MOTOCICLETAS AERODINÂMICA

Junho 28, 2016 Admin Carros 0 280
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Índice

Este trabalho abordou a questão da aerodinâmica em movimento.
É composto por uma introdução, uma breve perspectiva histórica da evolução do estudo da aerodinâmica em movimento e os parâmetros mais importantes no estudo do mesmo assunto.
Em seguida, fez uma abordagem detalhada para cada tópico importante para compreender os fenômenos aerodinâmicos que existem em movimento, tais como forças, áreas e taxas.





Introdução

Foi só no final dos anos 20 do século passado, que começou o estudo do movimento aerodinâmico como uma ferramenta para melhorar seu desempenho e também a estabilidade. Até agora, a única preocupação de melhorar o desempenho de uma motocicleta centrado sobre o motor. O que incentivou o início do desenvolvimento da aerodinâmica foi a tentativa de aumentar os valores do recorde mundial de velocidade.

Apesar das inúmeras tentativas para melhorar a aerodinâmica através da introdução de carenagens parcial, apenas em 1936 que a BMW-R5 equipados com um motor de 500cc montado uma carenagem integral, melhorando significativamente a estabilidade em alta velocidade.

Apesar das vantagens da implementação de uma carenagem completa na moto foi apenas em meados dos anos 50 começou a observar a primeira moto com total cascos corrida do campeonato mundial de velocidade.
Em 1976, a BMW voltou a fazer a diferença, lançando a primeira motocicleta de produção com carenagem integral (R 100 RS).
Em uma motocicleta, mas em qualquer outro veículo, a forma, a qualidade da superfície de contacto e a área da frente são críticos na determinação do seu comportamento aerodinâmico. No entanto em motocicletas há outro fator importante, o tamanho ea localização do condutor, passageiro e bagagem.
Tendo em conta os fatores acima, a velocidade com que as motos movimentos e saber a força necessária para superar o arrasto aerodinâmico é possível obter o coeficiente de arrasto (Cd ou Cx), indicando que o veículo tem um comportamento melhor ou pior aerodinâmica.
Moto pena Cd pode variar muito, dependendo isso ou não carenagem. Este valor pode ser aumentada ou diminuída pela presença do condutor.
Além disso, eles têm como objectivo melhorar o valor Cd das carenagens bicicleta tem outras funções:
• condutor e protecção dos passageiros contra os agentes externos (chuva, vento, poluição, etc ..).
• Fornecer estabilidade a alta velocidade.
• dirigir o fluxo de ar para certas partes internas da motocicleta.
• Para melhorar a aparência visual do veículo.
Notas importantes:
• Este trabalho é considerado, por vezes, o ar está em movimento e do corpo imobilizado. Embora isso não seja o caso, os efeitos são iguais. Essa mudança foi adotada para compreender melhor os fenômenos.

Fluxo

O fluxo de ar através de uma motocicleta podem ser analisados ​​em duas zonas distintas, o fluxo do lado de fora da motocicleta e uma saída para dentro.
O exterior é causado, naturalmente, de que o veículo está em movimento. No entanto, o interior é intencionalmente enviado com o objetivo principal de fornecer o sistema de refrigeração e de admissão de ar fresco.
O resultado bom ou mau destes dois componentes do fluxo de influenciar o valor do coeficiente de resistência do motociclo.


Dentro do fluxo

O conceito de fluxo de ar interno não se aplica a todas as motos, porque há alguns modelos sem carenagem onde o motor está exposto. No entanto, a maioria das motos de hoje, especialmente aqueles com maior desempenho (esporte e turismo) apresenta a necessidade da existência de tal fluxo.
Uma das principais funções da massa de ar dirigido para a preocupações de movimento, de modo que, com a necessidade de arrefecimento do motor (arrefecedor de óleo e/ou do líquido de refrigeração) e outros elementos, tais como canos de drenagem de corrente de rectificação, etc.
Este fluxo de ar é dirigido para o interior sob a influência da carenagem frontal da motocicleta e áreas frontais das carenagens laterais, introduzidas por trás a roda da frente.
A saída é geralmente levada a cabo à esquerda e na área do porão da roda para trás, como mostrado na Figura 2. A última zona de evacuação de ar quente, contudo, tem uma desvantagem relacionada com o facto de o fluxo de ar gerado pela rotação da roda traseira contrariar a sua saída. Para reduzir este efeito, alguns fabricantes de colocar um guarda-lamas da roda traseira, como se vê na Figura 3.
Não são, por vezes, cada entrada de ar na parte traseira da carenagem que serve para conduzir o ar fresco ao momento em que são montadas sob a sede (Figura 2) o arrefecimento dos componentes eléctricos ou silenciadores de escape.

A fim de aumentar a eficiência volumétrica do motor de alguns fabricantes de tirar vantagem do aumento da pressão na parte da frente do motociclo, quando ele se move para comprimir o ar a partir da caixa do filtro de ar. Veja a Figura 4.

Na parte traseira do motociclo que tendem a ocorrer a separação de camada limite e a formação de uma área de baixa pressão. Assim, o facto de que o orifício de descarga para tornar este sítio pode contribuir para reduzir este efeito, esta área de enchimento com gás a pressões superiores à atmosférica.
Em termos de esta operação de posicionamento do motor também apresenta certas vantagens, como o facto de que existe uma tendência para a formação de baixa pressão localizada na saída dos gases de escape, aumenta a sua velocidade de saída.
Estas duas razões têm levado os fabricantes a colocar o tubo de escape sob a carenagem traseira (Figura 5), ​​para optimizar ainda mais o seu efeito.

Fluxo externo

Em seguida, serão apresentados os principais elementos do movimento que afetam o fluxo de influências externas têm algum efeito negativo positivo e outros.
O ideal é que a moto estava completamente coberto por uma carenagem aerodinâmica, como as motos construído para bater recordes de velocidade, mas esta opção tem desvantagens significativas em termos de utilização que o torna muito prático.


Roda dianteira

A roda dianteira é um elemento que tende a degradar o desempenho aerodinâmico do conjunto, e não para a sua forma, mas principalmente devido a esta está em rotação, este efeito pode ser visto na Figura 6.

A melhor maneira de minimizar os problemas com a roda da frente seria colocar um pára-choque envolvendo o maior número possível de sua superfície frontal e direcionando o fluxo para os lados da frente e de trás da moto. No entanto, esta solução tem graves inconvenientes: ventos fortes com instabilidade e pobres resfriamento de ambos os travões de disco à frente e o motor (localizado na roda traseira). Em seguida, o fabricante tem de encontrar um compromisso.


Laterais, frontais e traseiros farings

No primeiro tipo de motociclos com uma carenagem, foi geralmente montados (opcional) proteção para o peito e ombros do piloto. Estes elementos foram projetados para proteger o condutor e muitas vezes piorar as características aerodinâmicas, e como um fator agravante dificultando o controle da moto. Isto é devido à sua montagem feita em elementos do eixo dianteiro, em determinados elementos da direcção ou suspensão. Este acessório é ainda largamente utilizados, como se mostra na Figura 8, desprovido de carenagem da motocicleta.

Actualmente, a maioria dos motociclos de desempenho médias e altas têm, pelo menos, uma carenagem frontal, que é aplicado aos elementos fixos à armação. No entanto, o mais comum é a utilização de carenagem integrante.
Este tipo carenagem pode ser dividido em dois tipos, tendo em conta a principal finalidade para a qual eles foram construídos:
1. carenagens com o propósito fundamental de proteger o motorista e passageiro, por vezes, elementos externos utilizados em grandes motos touring.
2. As carenagens, a fim de maximizar o valor de Cd, ser usado em esportes e motocicleta, onde o piloto a ter alguma proteção, terá que adotar uma posição de "ataque".

Apesar destes dois tipos distintos de carenagem, a sua configuração é substancialmente idêntico, com os principais elementos:
1. carenagem (ver A na Figura 9) suportam a maioria das forças resultantes da deslocação e dirigindo o fluxo de ar para os lados e alguns órgãos internos, como descrito anteriormente. Em termos de protecção para o condutor que a carenagem é mais importante. Destacando a importância do pára-brisas, responsável para o desvio do fluxo de ar a partir dos ombros e na cabeça. Incluindo vidro frontal existente, montados em motocicletas de turismo, que precisam de ajuste para se adequar ao gosto e altura do piloto.
2. E carenagens lado inferior (ver B na Figura 9) são destinados principalmente para orientar o fluxo na lateral e inferior (blindagem do fluxo piloto e reduzindo a formação de zonas de recirculação). Os lados também actuar como zonas de saída de ar quente do motor e do radiador. Nós também podemos observar pequenas aberturas laterais para mais zonas de arrefecimento do motor traseiro (embreagem, por exemplo).
3. carenagem traseira, destina-se a orientar uma passageira, o fluxo de ar do lado, mas especialmente nas pernas, braços e costas do piloto. Então, repetindo a evitar a formação de zonas de recirculação prejudiciais na traseira do motociclo.


Acessórios fluir Prejudicial

Em geral, qualquer elemento que é um acidente influências geométricas do fluxo e na maioria das vezes, também aumenta a área frontal da moto.
Como um exemplo destes elementos (ver Figura 10): os espelhos (Cd aumento na ordem de 0,025), a alteração dos sinais de direcção (intermitente), transportadores, etc ..
Além desses elementos que acompanham motocicleta casa, há outros que aplicaram o mesmo efeito como acessórios. Um exemplo é as bolsas laterais e traseira (tronco).

Motocicletas fabricantes tendem a diminuir o tamanho destes elementos, dando-lhes formas mais aerodinâmicas e até mesmo alterar a sua posição. Temos também um exemplo de que o posicionamento dos indicadores da frente na parte frontal dos espelhos e o silenciador posicionado sob as carenagens traseiros.


Área frontal da motocicleta

A área frontal de uma motocicleta, como qualquer veículo, corresponde à projeção de sua vista frontal. No entanto, no caso de motociclos é necessário entrar em consideração também a área frontal da descoberta do condutor. Como mostrado na Figura 11.

Assim, para analisar a aerodinâmica de uma moto que você precisa para determinar a área frontal da moto ainda mais frente área visível do piloto quando a motocicleta é o oposto.
No entanto, este segundo componente pode variar amplamente, dependendo do condutor é superior ou inferior, mais ou menos volumoso. Apesar de manter o mesmo driver para a área frontal pode variar muito, dependendo se você adotar uma posição de "ataque" (Figura 12 - A) ou mais "turísticas" (Figura 12 - B).

Quando adotada a primeira posição da zona frontal do piloto reduz bastante visível, reduzindo logicamente a área frontal do aparelho.
Em dos "turistas" da área aumenta à medida que o tronco frente do motorista está em uma posição mais vertical. Além disso, os braços e as pernas estão posicionados afastados do veículo, provocando um aumento na superfície anterior do grupo.


Força de resistência

Para um veículo em movimento e este movimento continua você precisa para ganhar algumas forças. Estas forças podem ser agrupados em dois tipos: forças mecânicas (pneumáticos e de transmissão) e as forças aerodinâmicas.
A força aerodinâmica em baixa velocidade tem pouca influência sobre o veículo, no entanto, como a velocidade aumenta aumenta exponencialmente e, eventualmente, torna-se mais importante para ganhar a força para manter o veículo em movimento.
Na Figura 13 é possível observar as forças de exemplo a evolução de resistência ao movimento através do consumo de energia necessária para a vitória.

A força aerodinâmica, vulgarmente conhecido como "arrasto" (D) pode ser calculada a partir da equação [1], mas tais forças, na concepção de um novo veículo, são geralmente medidos utilizando o processo experimental, utilizando um túnel de vento.
É usado um modelo em escala com sensores que detectam a força aplicada pelo movimento de massas de ar. Após a coleta dos dados são determinados valores que correspondiam ao protótipo na íntegra.

D = V * (ρ * * Cd V² * S)/2 [1]

que:
- V - velocidade do veículo [km/h];
- Ρ - densidade do fluido [kg/m²];
- Coeficiente de resistência - Cd;
- S - área frontal [m²].

Tendo em conta a Figura 13 e a equação [1] pode ser compreendido que uma motocicleta com um aerodinâmico eficientemente e com um relativamente baixo consumo de energia do motor pode ter uma relativamente bom desempenho a alta velocidade e/ou um consumo mais favorável.
Em outras palavras, se você pode reduzir o coeficiente de arrasto (melhorar o design da carenagem da motocicleta) e área frontal, teremos uma força total de menor resistência. Neste caso continua a ser a mesma potência disponível e para reduzir a resistência, o que é um aumento de velocidade e uma diminuição do consumo.


Coeficiente de arrasto

O coeficiente de arrasto (CD) é um valor adimensional que define o desempenho de um corpo sólido viajar num fluido. Cd indica a forma de forma um corpo mais distante ou mais próxima de um corpo perda.
O valor deste coeficiente é afetado por dois fatores:
1. Quantidade e intensidade de zonas de recirculação de ar definidas pela forma do corpo;
2. A fricção entre a superfície do motociclo e do ar, que é uma função da qualidade do acabamento da superfície.
O primeiro aspecto é o que mais afeta o valor do Cd, porque a moto tem uma forma tradicional um pouco 'chamado carenagem corpo. Isto é, existem muitas separações entre o veículo e a camada de ar existente na superfície, esta camada é conhecido sob o nome da camada limite.

Observando a figura 14, é fácil de compreender que as variações mais suaves e contínuas na forma do corpo, é o Cd valor mais favorável do corpo. De facto, a forma mais simples para um veículo terrestre é o mesmo que uma gota de água deve fluir uma superfície lisa. Se você olhar com cuidado o primeiro carenagem da motocicleta que foi pensado para bater recordes de velocidade têm sido muito semelhantes, assim como a primeira bicicleta de corrida com carenagem (Figura 1 e 15).

Como mencionado acima, quando um corpo de a ponta tem uma forma aerodinâmica, ocorre a formação de zonas de recirculação de ar, o que faz com que, em alguns lugares, as pressões mais baixas do que a frente. Essas diferenças de pressão são contrários ao movimento e, portanto, uma força maior é necessária para superar o arrasto aerodinâmico.

Mais uma vez, tal como na determinação da área frontal, o tamanho e posição do piloto influenciar o valor do conjunto de Cd (moto e piloto). Um exemplo disto é mostrado na Figura 16, que neste exemplo tem mostrado um efeito negativo sobre o coeficiente de resistência. Neste tipo de movimento do condutor posiciona o corpo numa posição muito vertical, causou a partida da camada limite na área das costas.
No entanto, por vezes, a existência do condutor faz com que um fluxo mais constante, como mostrado na Figura 17. Neste caso, a presença do motociclo para atenuar o efeito de dissociação da cama perto da superfície limite do conjunto do piloto/máquina, reduzindo, assim, o potencial para a recirculação.

No entanto, uma motocicleta com o respectivo condutor tem valores relativamente elevados de Cd, quando comparado com outros veículos. Para motos esportivas valores são cerca de 0,30 e 0,60 e que os valores de uma carro são cerca de 0,35.
No entanto motocicletas têm uma vantagem, o ar frontal reduzida. Então, se você comparar o fator S.Cd (S - projetada área frontal), descobrimos que as motos estão claramente à frente


Supporteffect

A forma da carenagem da motocicleta geralmente devido a um efeito de suporte, isto é, um efeito semelhante ao encontrado nas asas do avião. Este mesmo efeito pode ser observado na figura 19, onde é visível o sinal da diferença entre a roda dianteira 80 e 200 km/h.

Este efeito pode levar à instabilidade, então, pode-se pensar que, quando eles construíram a carenagem para uma motocicleta foram projetados para atingir um efeito oposto (detentor negativo). Isto, no deslocamento, o veículo tende a ser empurrada contra o chão. No entanto, isso aumenta o valor de Cd, aumentando a resistência ao deslocamento do desempenho e a altas velocidades.
Assim, este problema pode ser resolvido por um compromisso, de forma a não prejudicar o controlo de movimento e sem afectar o valor de Cd O modo para controlar o efeito do elevador é feito pelos produtores, através da carenagem e/ou colocação de criação inversa de asas (ao contrário do efeito das asas de um avião) nas carenagens laterais, como mostrado na Figura 20.


Contato qualidade de superfície

Outro factor importante que afecta o valor do Cd é a qualidade da superfície do veículo. Neste caso, é importante roupa do condutor. O tamanho vestuário e material que é produzido um efeito muito importante na quantidade de Cd, uma vez que o corpo do condutor tem uma grande área de contacto com o fluxo. Isto exige que o fator mais importante quando se trata de uma moto sem carenagens em tal situação a área de contato entre o piloto eo ar é consideravelmente maior.


Conclusão

O estudo de motocicletas aerodinâmicos não é muito diferente do estudo por outros veículos terrestres, no entanto, há um componente muito importante em outros veículos não é levado em consideração. Este componente é, é claro, da motocicleta e em alguns casos também o passageiro.
Ao pensar sobre a agilidade moto pensando, é devido, principalmente, ao baixo peso, mas também é importante ter um avançado aerodinâmica, especialmente em altas velocidades.

Referências

[1] Gaetano Cocco, Aprilia, "Motociclismo e Tecnologia"

[2] Arias Paz, "Motocicletas"

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