Cabine

In deze paragraaf worden de mogelijke aerodynamische hulpmiddelen voorgesteld om de luchtweerstand bij een trekker te verlagen. Onder een trekker verstaat men het trekkende voertuig bij een trekker-oplegger combinatie maar ook de cabine van een motorwagen en van een samenstel.

Hoekvinnen

Hoekvinnen dienen als stromingsgeleiders aan de voorkant van de cabine. Ze helpen de stroming om de hoek van de cabine heen. Doordat de stroming om de hoek aanliggend blijft, voorkomen ze de afzetting van vuil op de ramen en zijkant van de cabine. Op deze manier verbetert het zicht van de bestuurder en het uiterlijk van de vrachtauto. Goed afgeronde hoeken zorgen ook voor een aangesloten stroming. Een aerodynamische cabine begint dus bij de toepassing van afgeronde hoeken. Het foutief plaatsen van hoekvinnen kan resulteren in een toename van de weerstand.  De toepassing van hoekvinnen levert een brandstofbesparing op van 0,6%, 0,4% en 0,3% voor respectievelijk een motorvoertuig, trekker-oplegger combinatie en samenstel.

Tip: Voor een aanliggende stroming op de buitenkant van de hoekvinnen moeten deze een minimale straal van 75 mm hebben.

Cab side-edge turning vanes, aerodynamic side mirrors and additional lights and horns

Hoevinnen, zijspiegels, lichten en luchthoorns

Aerodynamische zijspiegel

De meest brandstofbesparende oplossing is om de zijspiegels te vervangen door camera’s. Deze kunnen in de carrosserie worden ingebouwd. Daardoor wordt het frontaal oppervlak verkleind en dus ook de weerstand. De camera’s kunnen een groter gezichtsveld naar achter opleveren en indien voorzien van infrarood technologie kunnen ze door mist en regen heenkijken. Dit verbetert de veiligheid op de weg. Aerodynamische zijspiegels worden al enkele jaren gemonteerd op nieuwe vrachtauto’s. Het monteren van aërodynamische zijspiegels heeft invloed op het brandstofverbruik. Voor een motorvoertuig, trekker-oplegger combinatie en samenstel wordt respectievelijk 0,3%, 0,2% en 0,2% brandstof bespaard.

Extra lichten en luchthoorns

Bij een vrachtauto worden dikwijls extra lichten en luchthoorns op de dakrand van de cabine gemonteerd. Deze verstoren de aankomende luchtstroming in die mate dat ze een verhoging van het brandstofverbruik van 0,1% veroorzaken.

Tip: Zorg ervoor dat de vrachtauto zo clean mogelijk is. Vermijdt daarom dat lichten, luchthoorns, antennes en andere objecten aan de luchtstroming blootgesteld worden.

Boegspoiler

Deze spoiler kan gezien worden als een verlaging van de bumper van de trekker. De boegspoiler blokkeert de luchtstroming langs de onderzijde van de vrachtauto en leidt deze om langs de meer aërodynamische oppervlakken, namelijk de zijkant en het dak. Hierdoor vermindert de winddruk op de oneffenheden die zich aan de onderzijde van de vrachtauto bevinden met als gevolg een lagere weerstand. De grootte van de daling van de weerstandscoëfficiënt is afhankelijk van de onderzijde van de vrachtauto. Een voorbeeld van een boegspoiler wordt in figuur 4.5 aangeduid met de witte pijl. De cabine van een vrachtauto is standaard uitgerust met deze spoiler. Een boegspoiler levert een brandstofbesparing op van 0,9%, 0,4% en 0,3% voor respectievelijk een motorvoertuig, trekker-oplegger combinatie en samenstel.

Aerodynamische spatlappen

De eco-flaps en de vortex splash guards zijn geperforeerde spatlappen die de traditionele spatlappen gemonteerd achter de wielen vervangen. Deze spatlappen laten ongeveer 75% van de lucht door, met als gevolg een lagere weerstand. Naast een verminderd brandstofverbruik van ongeveer 1,5% verminderen de eco-flaps en de vortex splash guards ook het opspattend water.

Boegspoiler, eco-flaps en zijpanelen

Boegspoiler, aerodynamische spatlappen en zijpanelen

Zijpanelen

Om de opening tussen de voor- en achteras van de trekker op te vullen, worden zijpanelen gebruikt (zie figuur 4.7). Deze zijpanelen hebben vooral nut bij zijwind omdat ze voorkomen dat er lucht onder de trekker terechtkomt. Ook voor de veiligheid op de weg hebben deze zijpanelen voordelen; ze zorgen voor minder opspattend water en tevens is het veiliger voor fietsers en voetgangers omdat zij minder makkelijk onder de wielen terecht kunnen komen. Het toepassen van zijpanelen op de trekker van een trekker-oplegger combinatie bespaart 0,7% brandstof.

Wieldoppen

De wieldoppen van AT Dynamics horen bij één van de snelste en makkelijkste manieren om brandstof te besparen bij een vrachtauto. Deze wieldoppen stroomlijnen de luchtstroming die om de wielen heen gaat en verminderen daarmee de weerstand. De exacte brandstofbesparingen die bereikt kunnen worden, zijn nog niet vrijgegeven door de producent. Nadelig is dat deze wieldoppen de luchtstroom door de velgen verhinderen. Deze luchtstroom is noodzakelijk om de remmen te koelen.

Hub caps and sun visor

Wieldoppen en zonnekap

Chassis afdekplaat

De invloed van deze platen is het grootst bij vrachtauto’s die grote gaten hebben tussen de verschillende onderdelen van het chassis achter de cabine. Deze plaat verhindert dat lucht door het chassis van de trekker stroomt met een lagere weerstand als gevolg. Ook verhinderen deze platen dat de lage druk onder het chassis van de trekker een grotere hoeveelheid lucht aanzuigt in de opening tussen de cabine en oplegger, ref [32]. Verder vereenvoudigen ze de toegang tot de achterkant van de cabine en verbeteren ze de uitstraling van de trekker (zie figuur 4.7). Cijfers over de precieze brandstofbesparing zijn niet beschikbaar.

Tip: Het monteren van een afdekplaat op de bovenkant van het chassis van een trekker voorkomt wervelende stromingen tussen het chassis en vermindert vuilafzetting.

Zonnekap

De primaire functie van een zonnekap is uiteraard ervoor te zorgen dat de chauffeur geen hinder ondervindt van de zon. Door de rondingen van de zonnekap kan deze ook een aërodynamische functie krijgen en ervoor zorgen dat de weerstand bij een cabine met een scherpe horizontale dakrand vermindert doordat de stroming beter de hoek omgeleid wordt. Montage van een zonnekap levert een brandstofbesparing van 4,3% op voor een motorvoertuig. Bij een trekker- plegger combinatie en samenstel wordt respectievelijk 1,9% en 2,3% brandstof bespaard.

Tip: De minimale straal voor de afronding van de horizontale dakrand van de cabine nodig om een weerstandsvermindering te realiseren, is afhankelijk van de gemiddelde snelheid van de vrachtauto. Als stelregels kunnen worden gebruikt:

  • Om een weerstandsvermindering te realiseren bij alle snelheden is een straal van 150 mm het meest geschikt. Dit is vooral van toepassing op vrachtauto’s met een lage gemiddelde snelheid.
  • Een straal van 75 mm is geschikt om een weerstandsvermindering te realiseren bij snelheden van 80km/u en hoger. Dit is van toepassing op vrachtauto’s die voornamelijk op snelwegen rijden.
  • Idealiter wordt de zonnekap geïntegreerd in de (afgeronde) horizontale dakrand. Dit garandeert een minimale verstoring van de luchtstroom en voorziet de cabine tevens van de afronding nodig voor een goede aangesloten stroming om de dakrand, geïllustreerd in figuur 4.10.

Dakwindgeleider

Een veel voorkomende aërodynamische aanpassing aan de cabine is de dakwindgeleider, vaak foutief spoiler (verstoorder) genoemd. Deze komt voor in twee verschillende vormen. De eerste is een vlakke of gekromde plaat waarvan de hoek kan worden ingesteld: 2D- akwindgeleider (illustratief weergegeven in figuur 4.11). De tweede is de 3D-dakwindgeleider. Beide modellen zijn in vaste of verstelbare uitvoering verkrijgbaar. Het is één van de meest effectieve methoden om de weerstand te verminderen bij motorwagens of trekker-oplegger combinaties.

De laadbak of oplegger moet dan echter wel groter zijn dan de cabine van de trekker, anders is het nadelig een dakwindgeleider te monteren aangezien deze het frontaal oppervlak vergroot. Het is belangrijk een verstelbare dakwindgeleider te monteren omdat een te hoge dakwindgeleider extra weerstand met zich meebrengt in verband met een groter frontaal oppervlak. Een te lage dakwindgeleider zorgt op zijn beurt voor extra drukweerstand op de bovenkant van de laadbak of oplegger.

2D and 3D roof fairing

2D en 3D dakwindgeleider

Om een dakwindgeleider in alle mogelijke aanstroomhoeken optimaal te laten werken, moet deze goed aansluiten op de cabine. De afstelling is afhankelijk van de hoogte, vorm en locatie van de geleider ten opzichte van de dakrand van de laadbak/oplegger. Een goede initiële afstelling wordt verkregen door de achterrand van de dakwindgeleider te verlengen met een denkbeeldige rechte lijn, zie figuur 4.13. Deze lijn moet boven de dakrand van de laadbak/oplegger langsgaan. Hoe kleiner de afstand G tussen de achterrand van de dakwindgeleider en de laadbak/oplegger, hoe kleiner de verticale afstand H tussen deze rechte lijn en de dakrand moet zijn. Met andere woorden: als de dakwindgeleider tot aan de laadbak loopt, moet de horizontale achterrand van de dakwindgeleider in contact zijn met de voorste dakrand van de laadbak. Een goed afgestelde dakwindgeleider levert een brandstofbesparing van 5,9% op voor een motorvoertuig. Bij een trekker-oplegger combinatie kan een brandstofbesparing van 4,4% worden bereikt. Bij een samenstel verbruikt een dakwindgeleider 2,8% minder brandstof.

Tip: Om de beginafstelling van de dakwindgeleider te optimaliseren is het handig de vuilafzetting op de laadbak/oplegger te onderzoeken. Nadat de dakwindgeleider een tijdje gebruikt is, moet een donkere band zichtbaar zijn op de laadbak/oplegger. Deze donkere band geeft aan waar de luchtstroom weer aansluit op de laadbak/oplegger. Indien er geen donkere band zichtbaar is, is de dakwindgeleider te hoog afgesteld. De grootste vermindering in weerstand wordt bereikt wanneer de donkere band bijna onzichtbaar is in het midden van de dakrand en iets meer aan de randen, voor laadbakken/opleggers met een scherpe dakrand.

Als de trekker vaak gebruikt wordt met opleggers die van hoogte verschillen, is het handig de correcte afstelling te markeren zodat de dakwindgeleider snel en correct kan worden afgesteld. Als de trekker zonder oplegger of met een open oplegger rijdt, is het belangrijk de dakwindgeleider in te stellen op zijn minimale hoogte. Op deze manier wordt het frontaal oppervlak geminimaliseerd met als gevolg een lagere weerstand en brandstofverbruik.

Kraag met dakwindgeleider

Het is belangrijk dat de opening zo klein mogelijk is en het liefst dicht is gemaakt. Dit is echter bij sommige motorwagens niet mogelijk vanwege de vering van de cabine. De oplossing hiervoor is een zogenaamde kraag samen met een dakwindgeleider (zie figuur 4.14). Dit is een gestroomlijnd deel tussen de cabine en de laadbak die de opening tussen beide overbrugt. De kraag verlaagt net zoals de dakwindgeleider de weerstandscoëfficiënt bij alle aanstroomhoeken. Bij een motorvoertuig is het mogelijk om op deze manier 8% brandstof te besparen. Bij een samenstel wordt 3,7% bespaard aan brandstof. Verder verbetert de stabiliteit en de uitstraling van de vrachtauto.

Collar roof fairing, side fender and fender extension

Kraag met dakwindgeleider, zijpanelen en verlengstuk

Zij-fenders

Bij een trekker-oplegger combinatie is er dikwijls een grote opening tussen de cabine en de oplegger om het draaien van de oplegger mogelijk te maken. Deze opening zorgt echter ook voor veel drukweerstand. Daarom wordt aanbevolen om deze opening zo klein mogelijk te houden of om ervoor te zorgen dat de lucht er langs wordt geleid. Om de drukweerstand te verkleinen kan men zij- fenders installeren op de cabine (zie figuur 4.15). Het grootste voordeel behalen de zij-fenders bij schuine aanstroming (zijwind). Ze voorkomen dat de lucht tussen de cabine en de oplegger doorgaat en verlagen daardoor de weerstandscoëfficiënt aanzienlijk. Door het installeren van zij-fenders kan 0,7% brandstof bespaard worden voor een trekker-oplegger combinatie.

De zij-fenders mogen bij het draaien van de oplegger niet hinderen. Om de opening toch zoveel mogelijk te verkleinen, kunnen rubberen stroken worden aangebracht aan de achterrand van de zij- enders. Deze verlengen als het ware de zij-fender. Tijdens een conceptstudie van Iveco werd een opblaasbare kraag ontwikkeld die de opening tussen trekker en oplegger volledig opvult. Met deze kraag wordt een aanzienlijke hoeveelheid brandstof bespaard bij hogere snelheden met zijwind.

Tip: Door het toepassen van flexibele materialen en opblaasbare structuren wordt de operationele vrijheid van de oplegger gewaarborgd.

Base bleed

De invloed van de opening tussen de cabine en de oplegger van een trekkeroplegger combinatie kan ook beperkt worden door lucht bij te blazen in deze opening. Dit kan worden gerealiseerd door met een lage snelheid lucht over de hele achterkant van de cabine door een poreus materiaal uit te blazen, zie figuur 4.18. Recente numerieke simulaties en windtunneltesten hebben aangetoond dat deze techniek efficiënter kan zijn dan het gebruik van zij-fenders. Desondanks zijn er toch nog enkele grote vraagtekens bij de praktische toepassing. Om te beginnen moet er nog onderzocht worden hoeveel energie er wordt verbruikt met uitblazen. Ook zijn er nog een aantal onduidelijkheden zoals de uiteindelijke kostprijs en hoe vaak dit systeem onderhoud vereist.