Aloin paneutumaan aiheeseen kun sain yllättäen kaveriltani lahjaksi kirpputorilta hankitun asiaa käsittelevän kirjan, jonka ohjeilla asiaa voisi testata ilman oman tuulitunnelin rakentamista!
Seuraavassa tekstissä tulee olemaan matemaattisia kaavoja, niihin ei ole pakko perehtyä mutta jos asia kiinnostaa kannattaa hieman silmäillä niitäkin. Virheitäkin saattaa löytyä, niistäkin kannattaa mainita. Kirjoitin tekstiä aikaisemmin erilliselle muistiolle, joten kieli saattaa vaikuttaa hieman hassulle tai itseään toistavalle.
Sivuvaunumoottoripyörän iloista kulkua maantiellä vastustavat päätekijät ovat kuljettajan terveyden, tekniikan toimintakunnon sekä rahallisen tilanteen lisäksi niin kutsutut ilmanvastus sekä vierintävastus. Yritän tässä saada selväksi niin itselleni kuin myös muille mitä nämä ovat, miksi ne saattavat olla kiinnostavia ja paljonko sitä omaa moottoria tarvitsee näpertää jotta haluttu nopeus saadaan saavutettua ?
Koska syystä tai toisesta tehdas ei ole aikoinaan ilmoittanut kaikkia tarvittavia matemaattisia vakioita/muuttujia, niitä on tarvinnut hieman kiertäen saada selville erilaisin tosielämän liikenteessä tehtävin koeajoin. Tuloksissa on varmasti hajontaa sekä huonossa tapauksessa virhemarginaali voi olla suurikin. Mutta koska tarkempaakaan tietoa ei taida olla helposti saatavilla, niin ”omaan käyttöön” uskon tulosten olevan riittävän tarkkoja. Lähteenä kaavoille sekä mittauskokeille on kolmas painos Olavi Laineen vuonna 1979 ilmestyneestä kirjasta Autotekniikka 1, ISBN 951-9405-09-7. Apuna on käytetty lisäksi nettisivua: https://www.e31.net/resistance.html sekä BIKE-lehden numeroa 8/1986.
- Rullauskoe 1.jpg (91.72 KiB) Katsottu 3049 kertaa
- Rullauskoe 2.jpg (132.66 KiB) Katsottu 3049 kertaa
Ajoneuvon vierintävastus- ja ilmanvastuskerroin saadaan mitatuksi rullauskokeella jossa pyörän kulkua vastustavina voimina ovat ainoastaan vierintävastus sekä ilmanvastus. Nämä kaksi voimaa antavat pyörälle hidastuvuuden a. Pyörällä on suoritettava kaksi koetta, toinen suuremmalla nopeudella (ilmanvastus määräävä vastusvoima) sekä pienemmällä nopeudella (vierintävastus määräävä vastusvoima).
Suuren nopeuden koe suoritettiin kiihdyttämällä vauhtia kakkosvaihteella (miliisiperällä!) hieman yli 60 kilometrin tuntinopeuden sekä vaihtamalla sitten vaihde vapaalle. Sivuvaunussa ollut matkustaja tarkasti kulkunopeuden puhelimen gps-sovelluksella ja laski nopeuden vähentymiseen kuluneen ajan nopeudesta 60km -> 50km. Mittausta suoritettiin pyörässä ryhdikkäästi istuen kolme kertaa molempiin suuntiin, ja kuudesta tuloksesta laskettiin keskiarvoksi yhteensä 4,8 sekuntia.
Hitaamman nopeuden koe suoritettiin samalla tavalla vaihtaen kakkosvaihteelta vapaalle, mutta mitattu nopeusväli oli 20km->10km. Koe suoritettiin samalla tavalla kolme kertaa molempiin suuntiin, keskiarvoksi laskettuna 12,0 sekuntia.
Kokeessa tärkeä huomioonotettava tekijä on sää, tarkemmin sanottuna tuulen nopeus, ilman lämpötila sekä ilmanpaine. Paikanpäällä puiden lehdet eivät liikkuneet tuulen mukana eikä muutenkaan aisteilla ollut havaittavissa isoja puuskia, joten tuulen nopeus arvioitiin laskuissa tyyneksi. Laskettu ilman tiheys mittaushetkellä 1,22kg/m3
Pyörä oli tankattu täyteen sekä ajettu tämän jälkeen lämpimäksi yli 30km matkan aikana. Rengaspaineet etupyörässä 2,5bar, takana sekä sivuvaunussa 3.0bar. Renkaina jo kuluneet Mitaksen nappularenkaat E-05 sekä vaunussa H-02. Kyllä sitä ilmaa pitää olla jos asfaltilla ajaa
Nopeuden ja taskulaskimen lisäksi tehtävässä tarvittiin myös rullamittaa sekä henkilövaakaa. Henkilövaakaa pyörän sekä kuljetettavien painon (massan) mittaamiseksi. K750 jokainen pyörä työnnettiin vuoron perään vaa’an päälle ja otettiin tulos talteen. Koska ylin sallittu mittaustulos halvalla kiinavaa’alla oli 150kg, pyörästä piti poistaa vaunusta varapyörä sekä työkalut, virvokkeet ym. tarpeellinen. Nämä mukana olleet poistetut massat punnittiin matkustajan sylissä ja lisättiin lopputulokseen. ( Tällä tavoin vältyin myös vaikealta aiheelta, naisen tarkan painon kysymiseltä… )
Sivuvaunupyörän otsapinta-alan mittaus ei ole aivan helppoa! Tuloksesta ei edes yritetty saada täysin tarkkaa ottaen huomioon käytössä olleet resurssit… Yhdistelmän suurin leveys 1,7m ja suurin korkeus 1,7m mitattuna kuljettajan kanssa saisivat pinta-alaksi 2,89 neliömetriä. Onneksemme emme ole aivan tällainen tiilen muotoinen neliö liikkuessamme, vaan voimme hieman poistaa laskuista tätä ylimääräistä pinta-alaa. Sanotaanko että useamman mittauksen ja ynnäyksen jälkeen piirretty kuva puhukoon puolestaan… Piirroksen laskettusta pinta-alasta 1,8 neliömetristä nipistin vielä hitusen pois, käytän laskelmissa lukemaa 1,7m2.
Pinta-alan ei myöskään tarvitse tässä tapauksessa olla äärimmäisen tarkka haluamiemme teholaskukaavoja varten, pienempi pinta-ala nostaa ilmanvastuskerrointa isommaksi ja päinvastoin. Laskun lopputulos pysyy silti samana. Nykypäivänä ajatellen pienehkön vanhan 70-luvun henkilöauton luokkaa otsa-pinta ala kuitenkin on, väliltä 1,5 -2 m2.
- Tälläinen kulkine.jpg (120.47 KiB) Katsottu 3049 kertaa
- Puntarilla.jpg (95.67 KiB) Katsottu 3049 kertaa
- Massa m ja otsapinta-ala A.jpg (166.65 KiB) Katsottu 3049 kertaa
Matkatavarat ja muut lisävarusteet nostanevat itse ilmanvastuskerrointa hyvinkin reippaasti, vaikka otsapinta-ala ei välttämättä niin muuttuisikaan. Voi kun kotimaasta vielä löytyisi toimiva tuulitunneli ja taskunpohjalta tarpeeksi kolikoita niin pääsisi testailemaan eri varusteiden eroja. Kirjassa oli mainittu hieno nimike näennäisvirtaviivaisuus, mikä tarkoitti että virtaviivaisen näköinen muoto ei sitä välttämättä ole. Sivuvaunuyhdistelmä on liian leveä pituuteensa nähden, sekä epäsymmetrisen epäsuhtainen ja täynnä erilaisia törröttäviä ulokkeita. Vaikka äkkiseltään mielestäni peltiosien muotoilu on hyvinkin vauhdikas.
