Puutavara-ajoneuvoyhdistelmän aerodynamiikka ja polttoaineenkulutus puu76

30.09.2016 14.38
scania_ajon.saato_-koskinen.pngAjoneuvon liikettä vastustavat voimat, jotka ovat vierintävastus, ilmanvastus sekä ajoneuvon ollessa ylämäessä nousuvastus. Myötämäessä nousuvastus on luonnollisesti negatiivinen ja silloin ko. voima vaikuttaa liikettä myötäävästi. Onhan tunnettua, kuinka herkästi täysipainoinen yhdistelmä ”haistaa” ylämäet. Mutta myös vastaavasti alamäissä auto yrittää karata käsistä ja sitä saa todella jarruttaa, jotta nopeus pysyisi sallituissa lukemissa.

Jos tarkastellaan liikkumista mäettömällä tiellä, vastusvoimat muodostuvat vain vierintä- ja ilmanvastuksista. Jos massa on 60 tonnia ja nopeus 80 km/h, tavanomaisella umpikoriyhdistelmällä vierintävastuksen osuus on 60 ... 70 % kulkuvastuksista, joten ilmanvastuksen osuudeksi jää vain noin kolmannes. Tämä lienee syy, miksi ajoneuvon ilmanvastukseen ja yleensä aerodynamiikkaan on kiinnitetty aika vähän huomiota.

1346308326335_1_thumb.jpgIlmanvastuksen määrittämisperusteenahan on patopaine ajoneuvon otsapintaa vasten. Patopaine määräytyy ilman tiheyden ja nopeuden neliön perusteella, ja kun paine kerrotaan pinta-alalla saadaan voima. Vertailupinta-alana käytetään otsapintaa, joka on kohtisuoralle ja pystysuoralle tasolle projisioitu pinta-ala, mutta todellisuudessa kolmiulotteisessa ajoneuvossa on muitakin pintoja, joita vastaan patopaine kohdistuu. Nämä otetaan huomioon kappaleen muodosta johtuvalla korjauskertoimella, josta yleensä käytetään symbolia Cd (tai Cw) ja jonka avulla otsapinta korjataan vastaamaan kaikkia vastustavia pintoja. Niinpä ilmanvastusvoima kokonaisuudessaan voidaan esittää seuraavan yhtälön avulla:

     Fair = .5 Da Cd Af v2

      missä:

      Fair = ilmanvastusvoima [N]

      Da   = ilman tiheys [kg/m3]

      v     = nopeus [m/s]

   Af  = otsapinta-ala [m2]

     Cd  =  muodosta johtuva korjauskerroin

Linja-autoissa alkaa olla huippumuotoilu , mutta kuorma-autoyhdistelmät vasta heräilemässä.

Tyypillisen suomalaisen 4.2 m korkean yhdistelmän otsapinta-ala on likimäärin 9.5 m2, mutta sen sijaan muotokerroin Cd voi vaihdella huomattavissa rajoissa, mikä riippuu ajoneuvon kuormatilatyypistä ja –rakenteesta. Linja-autoilla on parhaimmillaan päästy arvoon noin 0.3, kun taas kuorma-auton ja varsinaisen perävaunun yhdistelmillä arvoon noin  0.8. Mikäli kuormatila on avoin, on eroa myös tyhjän ja kuormatun ajoneuvon välillä. Tällöinhän kuorma itsessään lisää usein otsapintaa, mutta se voi vaikuttaa myös varsinaiseen muotokertoimeen.

Puutavarayhdistelmän aeroarvot huonoimmat sekä kuormalla , että tyhjänäajossa.

kiinnike_briab.jpgEräs selvimmistä esimerkkitapauksista on puutavarayhdistelmä. Kun sitä tarkastellaan kuormaamattomana kohtisuoraan edestä päin, sen otsapinta-ala on noin 6.5 m2. Esimerkiksi kuvassa pankot jäävät toistensa varjoon, mutta ne sijaitsevat peräkkäin kuitenkin jo sellaisin etäisyyksin, että jokainen niistä vastustaa erikseen auton kulkua. Toisin sanoen ne toimivat kuten haravan piikit. Pelkkien pankkojen otsapinta-ala yhteensä saattaa helposti olla kaksinkertainenkin hytin otsapintaan verrattuna, ja tällöinhän jo näistä muodostuva yhteispinta-ala on 18 ...19 m2. Puutavarayhdistelmässä on lisäksi huomattava määrä kaikenlaisia ”risukoita” (ohjaamosuoja, rungon poikkipalkit, letkut, putket, takavalojen kiinnitysvarret, lokasuojat, sekalaiset ulokkeet jne.), jotka omalla vähäisellä osuudellaan aiheuttavat lisävastusta. Näiden vaikutus korostuu erityisesti ajettaessa tyhjänä, jota puutavarakuljetuksissa muodostaa vähintään 50 %.

Muotoiluissa paljon korjattavaa.

Ajettaessa tyhjänä pankot pitäisi voida xxl_nousiainen_tankkaus.jpgkaataa, mutta tällaisiin ratkaisuihin ei ainakaan vielä toistaiseksi ole menty. Syynä on varmaankin kustannusten lisäys rakenteiden monimutkaistuessa. Sen sijaan pankkojen muotoilun vaikutusta ilmanvastuskertoimeen on selvitetty jo 1980-luvun puolivälissä

Tulokset jo tuolloin olivat varsin selkeät. Tyhjänä ajettaessa Cd-arvo vaihteli välillä 1.5 ... 2.4. Kuormattuna ajettaessa ero ei enää ollut merkittävä. Tuolloin Cd-arvon suuruusluokka oli 1.2 ... 1.3. Kuitenkin tässäkin on parantamisen varaa, koska muunlaisilla kuormatilarakenteilla on parhaimmillaan päästy arvoon 0.8.

Tyhjänäajo pahin myös likakuorman keräämisessä.

Kun otetaan huomioon edellä mainitut tulokset, on ilmeisen selvää, että puutavarayhdistelmillä tyhjänä ajettaessa aerodynamiikan merkitys korostuu. Auton kulku tuntuu varsin ”tahmealta” eivätkä myötämäetkään anna lisää vauhtia, koska massaa ei ole tuolloin riittävästi painamassa. Polttoaineenkulutus saattaa olla lähes yhtä suuri kuin kuormattunakin. Tämän ovat osoittaneet niin lukuisat mittaukset kuin teoreettiset tietokonesimuloinnitkin.

Hyttimuotoilussa hyvää varusteet huonoja.

en_trave.jpgAjoneuvojen sekä niiden päällirakenteiden ja varusteiden valmistajat eivät ole tähän mennessä valitettavasti kiinnittäneet riittävästi huomiota kaikkeen kokonaisuuteen, millä tässä yhteydessä tarkoitetaan puutavaran kuljetukseen tarkoitettua kokonaista ajoneuvoyhdistelmää. Ilmeisestikin jokainen taho on kokenut tärkeänä vain oman osuutensa sekä sen markkinoinnin.

Tutkimustuloksia on, kiinnostus vähäistä

Kulkuvastuskertoimet voidaan varsin tehokkaasti määrittää vierintäkokeiden avulla. Edellytys on, että tiedot käytetystä ajasta, edetystä matkasta sekä hetkellisestä nopeudesta mitataan ja kerätään riittävän tiheällä esimerkiksi yhden sekunnin aikavälillä. Tulosten käsittely ja analysointi tapahtuu tähän tarkoitukseen kehitetyllä ohjelmistolla.

Polttoainesäästömahdollisuudet suuria.

doli_koskinen_ja_jokela.jpgEri vastuskertoimien vaikutusta polttoaineenkulutukseen voidaan luonnollisestikin mitata, mutta koska mittaukset ovat varsin työläitä, ne voidaan rajoittaa minimiinsä. Sen sijaan vaikutusta polttoaineenkulutukseen sekunti sekunnilta ja/tai metri metriltä kuten myös moniin muihinkin tekijöihin voidaan selvittää tehokkaasti tietokonesimuloinnilla. Edellytyksenä ovat moottorikartat polttoaineenkulutuksesta (ns. simpukkadiagrammit) sekä mahdollisista päästöistä. Järjestelmään rakennetaan ja kuvataan moottorin ympärille ajoneuvo teknisine tietoineen voimansiirtolinjasta, ajovastuksista, massasta, akselilukumäärästä jne. sekä ajettavista teistä pinolta tehtaalle kuten myös ajotapaan vaikuttavista liikenneolosuhteista.

Simuloimalla tarkkoja tuloksia.

Simuloinnin tuloksena saadaan paljon muutakin tietoa ajoneuvon liiketapahtumasta, mutta polttoaineenkulutus sekä päästöt lienevät eräitä tärkeimpiä tällä hetkellä. Ympäristökysymyksethän sellaisinaan lienevät aina ajankohtaisia, mutta eiköhän dieselpolttoaineenkin hinta ole jo riittävän korkea, jotta polttoaineenkulutus sekä sen vähentäminen kiinnostaisivat eri tahoja?

Olavi H. Koskinen

DI, yli-insinööri

28.03.2024 11.00Bensiinin keskihintojen nousu kiihtyi maaliskuussa 2024
28.03.2024 8.00Metsäalan kannattaa kohdata luontovaikuttajat ennakkoluulottomasti
27.03.2024 10.30Ranuasta kaavaillaan yli 120 tuulivoimalan tuulivoimapuistoa
26.03.2024 11.00Henry Äyräväinen nimitetty Nisula Forestin aluemyyntipäälliköksi
26.03.2024 10.00Markus Ritala nimitetty Sajas Groupin toimitusjohtajaksi
26.03.2024 9.00Kymmenen miljoonan tutkimushankkeessa kehitetään liikkuvien työkoneiden ja ihmisten yhteistoimintaa
26.03.2024 8.00Valmet toimittaa Valmet DNA -automaatiojärjestelmän Lostockin jätteenpolttolaitokselle Northwichiin Isoon-Britanniaan
25.03.2024 12.00Pohjoinen Teollisuus -suurtapahtuma on tiukasti teollisuuden ajan hermoilla
25.03.2024 11.45Päivittynyt Vito-mallisto on saatavana sekä taka- että nelivetoisina
25.03.2024 10.10Suomen metsäkeskuksen tulevaisuuskatsauksen mukaan metsähakkeelle riittää kysyntää jatkossakin
25.03.2024 10.00Ajokortin ulkoasu uudistuu vastaamaan nykyaikaisia turvavaatimuksia
25.03.2024 9.13Ensimmäinen julkinen latausdemonstraatio yli 700 kW:n ja 1 000 A:n teholla sähköauton kanssa
25.03.2024 9.11Metsästäjäliitto: Mökkiläisten apua kaivataan vieraspetotalkoisiin
24.03.2024 16.00AMMATTILEHTI KOEAJAA: Iveco Daily 35S16A8V Hi-Matic - Perus Daily
23.03.2024 12.00Oripään Hakepalvelu Oy: Lisää haketustehoa kasvavaan kysyntään
22.03.2024 23.11KATSO 22.3. LÄHETYS VILLISTÄ LÄNNESTÄ TURUSTA! Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
22.03.2024 9.00SKAL: Kuljetukset turvattava
22.03.2024 8.00Metsä Group ja ANDRITZ rakentavat koetehtaan uusien ligniinituotteiden kehittämiseksi
21.03.2024 18.00Terät ratkaisevassa roolissa bioenergiakoneiden tuottavuudessa
21.03.2024 12.33Komatsu XT-voimansiirto saatavilla nyt myös 875-kuormatraktoriin
21.03.2024 12.11SSAB tuo markkinoille maailman ensimmäisen päästöttömän teräsjauheen
21.03.2024 11.01Metsä Board vetäytyy Kaskisten taivekartonkitehdashankkeesta
21.03.2024 11.00MAN: Linja-autojen myynti vahvassa kasvussa
21.03.2024 9.00Metsä Group ilmoittaa vähentävänsä fossiilisten kemikaalien käyttöä puunkorjuussa
20.03.2024 17.10Vientiteollisuuden puheenjohtajat: SAK:n toiminta ei palvele Suomen ja suomalaisten etua - "Neuvotteluissa sovitun työrauhan merkitys näyttää olevan hyvin pieni"
20.03.2024 15.22Metsänomistajien tyytyväisyys puukauppaan nousussa
20.03.2024 13.22John Deere Forestryn asiakastuki vahvistuu Pohjois-Suomessa
20.03.2024 12.00Metsätalouden vesistö- ja ilmastopäästöjä voidaan hillitä välttämällä avohakkuita ja niihin liittyviä ojitustoimia
20.03.2024 10.35Pääsiäispupun perimä avattu - käpälänjäljet johtavat Liperiin
20.03.2024 9.00Polaris esittelee uusia mielenkiintoisia moottorikelkkamalleja
19.03.2024 18.15Metsäkoneketjujen teroituspalvelua suurella volyymilla ja korkealla laadulla
19.03.2024 9.29Atlas Copco tuo markkinoille kaksinopeuksisen kompressorin teollisuuskäyttöön
19.03.2024 9.20Konecranesin teollisuusnosturimallisto laajenee
19.03.2024 9.00Uudet Renault Trucks T- ja C-sarjat koeajokiertueelle
19.03.2024 8.33Luke: Vapaa-ajankalastajien suhtautuminen kuhan alamitan nostoon on valtaosin positiivista
18.03.2024 14.00Erno Tuomilahti vuokraus- ja vaihtoautomyyjäksi MAN Center Espooseen
18.03.2024 11.00Volvo saa 100 sähkökuorma-auton tilauksen DFDS:ltä
18.03.2024 8.00Kiinteiden puupolttoaineiden kulutus väheni lämpö- ja voimalaitoksissa vuonna 2023 - metsähakkeen poltto edelleen kasvussa
17.03.2024 15.00Superpuolikkaat tuo tehokkuutta kierrätykseen
16.03.2024 16.00Korjuuyrittäjät investoivat kalustoon haastavista ajoista huolimatta
15.03.2024 20.00KATSO 15.3. LÄHETYS! Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
15.03.2024 19.00Vuokrakoneilla tehokkuutta kierrätysprosesseihin
15.03.2024 9.17Valkohäntäpeurakanta laskee suunnitellusti - Kannan pieneneminen on metsästäjien pitkäjänteisen työn tulosta
15.03.2024 9.02Tiguanin lataushybridien myynti alkaa
14.03.2024 15.13Volvo Finland Ab muuttaa organisaatiotaan - Manninen palaa Volvolle
14.03.2024 13.13Renault Trucksilla vahva vuosi takana - uusien autojen toimitukset kasvoivat liki viidenneksellä
14.03.2024 13.13Ruotsalaisvalmistajan raskaiden perävaunujen Trako-vetoaisoissa havaittu merkittäviä puutteita
14.03.2024 9.00MAN jatkaa itsenäisesti kulkevien kuorma-autojen kehittämistä
13.03.2024 17.00Nordic Traction Group ilmoittaa strategisesta aikeestaan siirtää telatuotanto Skotlannista Suomeen
12.03.2024 18.00Puutavaterminaalissa operoitaessa luotettavuus ja tehokkuus ratkaisee
12.03.2024 14.45MEP Elsi Katainen: Jättirekkojen rajat ylittävä liikenne sinetöitiin parlamentin kantaan
12.03.2024 13.20Kartonkitehtaan sivuvirrat viljelijöille hyötykäyttöön
12.03.2024 10.00Uusien autojen verkkokaupan pioneeri vaihtaa nimeä
12.03.2024 8.00Ennallistamisasiantuntijat: Ennallistamisasetus tavoittelee elinympäristöjen tilan parantamista laajasti
11.03.2024 18.00T. ja J. Kivioja Oy: Energia-alan kokonaispalvelua
11.03.2024 11.27Keski-Suomen maanteiden päällysteitä korjataan vuonna 2024 yhteensä 200 km tieosuudella
11.03.2024 11.11Scanian myynti ja tulos kasvoivat merkittävästi vuonna 2023 - Sähköautojen kysyntä vaimeaa
11.03.2024 10.30NDI laajentaa edullisten maatalousrenkaiden valikoimaa
11.03.2024 8.22Metsä Group palkkaa 16-17-vuotiaita kesätöihin
10.03.2024 17.00Katso video kaivukoneiden lumenveiston SM-kisoista Juupajoelta
08.03.2024 20.00KATSO TÄSTÄ 200. LÄHETYS! Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
08.03.2024 11.00Toimitusketjujen viiveet ja tilauskannan oheneminen söivät Keslan tulosta
07.03.2024 13.33Valmet toimittaa uuden keittimen yläerottimen Mönsteråsin sellutehtaalle Ruotsiin
07.03.2024 10.14MacGregorille suuri nosturitilaus VARD-laivanrakennusyhtiöltä kaapelinlaskualusprojektiin
07.03.2024 10.00Valkohäntäpeuroja ja metsäkauriita saaliiksi aiempaa vähemmän
06.03.2024 16.00Allison Transmissionilta uusi täyssähköisen 8,5-tonnin akseli
06.03.2024 9.06Suomessa lähes neljä miljoonaa ajokortillista
06.03.2024 9.00Siltojen korjaustyöt vaikuttavat liikenteeseen tulevana kesänä Vantaalla Kehä III:n ja Lahdenväylän liittymässä
06.03.2024 8.50Vianor uusiin tiloihin Seinäjoella
05.03.2024 10.10Valmet Automotiven vuosikatsaus 2023: Positiivinen liiketulos haastavassa markkinassa
05.03.2024 10.00Nauvo-Korppoon ja Vartsalan lauttaliikenteeseen luvassa parannuksia kesäkuusta alkaen
05.03.2024 9.00EU:n ennallistamisasetus on hyväksytty Euroopan parlamentissa - ajankohtaiswebinaari pureutuu asetuksen toteutukseen ja etenemiseen
04.03.2024 17.00Magni-kurottajat tekevät uuden maahantuojan voimin paluun Suomen markkinoille
04.03.2024 12.00AVS-Yhtiöt Oy siirtyy Beijer Tech:n omistukseen
04.03.2024 8.30Kaivinkoneiden lumenveiston SM-tittelit 2024 ratkaistaan ensi lauantaina 9.3. Juupajoella - lähde mukaan hienoon koko perheen tapahtumaan
04.03.2024 7.50Tilasto: Ennätysmäärä uusia yhteismetsiä perustettiin viime vuonna
03.03.2024 15.00Optimaalisella kuljetuskalustolla päästään parhaaseen tulokseen puunajossa
03.03.2024 10.00Suomen ajoneuvokanta kasvoi vuonna 2023
02.03.2024 12.10Uusi ympäristöystävällinen teräketjun voiteluaine vakuuttaa ominaisuuksillaan
01.03.2024 19.00KATSO TÄSTÄ 1.3. LÄHETYS! Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
01.03.2024 8.49Metsähallitus avaa tontinluovutuskilpailun Kilpisjärvellä matkailuliiketoiminnan edistämiseksi
01.03.2024 8.30Keslan tilinpäätöstiedote: liikevaihto kasvoi, tulos parani
29.02.2024 9.30Kuumat ja kuivat kasvuolosuhteet sekä työvoiman heikko saatavuus puutarhaviljelyn haasteina
29.02.2024 9.20Ratatyöt hidastavat lentoaseman junayhteyksiä pk-seudulla
29.02.2024 9.11Biokaasulaitoksen maanrakennustyöt käynnistyvät Kiuruvedellä
28.02.2024 18.20Korpipojat Oy: Korpimetsien korjuuta luontoa kunnioittaen
28.02.2024 16.09Merikarvian sahan toiminta lakkaa kesäkuussa
28.02.2024 16.00AUTO 2025 palaa maaliskuussa Messukeskuksen ohjelmaan
28.02.2024 8.45MAN valmistautuu raskaan liikenteen sähköistymiseen avaamalla akkukorjaamoiden verkoston Eurooppaan
28.02.2024 8.33Suomen metsäkeskuksen sähköinen asiointipalvelu Metsään.fi uudistuu
27.02.2024 17.00KATSO VIDEO! Dinolift 50 vuotta - Pitkäaikainen yhteistyö Rotatorin kanssa
27.02.2024 13.00Metsätalouden Metka-tukien haku avautuu maaliskuun alussa
27.02.2024 9.17Metsä Group luopuu puunhankintaliiketoiminnoistaan Virossa
26.02.2024 16.44Huippumodernin sahalaitoksen tehokasta tukkien käsittelyä
26.02.2024 16.00Metsä Groupin Kemin biotuotetehtaan vastuullinen logistiikka takaa toimitusvarmuuden asiakkaille
26.02.2024 12.22Suomen Lantakaasu Oy ostaa Nurmon Bioenergian
26.02.2024 12.00Muodostelmaluistelu: Suomenmestaruudet ratkaistu - Junioreissa yllätysvoittaja
26.02.2024 12.00Kansainvälinen nesteiden kuljetusyritys HOYER tilaa 165 DAF XG -vetoautoa
26.02.2024 10.15Renault jo seitsemännen kerran The Car of the Year voittaja
26.02.2024 9.12Täydellisesti uudistunut Dacia Duster ehtii kesäksi Suomeen

Näytä lisää »