Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Slipstream (значения) .

Paceline редакционных велосипедистов

Составление или Slipstreaming представляет собой аэродинамический методика , в которой два транспортных средства или другие движущиеся объекты вызываются для выравнивания в тесной группе, уменьшая общий эффект торможения за счет использования ведущую роль объекта слипстрим . Особенно когда задействованы высокие скорости, например, в автоспорте или езде на велосипеде, драфтинг может значительно снизить средний расход энергии линии темпа, необходимый для поддержания определенной скорости, а также может немного снизить расход энергии ведущего транспортного средства или объекта.

Драфтинг в спорте [ править ]

Драфтинг используется для уменьшения сопротивления ветра и чаще всего встречается в велосипедных гонках , гонках на мотоциклах , автомобильных гонках и конькобежном спорте , хотя драфтинг иногда используется даже в беговых лыжах , скоростном спуске на скейтборде и беге . Некоторые формы триатлона допускают драфтинг. Драфтинг применяется и в плавании : как в гонках на открытой воде (в естественных водоемах), так и в традиционных гонках в соревновательных бассейнах . В бассейне для соревнований пловец может обнимать линию дорожки , отделяющую его от пловца, который находится позади.тем самым воспользоваться преимуществом скользящего потока жидкости в следе другого пловца. Драфтинг также встречается в соревнованиях по лонгбордингу .

Считается, но еще не доказано окончательно, что чистокровные скаковые лошади тяготеют друг к другу, особенно в более длительных гонках. [1]

Бельгийский жгут (Belgischer Kreisel)

Велоспорт [ править ]

При езде на велосипеде каждый раз, когда один велосипедист едет за другим, энергия сохраняется, особенно на высоких скоростях.

В шоссейных велосипедных гонках основная (самая большая) группа плотно упакованных велосипедистов в гонке называется пелотоном, где велосипедисты едут в длинном строю, причем каждый (но не первый гонщик) идет за другими перед ними.

Когда велосипедисты едут быстро, они формируют темп . Каждый велосипедист, кроме первого, тянет за другим. Чтобы ехать очень быстро, команда опытных велосипедистов может сформировать «бельгийский жгут». По очереди каждый велосипедист ведет группу. Составление чертежей может быть совместным : несколько конкурентов по очереди занимают лидирующие позиции (что требует наибольших усилий и затрат энергии). Он также может быть соревновательным или тактическим : один участник будет стараться держаться вплотную за другим, оставляя у ведомого больше энергии для рывка к финишу.

Бег [ править ]

Тяга позади другого бегуна может сэкономить энергию, хотя эффект меньше, чем при езде на велосипеде из-за того, что скорость ниже.

Компания Nike работала с экспертом по аэродинамике Робби Кетчеллом из Университета Нью-Гэмпшира, чтобы поэкспериментировать и выбрать такую ​​структуру кардиостимуляторов , которая лучше всего минимизирует нагрузку на профессионалов, спонсируемых ею в проекте, названном Breaking2 . В отчете журнала Wired, в котором были опрошены различные эксперты, связанные и не аффилированные с Nike, было обнаружено, что они все ожидали более скоординированной стимуляции в беге после Breaking2, причем двое из процитированных экспертов предсказывали такое поведение, как «совместный драфтинг» или гонки, которые стимулируют велоспорт-пелотон. -подобное поведение может улучшить время работы. [2]


Автоспорт [ править ]

Шоссейные гонки [ править ]

В гонках на одноместных автомобилях с открытыми колесами, таких как Formula One и IndyCar Series , а также, в меньшей степени, в гонках на спортивных автомобилях , используется техника, известная как slipstreaming . На длинной прямой машина, идущая вплотную за другой, использует поток, создаваемый ведущей машиной, чтобы сократить разрыв между ними, надеясь, что сможет обогнать лидера при торможении для следующего поворота или, если у него есть преимущество в скорости по прямой, для пройдите по прямой. Однако машинам очень сложно следовать друг за другом близко друг к другу в быстрых поворотах, так как «грязный» ( турбулентный)) воздух, выходящий из ведущей машины, выводит из равновесия ведомую машину, поскольку его аэродинамические устройства обеспечивают меньшее сцепление с дорогой. 4-кратный победитель Indianapolis 500 Рик Мирс был процитирован писателем motorsport.com Дэвидом Малшером в 2015 году, когда он сказал: «Дело в том, что сцепление, создаваемое аэродинамической прижимной силой, - наш враг… В настоящий момент прижимная сила настолько велика, что маскирует управляемость и вредит гонкам ". [3]

Гонки на серийных автомобилях [ править ]

Очередь машин на Талладеге Суперспидвей, использующая слипстрим лидера Кайла Буша .

На более быстрых скоростных трассах и суперскоростных трассах, используемых NASCAR и ARCA , два или более транспортных средства могут мчаться быстрее, если выстроились в линию спереди назад, чем один автомобиль может мчаться в одиночку. След под низким давлением за ведущей машиной группы снижает аэродинамическое сопротивление передней части ведомой машины, позволяя второй машине подъехать ближе. Когда вторая машина приближается к первой, она выталкивает вперед воздух под высоким давлением, поэтому менее быстро движущийся воздух попадает в спойлер ведущей машины. Результат - меньшее сопротивление для обеих машин, позволяющее увеличить скорость. [4]

На управляемость в поворотах влияют изменения баланса, вызванные тягой: ведущий автомобиль имеет нормальную переднюю прижимную силу, но меньшую заднюю. У буксируемого автомобиля меньше передняя прижимная сила, но нормальная задняя. Автомобиль с напарниками по драфту спереди и сзади потеряет прижимную силу с обоих концов. [4]

Подобно «бельгийскому жгуту» в велоспорте, «перевал рогатки» - самый драматичный и широко известный маневр, связанный с драфтингом. Ведущий автомобиль (возможно, толкаемый цепочкой тянущих машин) использует след ведущего автомобиля, чтобы подъехать с максимальной скоростью в конце прямого участка, входит в высокий поворот и поворачивает вниз по следу ведущего автомобиля. Комбинация движения под уклон и бега по зоне наименьшего аэродинамического сопротивления позволяет ведомой машине развивать дополнительную скорость и обгонять лидера. [4]

Драфтинг был открыт гонщиками серийных автомобилей в Daytona 500 1960 года , когда Джуниор Джонсон обнаружил, что он может использовать драфтинг как стратегию, которая помогла ему преодолеть тот факт, что его Chevrolet не поспевает за другими автомобилями, что позволило ему выиграть гонку. [5] Как и Джонсон, другие водители обнаружили, что они набирают скорость, двигаясь близко к другим машинам; и в ходе экспериментов они обнаружили, что линейка автомобилей может поддерживать более высокие скорости и / или использовать меньше газа (что приводит к меньшему количеству пит-стопов), чем одна машина, едущая сама по себе. [4]

В последние годы, поскольку аэродинамика становится все более критичной для характеристик серийных автомобилей на «промежуточных» овальных трассах (от 1,33 до 2 миль) и сверхскоростных трассах, не требующих ограничительных пластин (таких как автодром Индианаполиса ), эффект турбулентности или «грязный» воздух при следовании за другим автомобилем стал гораздо более похож на описанный выше в гонках с открытыми колесами (ситуация, описываемая в кругах NASCAR как аэродинамический толчок ), и часто упоминается как основная причина уменьшения количества обгонов. [6]

Вытяжка [ править ]

Черчение наиболее важно на треках ограничительной пластины NASCAR , Talladega Superspeedway и Daytona International Speedway., где пластины означают, что для толкания больших тел по воздуху доступно гораздо меньше энергии. Гоночные автомобили развивают максимальную скорость на этих сверхскоростных трассах, поэтому аэродинамические силы максимальны, а эффекты драфта - самые сильные. Поскольку ограничительные пластины впервые использовались в качестве предохранительного устройства, их действие изменило характер вытяжки. Транспортные средства больше не имеют достаточной мощности или реакции дроссельной заслонки, чтобы поддерживать свою скорость тяги при выходе из тяги; они могут выехать и протиснуться вперед, но не успевают разогнать проезжаемую машину. Это сводит на нет маневр рогатки. В результате обгон часто является результатом сотрудничества двух или более водителей или достигается за счет всасывания воздуха сбоку от проезжаемого автомобиля, метод, называемый боковым уклонением. [7]

Вытяжка - это тактика, используемая в Талладеге и Дайтоне. Первоначально эта техника была популяризирована братьями Арчер в серии SCCA Sportruck в конце 1980-х годов. [8] Это начинается как обычная драфтинг, но следующая машина подъезжает к ведущей машине и врезается в нее, толкая ведущую машину вперед, чтобы сохранить инерцию .

Если это сделать грубо или в неправильном положении (например, близко к входу в поворот), эта тактика может дестабилизировать управление ведущей машиной, иногда вызывая аварию. Подобное использование тактики известно как драфтинг . Из-за опасности NASCAR попытался ограничить использование распорок на бамперах на автомобилях, запретил создание неровностей на поворотах, ввел «зоны без неровностей» на некоторых участках скоростных трасс, где эта практика распространена, и наказал водителей, которые слишком грубые в работе с неровностями. . Сезон NASCAR 2010 года предоставил водителям больше свободы; Вытяжка неровностей разрешалась везде, включая повороты.

Кайл Буш в значительной степени отвечает за другой тип создания неровностей, который теперь называется «черчение с двумя автомобилями» [ цитата ] и «тандемное рисование». [9] На тестовой сессии 2007 года в Талладеге он попросил Райана Ньюмана толкнуть его сзади и был ошеломлен, осознав, что с помощью Ньюмана он был на две секунды быстрее. На недавно проложенной в 2011 году международной гоночной трассе Daytona International Speedway Буш первым осознал, что повороты достаточно гладкие, чтобы обеспечить тягу двух автомобилей по всей длине трассы. Во время тестовых сессий на трассе, когда Busch подтолкнула его брата Kurt «s Penske Racing товарищ по команде Брэд Keselowski, они бежали на 15 миль в час быстрее, чем одиночные машины. Другие гонщики быстро подхватили стратегию Буша, и проект с двумя автомобилями доминировал в Daytona 500 и Budweiser Shootout 2011 года . [10] Эта стратегия также была очень заметна в Талладеге. В 2011 году тандемная драфтинг с двумя автомобилями использовалась для протяженности 499 Аарона , при этом многие пилоты выбирали своих собственных товарищей по команде (например, Джимми Джонсон и Дейл Эрнхардт-младший были драфтованы вместе, как и Джефф Гордон и Марк Мартин.). В сезоне 2012 года автомобили серии Sprint Cup были модифицированы таким образом, что тандем стал невозможным, чтобы вернуться к гонкам в стаи. В 2014 году гоночная трасса была запрещена NASCAR в соревнованиях Nationwide Series и Camping World Truck Series . Тандемная тяга вернулась, когда NASCAR удалили ограничительную пластину и заменили ее коническими проставками, а с плоскими носами и бамперами современных автомобилей Gen 6 водители могли более легко работать в тандеме и набирать скорость, как в начале 2010-х годов. После страшной аварии Райана Ньюмана на Daytona 500 2020 годаNASCAR предпринял усилия по изменению драфта на использование меньшего количества лошадиных сил на сверхскоростных трассах, удалению воздуховодов, чтобы исключить тандемное тяговое усилие и уменьшить скорость закрытия, а также уменьшить корпус дроссельной заслонки, чтобы снизить количество воздуха в гоночном автомобиле. [9]

Тайлгейтинг и гипермилинг [ править ]

Некоторые водители, как известно, проект отстает от других транспортных средств, в частности , впритык больших транспортных средств, в целях экономии топлива. Например, гипермилеры, использующие эту технику, могут достичь 75 миль на галлон или более (повышение эффективности некоторых гибридных автомобилей на 10%). [11] Некоторые источники говорят, что наиболее распространенное движение за задним ходом не экономит бензин даже на скоростях автострады, потому что есть вероятность ускорения и торможения так часто, что любые аэродинамические экономии теряются из-за тормозов. [12]

На выставке MythBusters была протестирована тягач за 18-колесным грузовиком, и результаты показали, что проезд на 30 м позади грузовика повысил общую эффективность использования миль на галлон на 11%. [13] Проезд на 10 футов (3,0 м) позади грузовика повысил эффективность на 39%. Кроме того, в том же эпизоде ​​Разрушители мифов продемонстрировали, что для следующего автомобиля может быть очень опасно расслоение одной из шин (или их крышки ) , поскольку куски выброшенной резины могут быть достаточно большими, чтобы причинить серьезный вред, даже смерть, водителю, который следует слишком внимательно. [14]

Разработчики также сталкиваются с опасностью, что в случае внезапной остановки идущего впереди транспортного средства у них будет мало времени для реакции. Взвод изучается как средство получения выгоды при одновременном повышении безопасности.

Компьютерное моделирование черчения [ править ]

Компьютерное моделирование ( вычислительная гидродинамика или CFD) все чаще используется для анализа чертежей. При составлении чертежей важно понимать аэродинамическое поведение автомобиля, например, если задний автомобиль находится слишком близко к переднему, подача воздуха к его радиатору будет уменьшена, и существует вероятность перегрева двигателя. Большинство аэродинамических анализов в автоспорте выполняется с использованием испытаний в аэродинамической трубе. Это становится трудным при составлении кейсов хотя бы потому, что нужна очень большая аэродинамическая труба. CFD, своего рода виртуальная аэродинамическая труба, используется гоночными командами для определения характеристик машины во время драфта.

Черчение на природе [ править ]

Было замечено, что животные используют настоящее рисование, напоминающее автогонки или езду на велосипеде. Например, известно, что карибские лангусты мигрируют плотными одиночными группами «поезда омаров». [15] [16]

Вихревой серфинг [ править ]

Вихревой серфинг - это родственное явление, которое в настоящее время исследуется ВВС США с целью экономии топлива при полетах на большие расстояния. Идея состоит в том, чтобы летать самолетом в верхней части вихря законцовки крыла ведущего самолета. [17] В 2003 году НАСА сообщило, что один из его испытательных самолетов F / A-18 имел экономию топлива на 29% за счет полета в вихре законцовки крыла DC-8. Полет DC-8 / F-18 представлял собой исследовательское исследование преимуществ больших летательных аппаратов, вызванных завихрением, на самолетах-истребителях. Самолет летел на высоте 25000 футов с разносом носа к хвосту около 200 футов. В то время НАСА заявило, что F / A-18 медленно двинулся в сторону, чтобы исследовать эффекты вихря. [18] [19] ВВС также протестировали вихревой серфинг сC-17 использовали автопилот в 2012 году и показали 10% -ную экономию топлива. [17] Испытания в 2013 году дали еще большую экономию топлива. [20]

Вихревой серфинг на природе [ править ]

Канадские гуси летят в строю V

Совместные методы гидродинамики , такие как рисование, также встречаются в природе. Стаи гусей и некоторых других птиц летают в форме буквы « V», потому что вихри на концах крыльев, создаваемые передней птицей, будут создавать циркуляцию воды вверх. Птицы, летящие позади, получат подъемную силу от этих водоворотов. Таким образом, другим птицам в стае не нужно прилагать столько усилий для достижения подъемной силы. Исследования показывают, что птицы в V-образной формации располагаются примерно на оптимальном расстоянии, предсказанном простой аэродинамической теорией. [21]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Спенс, Эндрю Дж .; Турман, Андрей; Махер, Майкл; Уилсон, Алан М. (2009). «Скорость, стратегия, драг и драфтинг в породистых скачках». Сравнительная биохимия и физиология . 153 (2): S127. DOI : 10.1016 / j.cbpa.2009.04.216 .
  2. ↑ Робби Гонсалес (рассказчик / старший писатель, Wired Magazine), Роджер Крам (эксперт по биомеханике, CU Boulder), Майкл Джойнер, доктор медицинских наук (исследователь физиологии упражнений, клиника Mayo), Крис Бивс (старший инженер, Siemens PLM) (29 июня 2017 г. ). Наука о том, как Nike почти преодолела двухчасовой марафон . Проводной (онлайн видео). Событие происходит в 6: 35-9: 12 . Проверено 25 сентября 2018 года .
  3. ^ "Рик Мирс звучит предупреждением о машине Инди" , Автоспорт
  4. ^ a b c d Лемастерс, Рон младший (январь 2001 г.) "One Wild Wind", Stock Car Racing (ISSN 0734-7340), Том 36, номер 1.
  5. ^ Aumann, Марк (2 октября 2012). «Искусство драфт» . НАСКАР . Архивировано из оригинала на 5 октября 2012 года .
  6. ^ "Проблема с аэродинамическим толчком Nascar" , Кубок Nascar по спринту , неделя Auro.
  7. Рианна Ингрэм, Джонатан (6 марта 2010 г.). «КУБОК: Атланта - рай для драфтинга» . Канал скорости. Архивировано из оригинального 23 мая 2010 года . Проверено 27 мая 2010 года .
  8. ↑ Глик, Шав (3 декабря 1987 г.), «Автогонки», Los Angeles Times , стр. 10.
  9. ^ Б Брюс, Kenny (11 января 2014). «NASCAR накажет тандем-драфтинг» . НАСКАР . Архивировано 12 января 2014 года . Проверено 12 января 2014 года .
  10. ^ Андерсон, Ларс. «Ребенок побеждает дикого», Sports Illustrated , 28 февраля 2011 г.
  11. ^ " " Hypermilers "выживают все до последней капли на галлон , NBC News 29 мая 2007 г.
  12. ^ "Задняя дверь для Матери Земли!" Архивировано 5 сентября 2008 г., на сайте Wayback Machine ecogeek.org, 16 июля 2007 г.
  13. ^ Разрушители исследование разработки на дороге Archived 9 октября 2008 года, в Wayback Machine . Autobloggreen.com. Проверено 28 марта, 2013.
  14. ^ "Эпизод 80: Big Rig Myths Архивировано 16 января 2013 года в Wayback Machine . Результаты MythBusters. Проверено 28 марта 2013 года.
  15. ^ "В поисках пути ". Испытания жизни . 1 ноября 1990 года. BBC.
  16. ^ Канцирук, Пол; Херрнкинд, Уильям (октябрь 1978 г.). «Массовая миграция колючего омара, Panulirus Argus (Crustacea: Palinuridae): поведение и экологические корреляты» . Бюллетень морских наук . 28 (4): 601–623. Архивировано 18 ноября 2011 года.
  17. ^ a b Дриннон, Роджер (11 октября 2012 г.). « « Вихревой серфинг »может быть революционным» . ВВС США . Архивировано из оригинального 12 декабря 2012 года . Проверено 23 ноября 2012 года .
  18. ^ НАСА Sky Surfing для экономии топлива . НАСА (21 июля 2003 г.)
  19. ↑ Лаборатория ВВС США проверяет технику «сёрфинга с самолетов» для экономии топлива ». Архивировано 12 апреля 2013 года в Wayback Machine . Networkworld.com (11 октября 2012 г.). Проверено 28 марта, 2013.
  20. ↑ USAF рекламирует летную технику для экономии топлива. Архивировано 30 октября 2013 года в Wayback Machine .
  21. ^ «Снижение сопротивления от полета формации. Полет самолета в формации, похожей на птиц, может значительно увеличить дальность». Архивировано 21 мая 2009 г. на Archive.today ; Центр оборонной технической информации; Апрель 2002 г .; Проверено 27 февраля 2008 г.

Внешние ссылки [ править ]