Ilmanvastus

Share |
03.03.2018 6:26

Ilmanvastuksella tarkoitetaan kappaleen liikettä vastustavaa voimaa, joka aiheutuu kappaleen pinnan ja ilman välisestä vuorovaikutuksesta.

Pyöreän ja neliskanttisen tolpan ilmanvastusvoimat ovat suuria.
Oikealla muotoilulla tilanne korjaantuu merkittävästi.

 Ilmanvastusvoimien erityyppiset osatekijät puoliperävaunuyhdistelmässä.

Ilmanvastuksella on paljon merkitystä varsinkin suurissa nopeuksissa, koska ilmanvastus kasvaa nopeuden neliössä. Se otetaankin aina huomioon, kun suunnitellaan esimerkiksi lentokoneita, autoja tai ohjuksia. Sellaista kohdetta, jonka suunnittelussa on pyritty ilmanvastuksen minimoimiseen, sanotaan virtaviivaiseksi (muoto, jolla on mahdollisimman vähän ilmanvastusta).

Esimerkiksi kun meteori syöksyy Maan ilmakehään, ilmanvastuksen aiheuttama kuumuus sulattaa tai jopa höyrystää kappaleen. Saman seikan vuoksi avaruussukkulan keulassa, siipien etuosissa ja pohjassa käytetään vahvistettuja hiilipohjaisia lämpötiiliä suojaamaan sukkulan rakenteita kuumuudelta.

Newtonin vastuslaki:

F = ½ s v² A Cv
missä Fv on vastusvoima, s ilman senhetkinen tiheys, v kappaleen senhetkinen nopeus, A kappaleen poikkipinta-ala liikettä kohtisuorassa suunnassa ja Cv niin sanottu muotokerroin, jonka arvo riippuu kappaleen muodosta. Kaava pätee, kun kappaleen nopeus on äänen nopeutta pienempi. Erilaisten kappaleiden aiheuttama ilmanvastus määritellään kokeellisesti tuulitunnelissa.
Puutavarayhdistelmien ilmanvastusvoimia on edullisinta mitata / vertailla  maantieolosuhteissa vierintäkokein ja saatujen tulosten perusteella tietokonesimuloinnein.

Vastuksen komponentit (erityisesti lentokoneessa):

  • kitkavastus johtuu ilman viskooseista ominaisuuksista
  • kappaleen pinnan läheisyydessä on rajakerros (lentokoneella 0,01 mm – muutama millimetri pinnasta ulospäin, maapallon ilmakehässä rajakerrosta on satoja metrejä), jossa virtaus hidastuu s.e. pinnan ja ilman välinen suhteellinen liike loppuu pinnassa
  • niin kauan kuin rajakerros on laminaarinen, kitkavastus on pieni; kun rajakerros irtoaa pinnasta ja muuttuu pyörteiseksi (turbulentti virtaus), se kasvaa
  • transitionopeus riippuu kappaleen koosta, muodosta ja pinnankarheudesta
  • painevastus riippuu kappaleen painejakaumasta kappaleen liikkuessa ilmassa. Kappaleen virtaviivaisuus vähentää painevastusta. Tämän takia muun muassa autojen ja ammusten perää muotoillaan juohevammaksi, jotta peräpainevastus pienenee
  • indusoitunut vastus riippuu siiven nostovoimasta, ja se on ominainen lentokoneille
  • interferenssivastus syntyy eri pintojen yli virtaavien virtausten jälleen yhdistyessä
  • loisvastus syntyy kaikista pienosista, muun muassa radioantenneista, elektroniikan jäähdytysilmanottoaukoista yms.

  Nippukoon ja etäisyyden vaikutus ilmanvastusvoimiin. Ilmanvastusvoimien on helposti puolitettavissa ja optimimuotoilulla on mahdollista pienentää ilmavastusvoimat jipa kolmasosaan .

Ps. Puutavarayhdistelmän ilmanvastusvoimat ovat kuorma-automallistojen suurimmat (huonoimmat) sekä tyhjänä-, että kuormattuna ajossa. Oikealla muotoilulla ja kuorman nippuväleillä kyetään jo nyt pienentämään turhia ilmanvastuksesta aiheutuvia polttoainekuluja jopa 5-15 prosentilla. - Suomessa on vuosien varrella tehty merkittävässä määrin työtä puutavarayhdistelmän varusteitten kehittämiseksi, ja siksi tietotaito on myöskin meillä pisimmällä.

27.05.2018 10:50Raakapuun maantiekuljetusten kehitystyön erikoisnumero jakeluun kesäkuussa.
26.05.2018 4:32Suomen suurin kuormatila - lue koko artikkeli kesäkuun XX- Magazinesta
24.05.2018 23:55Lappiin haetaan alueellista 5+5 -akselisten 84 tonnisten kokeilulupaa
19.05.2018 22:00Terminatormallisto 2018 - markkinoitten kattavin valikoima ja "tilapankkojen" selkeä ykkönen !!!!
19.05.2018 0:13Isojokinen Juuso Rönnholm nimettiin presidentin erityisavustajaksi.
18.05.2018 9:06Kesän 2018 XX-Magazine on nyt valmisteilla - jakelussa kesäkuun alussa.
16.05.2018Pankkorungoissa korkeuserot edelleen suuria !!!
14.05.2018 11:57Haemme 30% polttoainesäästöjä raakapuunkuljetuksiin TR 2020 projektin yhdistelmäparin osalle.
13.05.2018 11:42TR 2020 siirtoautomallin vaihtoehdot.
12.05.2018 21:14Oletusarvio : Millä litroilla 51 tonnia raakapuuta kulkee tienvarsipinosta tehtaalle ???

Siirry arkistoon »