Καθετη δυναμη ειναι η δυναμη που δημιουργειται απο την επιδραση του αερα πανω στο αυτοκινητο εκτος της αντιστασης και της τριβης, λεγεται αλλιως και ανωση. Στην πραξη η πιεση του αρερα πανω στο αμαξωμα η σε πτερυγια αναλυεται σε 2 συνιστωσες. Η καθετη συνιστωσα ειναι η ανωση, η αλλιως η καθετη δυναμη, η παραλληλη συνιστωσα ειναι η αντισταση του αερα.
Η καλυτερη αεροδυναμικη ενος αυτοκινητου συνιστα την μειωση της αντιστασης του αερα και της ανωσης.
Η καθετη δυναμη στα καθημερινα μας αυτοκινητα δεν ειναι τοσο σημαντικη διοτι δεν επιτυγχανουμε υψηλες ταχυτητες και σοβαρες επιταχυνσεις. Παρολα αυτα η απαραιτητη καθετη δυναμη εχει προβλευθει απο τον κατασκευαστη και με βαση το τι καθετη δυναμη θελουν, και παραλληλα να εχουν και λιγοτερες αντιστασεις, εχουν προσαρμοσει το αμαξωμα.
Ο υπολογισμος και η προσαρμογη της καθετης δυναμης αναλογα με τις συνθηκες ειναι αναγκαιο να γινουν για αυτοκινητα αγωνων ταχυτητας και σπορ επιδοσεων γενικα. Η καθετη δυναμη που πρεπει καθε αυτοκινητο να πετυχει εξαρταται απο την ταχυτητα που ειναι σχεδιασμενο να πετυχαινει καθως και το βαρος του.
Γιατι χρειαζεται λοιπον η καθετη δυναμη?
Ενα αυτοκινητο για να εχει οσο το δυνατον χαμηλοτερη καταναλωση καυσιμου και να μπορει να πετυχαινει πολυ καλες επιδοσεις (τελικη ταχυτητα και επιταχυνση), πρεπει να μειωθουν οσο το δυνατον περισσοτερο οι αντιστασεις. Η βασικοτερη αντισταση ειναι η αδρανεια του. Αρα πρεπει τα αυτοκινητα εκτος απο "δυνατα" να εχουν και μικρη μαζα.
Οταν ομως πετυχουμε το χαμηλο βαρος ερχομαστε αντιμετωποι με το "κρατημα" του στις στροφες, στα φρεναρισματα και γενικα στην συμπεριφορα του. Το κρατημα ειναι το στοιχειο που φροντιζει το αυτοκινητο να μην γλιστρησει στις στροφες και εχει να κανει κυριως με το πισω μερος του αυτοκινητου που ειναι και το πιο ελαφρυ αφου στο μπροστινο βρισκεται ο κινητηρας και ο οδηγος.
Μια αλλη πολυ σημαντικη αντισταση ειναι επισης και η αντισταση του αερα. Γι αυτο το λογο τα σπορ αυτοκινητα γινονται πιο χαμηλα, με "κοφτα" μερη στο μπροστινο και πισω μερος και με διαφορες διαμορφωσεις στα πλαινα (ειδικα στην φορμουλα 1). Αυτο εχει να κανει με την μειωση της μετωπικης επιφανειας του οχηματος, η οποια ταυτοχρονα μειωνει και την αντισταση.
Και εδω ερχονται οι αεροτομες. Οπως ειπαμε και πιο πανω η μειωση του βαρους εχει επιπτωσεις στην σταθεροτητα και στο κρατημα του αυτοκινητου. Ενα ελαφρυ αυτοκινητο εχει περισσοτερο κινδυνο να σε μια στροφη να γλιστρησει και να βγει εκτος δρομου (με δυσαρεστες πολλες φορες συνεπειες). Γι αυτο το λογο σε διαφορα σημεια του αυτοκινητου τοποθετουνται καποια αεροδυναμικα εξαρτηματα (αεροτομες). Η αεροτομη εχει σκοπο να δημιουργησει την απαραιτητη καθετη δυναμη (με αρνητικη ανωση) για να "κολλησει" το οχημα στο εδαφος και να δημιουργηθει η απαραιτητη τριβη αναμεσα στο ελαστικο και στο δρομο ωστε το οχημα να μην γλιστρησει. Στα αυτοκινητα υψηλων επιδοσεων τοποθετειται μια στο μπροστα μερος, ενας διαχυτης στο κατω μερος και μια στο πισω μερος τους. Επισης αυξηση της καθετης δυναμης γινεται και με την κλιση μπροστα μερους του οχηματος ως προς το πισω. Ειναι επισης σημαντικο ο χωρος κατω απο το οχημα να ειναι μικρος (να ειναι χαμηλωμενο το αυτοκινητο δηλαδη), επειδη μειωνοντας τον χωρο που περναει μια ποσοτητα αερα μειωνεται η πιεση του (ενω αυξανεται η ταχυτητα του) και "βεντουζωνει" στο εδαφος το οχημα (απο τον νομο του bernuli). Γι αυτο το λογο ο διαχυτης ειναι, ισως, το σημαντικοτερο κομματι ενος αεροδυναμικου πακετου καθως δημιουργει, περιπου, το 40% της απαιτουμενης καθετης δυναμης.
Οριστε μια εξομοιωση σε υπολογιστη
Η μπροστινη αεροτομη που δημιουργει το 25% της καθετης δυναμης
Η πισω αεροτομη
O διαχυτης
Η αυξηση της καθετης δυναμης δημιουργειται απο την κλιση των πτερυγιων της αεροτομης. Oμως αυτη η δυναμη δεν πρεπει να ειναι υπερβολικα μεγαλη γιατι ετσι αυξανεται η αντισταση του αερα και υστερει τελικα το αυτοκινητο σε τελικη ταχυτητα. Αυτος ειναι ο λογος που στην φορμουλα 1 βλεπουμε πολυ συχνα αλλαγες στα αεροδυναμικα πακετα των μονοθεσιων αναλογα με τις πιστες. Ενα αυτοκινητο πρεπει να προσαρμοζεται καταλληλα. Αν η πιστα εχει μεγαλες ευθειες και η τελικη ταχυτητα ειναι πιο σημαντικη απο την ταχυτητα διελευσης μια στροφης τοτε η ρυθμισεις των πτερυγιων πρεπει να ειναι ετσι ωστε να δημιουργουν μικρη καθετη δυναμη, ενω αν υπαρχουν πολλες στροφες το αντιθετο.
Φυσικα επακολουθα.
Οταν κατα τη διαρκεια ενoς αγωνα ο οδηγος παει να προσπερασει ενα αλλο αυτοκινητο τοτε πρεπει να προσεχει τα εξης:
Κατα την προσπεραση σε ευθεια πρεπει να φτασει οσο κοντα μπορει ΠΙΣΩ απο τον προπορευομενο οχημα για να εκμεταλευτει την ελλειψη αντιστασης που θα δημιουργηθει απο την μικρη πιεση του αερα λογω των αεροτομων του μπροστινου οχηματος. Ετσι θα καταφερει να πετυχει γρηγοροτερα μεγαλυτερη ταχυτητα. Πρεπει ομως να προσεξει οτι κατα την αλλαγη γραμμης για το προσπερασμα η αποτομη αλλαγη της πιεσης του αερα θα αποσταθεροποιησει το αυτοκινητο-μονοθεσιο του.
Κατα την προσπεραση σε στροφη ειτε αυτη γινει ειτε τελικα οχι, πρεπει ο οδηγος-πιλοτος να γνωριζει οτι το αυτοκινητο-μονοθεσιο του θα ειναι πολυ ασταθες λογο της ελειψης καθετης δυναμης στις αεροτομες με συνεπεια να δημιουργειται υπερστροφη και υποστροφη.
Για περισσοτερες πληροφοριες περι αεροδυναμικης http://www.f1live.gr/texnika-themata/aerodunamiki
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου