете використовувати 0,07 літра. Таким чином, ви можете прискорити в 28 разів легший автомобіль, поки не витратите 1 літр. А з важкою машиною? Точно, в 14 разів. І якщо ви прискорили 1419x або 710x, по-перше, це дуже пізно, по-друге, сусіди визнали вас божевільним, а по-третє, ви раді, що спалили 50 літрів. Який сенс прискорювати 1400 разів без потреби? Звідки я маю знати?
У місті під більш реалістичними аспектами? На стартовому світлофорі зі швидкістю до 50 км/год ви витратите 0,0088 літра на світло та 0,0176 літра на важкий автомобіль. Це означає: Ви можете запустити майже 6000 разів із запальничкою швидкості на світлофорі та реактивним літаком до 50 згідно з правилами, поки ці 50 літрів вже не повернуться в бак. Якщо ви упакуєте свою машину в 100 кілограмів покупок, ви зможете розігнатися приблизно в 500 разів менше, поки 50 літрів не розчиниться в CO2.
Ось оглядова таблиця:
Для математиків серед вас:
Як енергетичну цінність для бензину я встановив значення 31 290 кДж/л або 8,7 кВт-год/л. Я припустив, що ефективність усієї приводної технології становить 35%. Відповідно, ефективна енергетична цінність палива зменшується до 10 952 кДж/л. Щоб розрахувати необхідну кількість енергії, я відкрив простий розрахунок «Кінетична енергія = 1/2 маси в кг (1000) * кінцева швидкість ^ 2 (27,78 м/с)». Результат у кілоджоулях (386), поділений на ефективну енергетичну цінність бензину (10 952 кДж/л). Будь-який опір тертя поза транспортного засобу вважається рівним нулю.
Висновок:
Якщо ви багато прискорюєте, ви споживаєте більше. О! А якщо ви їдете на більш важкому транспортному засобі, вам доведеться витратити більше енергії, щоб наблизити транспортний засіб до швидкості. Що! Тож пам’ятайте себе як важливий фактор споживання: маса, маса, маса! Переходимо до наступної гри:
Що приносить більше, менше маси або менше опору повітря?
Емоційно ми б зараз сказали, що економія ваги на автомобілях значно зменшує споживання. Це трохи опору повітря все одно насос-насос. Прямий удар! Якщо ви обмежите свій автомобіль до 50 км/год і виберете всі передачі, крім перших двох, ви зможете добре жити, дотримуючись дієти на транспорті. Бідний за масою, економічніший у споживанні, багатий часом.
Що ми можемо підозрювати і знати, це коли ми дивом звернули увагу на фізику і шалено закохалися в чудеса динаміки рідини: Зі збільшенням швидкості автомобіля значення маси і, отже, будь-яка економія ваги різко зменшується. Ніхто інший не повинен соромитися, навіть математики бояться механіки рідини!
Що це означає для нас на практиці: Можливо, продавець автомобілів хоче переконати вас аргументом, що новий автомобіль втратив 100 кілограмів маси. І, таким чином, споживання в підвалі бензину зменшується. Здивував його переконливо: "Як це працює при постійних поїздах по автостраді з 160?". За допомогою цієї тактики залякування ви можете виграти той чи інший відсоток знижки.
Запам’ятайте одну річ для цього: Приблизно з 80 км/год опір повітря відіграє все більшу роль. Приблизно до 80 км/год вага автомобіля відіграє більшу роль. Це дуже приблизне керівництво. Тож ми не говоримо про 79,81 чи 81,23. Це також може становити 60 або 90, залежно від обладнання автомобіля, конструктивних особливостей та інших хитрощів.
Якщо ви хочете точно знати?
Давайте сідаємо в транспортний засіб X. Важить 1500 кіло. Значення CW становить 0,3. Зловісний, але спочатку неактуальний. Зараз ви рухаєтеся зі швидкістю 10 км/год. Зараз так званий "опір коченню" (який по суті залежить від ваги) становить 98%. А опір повітря? Не застосовується? 2%! Правильно! Чудово, біжить повільно. Ви розганяєте машину в місті до 50 км/год. Зараз опір коченню становить 70%. Опір повітря збільшився до 30%. Ви їдете федеральною трасою, а на спідометрі 100? Зараз опір коченню повністю здається і показує 37%. Продовжуйте рух по автостраді, а температура - 160: Опір коченню - 19%. Опір повітря становить 81%. Це буде момент, коли вам доведеться ще раз запитати продавця: "Якби ми були зараз під водою, чи все ще вага відіграє роль у швидкості?".
Ось три діаграми.
На діаграмі 1 показано збільшення ефективності із зниженням ваги на -5%/- 10% та - опором повітря - 5%/- 10% залежно від швидкості. Там мова йде лише про сили, які діють на транспортний засіб. Опір коченню. І опір повітря. Виражається в ньютонах. Повідомлення: Якщо ви хочете їздити по місту, подбайте про легкі транспортні засоби. Якщо ви хочете їхати сільськими дорогами та шосе, придбайте транспортний засіб з низьким опором повітря.
Діаграма 2 показує "трюк" на BMW X3. Один - комерційна модель, вага якої я зменшив на 100 кілограмів, а значення CW на 10%. Потім я розглядаю розраховані значення споживання на основі фізичної моделі (не на основі реальних рівнів споживання, яких не знаю ні я, ні треті сторони). Тут також знову показано, що менша вага більше не грає головної ролі в певних діапазонах швидкостей. Що насправді суперечить X3 в цьому сенсі: транспортний засіб з великим, широким переднім колесом, великою вагою та поганими значеннями CW. Старший брат X5 лише погіршує ситуацію. Якщо говорити про X5 ...
Діаграма 3, я розумію підло: Це показує, що BMW 7-ї серії перевершує BMW X3 та BMW X5 з точки зору кочення та опору повітря майже у всіх діапазонах швидкості. серйозно? Серія 7 перевершує два позашляховики? Так говорить фізика.
Діаграма 2: BMW X3, "не налаштований" проти -100 кг проти -10% CW
Діаграма 3: BMW X3 проти X5 проти 7 серії
Той, що має додаткову вагу, прикріплену як стіл (наприклад, BMW X3)
Нагадаємо, ми говоримо про ефективність, споживання, стійкість та секрети рекламних оголошень виробників, коли вони знову говорять про NEDC, вагу та економію. Ми не говоримо про ціну, комфорт подорожей, бренд, комфорт їзди, об’єм багажника та інші тисячі факторів, які важливі для покупців.
Загальне для "математиків"
Ви можете завантажити таблицю Excel в Інтернеті. Всі основні значення для розрахунку опору коченню, опору повітря та витрати зберігаються у відповідних робочих аркушах. Решта - проста математика. Я також опустив обчислення значень прискорення як третього коефіцієнта сили (лише, як вже було пояснено вище, шляхом обчислення кінетичної енергії), а також нахилів автомобіля за вітром, нахилів, розподілу навантаження на вісь, коефіцієнтів маси та моментів інерції. Це повинні робити комп'ютери-симулятори.
Що ми сьогодні дізналися?
Покращена аеродинаміка так само важлива для автомобіля, як економія ваги. Точка. Однак аеродинаміка стає все більш важливою на більш високих швидкостях. Чим повільніше він стає, тим важливішим стає вага.
Нарешті, чудова схема ваших навичок
Якщо у вас напружена стопа, всі заходи, вжиті виробником, марні. Менше перетягування. Менша вага. Усі досягнення ефективності будуть втрачені, якщо качка не вміє плавати. Засіб? Ніжніше водіння. Або? Самостійні машини за кілька років;)
І якщо вам все ще недостатньо розворушити інженерний пил:
- Вікіпедія рушійний опір
- Приводи автотранспортних засобів 2 - Вимоги до енергії автомобільного транспорту (.pdf) -Dr.-Ing. Клаус Герцог
- Легка конструкція в приводі (Google Books, 1996) - Герман Еттінг
- Основи транспортних технологій I та II (.pdf), Marcel Rev fi
- Енергозберігаюча їзда (.pdf) професором доктором-інж. Ганс-Петер Рабль та дипло-інж. (FH) Ігор Макаренко, Двигуни внутрішнього згоряння та лабораторія контролю викидів, Університет прикладних наук, Регенсбург, Науковий центр Штраубінг, 8 грудня 2008 р.
Блогер з 2003 року. Технологічний, допитливий, зацікавлений у технічних змінах часу, прихильник і скептик щодо віри в прогрес. Послідовність моїх колишніх блогів: MEX-Blog 2003-2005 (діловий блог), WoW-Blog 2005-2009 (ігровий блог), 321Blog 2007 (eBay), BasicThinking 2003-2009 (Tech & Startups). Активні блоги: RobertBasic.de з 2009 року та Buzzriders.com з 2011 року.
6 коментарів
[...] імітатор Тесла-S, він знав би зв’язок між збільшенням опору повітря зі збільшенням швидкостей. Двигун повинен використовувати все більше і більше енергії для подолання тиску повітря. Поки він [...]
[…] Немає потреби в новій темі на тему ваги тощо, Інтернет наповнений інформацією. Особливі зусилля були спрямовані на це: Автомобілі: опір повітря, опір коченню, витрата, ефективність, математика | Buzzriders https://www.buzzriders.com/…/ […]
[…] Автомобілі: опір повітря, опір коченню, витрата, ефективність, математика | Buzzriders https://www.buzzriders.com/…/ […]
[…] Однак це стосується подорожей по пересічених регіонах, де маса транспортного засобу стає другорядною. Тоді споживання значно зростає. Якщо транспортний засіб рухається по місту, важлива маса, яку потрібно прискорити. Це [...]
[...] якщо вам подобаються конкретні цифри, ви можете прочитати хорошу статтю Роберта Басича, в якій вплив ваги автомобіля та опору повітря також показано на прикладах [...]
[...] якщо ви не просто об’їжджаєте 30 зону, вага відносно не має значення. Автомобілі: Опір повітря, опір коченню, витрата, ефективність, математика - Канони __________________ J11, [...]