Zasadniczo istnieją dwa główne rodzaje oporów, które uniemożliwiają nam osiągnięcie nieskończonej prędkości: opór toczenia FRoll oraz opór powietrza FAir. Są to dwie siły, które działają przeciwnie do siły napędowej pojazdu na płaskiej drodze i dosłownie spowalniają samochód.
Źródło: Wikipedia (https://bit.ly/2EVmSyR)
Sposób działania tych oporów zależy w dużym stopniu od prędkości pojazdu. Przy prędkości ok. 30 km/h wpływ oporu toczenia wynosi ok. 90%, a oporu powietrza tylko ok. 10%. Można by więc jeździć nawet z urządzeniem ściennym zamontowanym na dachu samochodu i nie odnotowaćby się znacznie wyższego zużycia paliwa. Pod warunkiem, że urządzenie ścienne jest lekkie.
Przy prędkości ok. 100 km/h wpływ oporu powietrza wynosi już aż 63%, a przy 160 km/h – aż 81%. Przy jeszcze wyższych prędkościach siła napędowa pojazdu praktycznie walczy wyłącznie z oporem powietrza.
Aby zaprojektować bagażnik dachowy, który nie wpływa negatywnie na osiągi pojazdu nawet przy dużych prędkościach, niezbędny jest aerodynamiczny kształt.
Nacisk styku
Szczególnie samochody sportowe, ze względu na swoją konstrukcję, wywierają nacisk na nawierzchnię. Chociaż powoduje to wzrost zużycia paliwa, siła działająca prostopadle do drogi poprawia osiągi na zakrętach i zwiększa bezpieczeństwo. Jest to czynnik, którego nie należy lekceważyć, zwłaszcza w przypadku pojazdów z segmentu samochodów o wysokich osiągach.
Ciekawostka: Samochód Formuły 1 wytwarza przy dużej prędkości tak duże siły dociskające, że gdyby odwrócić tor do góry nogami, nadal „przylegałby” do asfaltu.
Jak dotąd wszystko w porządku. Jako wzór do naśladowania przyjęliśmy Matkę Naturę, ponieważ natura jest najlepszym doradcą, jeśli chodzi o wydajność. W ciągu milionów lat ewolucji natura doskonale dostosowała się do swojego środowiska. W międzyczasie ta wskazówka dotarła również do świata inżynierii. Nie jest więc przypadkiem, że pingwin o kształcie kropli ma idealną aerodynamikę.
Wynik
Efekt jest imponujący: zoptymalizowany bagażnik dachowy, wyprodukowany w Niemczech, bez żadnych kompromisów. Wykonany z wysokiej jakości włókien naturalnych o neutralnym bilansie emisji CO2. Zaprojektowany tak, aby stworzyć idealną symbiozę między samochodem a bagażnikiem dachowym.
Źródło: CFD support (https://bit.ly/3lKLpro)
Współczynnik oporu powietrza (Cw) bagażnika dachowego ASPHALTKIND wynosi ok. 0,11 i jest zatem o ok. 30% niższy niż w przypadku tradycyjnych bagażników dachowych. Na pierwszy rzut oka nie wydaje się to zbyt znaczącą różnicą. Należy jednak zauważyć, że konstrukcja geometryczna generuje siłę docisku, a nie siłę nośną, jak ma to miejsce w przypadku tradycyjnych bagażników dachowych. W ujęciu liczbowym bagażnik dachowy dociska pojazd pionowo do nawierzchni przy prędkości 160 km/h z siłą około 110 N (około 10 kg). Dla porównania: tradycyjny bagażnik dachowy nieznacznie unosi pojazd do góry. Powoduje to zmniejszenie przyczepności podczas jazdy po autostradzie, a tym samym zwiększa ryzyko wypadków, zwłaszcza na mokrej nawierzchni. Wynik ten można zilustrować w następujący sposób:
Tradycyjny bagażnik dachowy z dużą powierzchnią martwą (czarna plama)
W tradycyjnych bagażnikach dachowych w tylnej części występuje wysokie natężenie turbulencji (turbulencja = zjawisko niekorzystne). Powoduje to powstanie dużego obszaru tzw. martwej wody, który zajmuje około 1/3 długości bagażnika dachowego, zanim linie prądu ponownie zbiegają się w strumień laminarny (strumień laminarny = zjawisko korzystne). Takie efekty turbulencji mają negatywny wpływ na wydajność bagażnika dachowego i powodują zwiększone zużycie paliwa/energii z powodu powstającego podciśnienia.
Bagażnik dachowy ASPHALTKIND o znacznie mniejszej powierzchni martwej
W przypadku bagażnika dachowego ASPHALTKIND aerodynamiczny kształt w kształcie kropli powoduje znacznie mniejsze odrywanie się strumienia powietrza w tylnej części, a tym samym również znaczne zmniejszenie zużycia paliwa/energii. Efektem jest znacznie bardziej jednolity model przepływu o wyraźnie laminarnym przebiegu. Zupełnie jak u pingwina.