שיקולים בתכנון סעפת יניקה

אהלן,

אני חבר בקבוצת רכב המירוץ BGR-2014, צוות סעפות. אנחנו כרגע מנסים לבצע תכן לסעפת יניקה של הרכב החדש וישנה דילמה לגבי מיקום הסעפת.
מצד אחד, כאשר הסעפת היא עילית- פילטר האוויר הוא מעל ראש הנהג, בסגנון פורמולה 1, הסעפת מקבלת אוויר קר ונקי יותר ומכיוון שהוא מגיע במהירות גבוהה גם נדחס יותר אוויר.

מצד שני, כאשר סעפת היניקה מופנת למטה ואחורה, כניסת האוויר נמצאת ליד המנוע ולא מעל ראש הנהג, מרכז המסה של הרכב יורד, כנראה שלא בהרבה, מכיוון שניתן להנמיך את קשת ההתהפכות ומרכז המסה של הסעפת עצמה גם ירד. חסרונות האופציה הזאת הם כניסת אוויר חם יותר לסעפת, מהירות האוויר כנראה נמוכה יותר ובאזור עם זרימה טורבולנטית.

עכשיו לשאלה! מה עדיף לשיפור ביצועי הרכב? אוויר קר ומהיר או מרכז כובד נמוך יותר?

מרכז הכובד נמוך יותר בכמה? במשקל של פילטר קטן וכמה גרמים של פלסטיק מודפס?

השיקולים החשובים יותר בעד הורדת הסעפת הם אולי אוירודינמיקה, ומה שבטוח - אסתטיקה, עיצוב!

אני חושב שעמית (סעפות 13) אמר לי שבאיזה ספר היה כתוב משהו כמו: הכלל הראשון בסעפת יניקה היא שטמפרטורת האוויר הנכנס לא תושפע מהמנוע אם בקרינה ואם בהסעה. זה לא הנוסח אבל זה כן הסאבטקסט. אולי תדבר איתו

אני לא יודע על איזה מהירויות נסיעה מדובר,אם זה עוזר במשהו באופנועי כביש ספורטיביים משקיעים המון מחשבה על צורת הפיירינגים (חיפויים) בקידמת האופנוע לתיעול אוויר קר שייצר לחץ על מערכת יניקת האוויר,קוואסאקי היו הראשונים לדעתי שיישמו את הרעיון הזה.
אז מה רע שהכניסה תהיה מהצדדים ע״י כונס כלשהו ?

נמרוד:
מרכז הכובד צפוי לרדת לא בגלל הסעפת עצמה בלבד, אלא גם בגלל הנמכת קשת ההתהפכות הראשית. ע"פ התקנון זה החלק הכי גבוה ברכב.
פילטר הסעפת מכוון להיות מעל לגובה ראש הנהג, והקשת מעליו. הקשת עצמה תתקצר ב-100-200 מ"מ, ובכך משקל השלדה יוקטן.
כמו כן החלק הכי גבוה ברכב יונמך, ומרכז הכובד ירד במ"מ ספורים נוספים. זה בתוספת לסעפת הפוכה יכול להוות שיפור קטן אך משמעותי.

טל:
מדובר במהיריות נסיעה של בין 30 ל-100 קמ"ש בתחרות. לא מהירויות גבוהות. אבל בגלל משקל הכולל של הרכב, בסיס הגלגלים הקטן, סוג הצמיגים והדינמיקה הכללית של הרכב, לכונסי האוויר יש משמעות חשובה הן מבחינה אווירודינמית והן מבחינה "כינוס" אוויר. נכון להיום יש שני כונסי אוויר עיקריים, אחד מכל צד של הנהג. בצד אחד נמצא רדיאטור הקירור של המנוע, ובצד השני קירור השמן של המנוע והאגזוז. הצד האחרון נמצא במשטרי טמפרטורה גבוהים ולא רלוונטי לשימוש ליניקת אוויר.
בצד הראשון, במקרה שנרצה למקם את פתח היניקה בו,מתקיים משפט שלמה קלאסי, מה קודם למה? הסעפת או הרדיאטור? הגודל של הפילטר מתקרב מאוד לגודל של הרדיאטור. אחד יחסום לשני את האוויר.
אני לא אומר שזה לא אפשרי, אבל צריך לחשוב על פתרון יצירתי וחדשני לגבי חלוקת היניקה.

תוספת של כונס מעל ראש הנהג כנהוג בפורמולה1+2 עבור יניקת האוויר למנוע אינה רלוונטית כי היא תעלה את הגרר על האוטו ותפחית מהאווירודנימיות שלו משמעותית, כמו כן תעלה את מרכז הכובד.
הנהוג היום בקבוצות מובילות זה יניקה מעל הדיפרנציאל האחורי, במרחק של 300-400 מ"מ מאחורי המנוע, או לחילופין הטיה הצידה של הסעפת למקום חשוף ולא תחת כונס. דבר זה פוגע באווירודנימיות אבל מקבל אוויר קר יותר מבין שתי האפשרויות.


נקודה חשובה נוספת, המגבלה הגדולה ביותר בתכן פורמולה סטודנטים זה על יניקת האוויר, כאמור יש ריסטריקטור בקוטר 20 מ"מ שמגביל את יניקת האוויר (במנוע סטנדרטי בנפח 600 סמ"ק פתח היניקה הוא בממוצע כפול מגודל זה). מה שאומר שסעפת היניקה היא כנראה הגורם שהכי משפיע על ביצועי המנוע.

ציטוט:

---

נקודה חשובה נוספת, המגבלה הגדולה ביותר בתכן פורמולה סטודנטים זה על יניקת האוויר, כאמור יש ריסטריקטור בקוטר 20 מ"מ שמגביל את יניקת האוויר (במנוע סטנדרטי בנפח 600 סמ"ק פתח היניקה הוא בממוצע כפול מגודל זה). מה שאומר שסעפת היניקה היא כנראה הגורם שהכי משפיע על ביצועי המנוע.

---

אם כך לדעתי זו תהיה מטרה נעלה לאנוס את האוויר לתוך הרסטריקטור ע״י כונס חכם,זה קצת מסובך אוירודינמית כי זה עלול לגרום לגרר ,מישהו צריך לחשב חישובי כדאיות של כמה ואיך...
ודווקא את מצנן השמן אולי תעבירו אחורה מעל הדיפרנציאל עם ונטה במידת הצורך,לא נראה לי שתהייה בעייה עם זה.

לאחר עיון בשרשור דעתי היא לקחת החלטה תכנונית וללכת איתה באופן מוחלט, נניח להחליט שמרכז הכובד הוא החשוב ביותר מבחינתי מבין שתי הבחירות ואז להשיג קודם כל את המטרה באופן פתור סביב הניסיון להשיג את מרכז הכובד הנמוך.

בפרוייקט שלנו ישנם המון החלטות כאלה והאופן הנכון הוא למקם את סדר העדיפויות כדי להריץ את הפרוייקט.

דעתי היא לפי דבריו של אביעד דומה לשל טל ובנוסף
באופן אישי אני חושב שיש לבחור במרכז כובד נמוך ככל האפשר אם כמה שפחות פשרות בנושא הזה בבקשה ; )


נשלח מה iPhone שלי ע"י Tapatalk

תום וטל, אני מסכים עם שניכם- ושניכם צודקים. אבל התקנון על 180 עמודיו, ונפח האריזה הקטן מאלץ אותנו למספר דברים לא פשוטים נוספים.
קצת רקע על קירור השמן, הוא לא מתבצע בקולר כזה או אחר, אלא במיכל שמן נפרד.

כדי להוריד את מרכז הכובד ע"י הנמכת המנוע תוכננה עוקה יבשה עם משאבת שמן ומיכל חיצוני. המיכל, מעבר להיותו מיכל לקירור, גם בנוי בצורה מאוד מסוימת שמונעת הקצפה של השמן. הקצפה של השמן במערכות הנע יכולה לגרום נזק עצום. מה שאומר שהמיכל חייב לעמוד, והוא די גדול (צורה גלילית). לא נוכל להכניס אותו מעל הדיפרנציאל בלי לעבור על כמה חוקים של התקנון.

וזה בדיוק מה שאנחנו מחפשים- פתרון יצירתי עם חשיבה "מחוץ לקופסא".

מילה או שניים בנוגע לסדר עדיפויות- זה אולי הנושא הכי רלוונטי בכל הנוגע לתכנון רכב כזה. משתתפים בתכן 30 סטודנטים, כל זוג סטודנטים אחראי על מכלול אחר. להבדיל מבנייה של רכב מרוצים אחר בו מעורבים מספר מועט של מהנדסים שמובילים את כל התהליך.
כל אחד מהזוגות רוצה לשפר למקסימום בתחום שלו, וליצור פרויקט מרשים כמה שיותר.
כמובן שההחלטה האינטגרטיבית הסופית מבוצעת ע"י מנהלי הפרויקט והמהנדס המוביל.
כך שנושא סדר העדיפויות הוא נושא עדין בקבוצה , ואנחנו תמיד דואגים לא לדרוך על האצבעות אחד של השני תוך כדי מחשבה על מטרת העל- שהוא רכב מרוץ הטוב ביותר שניתן לבנות בתנאים הקיימים.:cool:

לשמחתי הרבה אנחנו קבוצה מאוד מגובשת וההחלטות שמתבצעות מתבצעות בשיקול דעת ומחשבה על מטרת העל.

אביעד תקן אותי אם אני טועה, באחת האופציות שהזכרת טענת שיש פגיעה באוירודינמיות. עד כמה שידוע לי האוירודינמיות היא לא קריטריון בכלל בתחרות בגלל שלא מגיעים למהירויות שיש לאוירודינמיות השפעה.
ובתור מתכנן הסעפת התלאביבית שאלה לבארשבאים: למישהו יש מושג מאיזה חומר עשוי תא ההרגעה (הדיפיוזר) של הדור הקודם?
עוד שאלה כללית יותר מישהו בדק את הטמפ' באיזור שבו מחברים את הפלאנג' של הסעפת למנוע?