Подвижной состав

НОВЫЙ ФЛАГМАН СОЗВЕЗДИЯ

ТРЕХЛУЧЕВОЙ ЗВЕЗДЫ


Публикация вторая: о чем молчат релизы

Подвижной состав

НОВЫЙ ФЛАГМАН СОЗВЕЗДИЯ ТРЕХЛУЧЕВОЙ ЗВЕЗДЫ

Публикация вторая: о чем молчат релизы
В прошлом номере журнала и на сайте ktt-magazine.ru мы подробно рассказали о новейшем магистральном тягаче Mercedes-Benz eActros 600, мировая премьера которого состоялась в начале октября 2023 года. Думаю, все наши читатели, равно как и просто видевшие новый грузовик хотя бы на фотографиях, обратили внимание на то, что его создатели ради улучшения аэродинамики пожертвовали узнаваемой стилистикой флагмана, который, кстати, как флагманская модель в линейке «Трехлучевой звезды» еще в ноябре 2021 года отметил свое 25-летие.
А что если нам на примере «шестисотого» поискать решения, которые могут быть полезны даже (!) в рамках импортозамещения?

Алексей Самойлов, фото Daimler Trucks, из интернета и архива автора

Например, сегодня мы поговорим об... аэродинамике автопоезда...
Мне сразу можно возразить: эта «тема» актуальна для скоростей движения выше 60 км/ч! Разумеется, хотя вообще-то всё начинается чуть раньше (см. таблицу). И если рассматривать электрификацию автомобильного транспорта, то, на мой взгляд, наиболее сложным является сегмент междугородных (международных) перевозок, а, как помните, например, на немецких автобанах лимит для грузовиков 85 км/ч. Понятно, что на российских дорогах не скоро появятся электротягачи, однако...
Во-первых, как подтверждает анализ данных удаленного мониторинга транспорта, на магистральных перевозках в России (зависит от региона, посему обобщим: летом) средние скорости движения автопоездов превышают 60 км/ч...

Немного экзотики. Красивая машинка, автопоезд будущего. Но присмотритесь к заднему борту полуприцепа... Прочтите статью, и вы поймете, в чем ошибка дизайнера

Во-вторых. В России появилась уже вторая скоростная автомагистраль, причем не вызывает сомнения, что она «дойдет» как минимум до границы с Казахстаном или, например, до Улан-Удэ, просто потому что грузопоток из Китая, по всей видимости, на долгие годы останется стабильным. Более того, однажды санкции будут отменены, и замаячит перспектива устойчивого грузопотока из Китая в Европу, обеспечиваемого автомобильным транспортом, и тогда припомнится и так называемый «Северный маршрут» Нового Шелкового пути, который короче всего через Россию.

В-третьих. 14 декабря 2023 года Ассоциация «Росспецмаш» провела в Москве конференцию для производителей российской прицепной техники и её эксплуатационников, которая была посвящена: а) итогам 2023 года и б) перспективам данного сегмента коммерческого транспорта. По пункту «б» напомню народную мудрость: в любом автопоезде для его владельца тягач это расходная часть бюджета, прицеп/полуприцеп доходная. Например, снижение снаряженной массы полуприцепа на 1000 кг в общем случае (при неизменной загрузке) дает снижение расхода топлива на 0,5 л/100 км. В случае использования тягача с электроприводом и питанием от бортовых накопителей речь идет об увеличении запаса хода на 1,5%. Да, при пробеге 100 тыс. км в год суммарная экономия абсолютно «смешная» и составит всего-то 500 литров ДТ. Ну а если у вас в парке 50, 100 или даже 200 автопоездов? И разве упомянутые «лишние» 1000 кг, если речь идет о полезной загрузке, всегда «мелочь»? Особенно при существующей (местами «кривой») системе весового контроля на трассах.

Шедевры аэродинамики? Чуть позже объясню знак вопроса

В-четвертых. Жаль, что в России подобные исследования никогда не проводились, но по зарубежным данным можно упомянуть доклад «Truck Aerodynamic Parameters» (публикация ученых машиностроительного факультета Технологического университета Брно – Brno University of Technology, Чешская Республика), из которого следует, что примерно 75% потерь, связанных с аэродинамикой автопоезда, определяются конструкцией полуприцепа. Иными словами, именно полуприцеп – основной источник повышенного расхода топлива из-за проблем с аэродинамикой автопоезда.

Линии автопоездов первой половины прошлого века нередко производят впечатление, что они отвечают всем законам аэродинамики. Увы, в данном случае то была просто попытка обойти некоторое время действовавший запрет рекламы известного пенного напитка в Канаде...

Немого теории

Аэродинамика автопоездов: критические зоны обозначены, пояснения в тексте

Вернемся к теме «лекции» – аэродинамика автопоезда – и остановимся на теме её влияния на эксплуатационные расходы автопоезда. Как показывает мировой опыт, у любого стандартного автопоезда есть четыре критических зоны, влияющих на его аэродинамику.

■ Критическая зона «1» – это тягач. К сожалению, традиционная бескапотная компоновка не позволяет максимально успешно решить данную проблему. Однако разработчикам Mercedes-Benz eActros 600, сочетая форму кабины, которую за «безликость» автор критиковал в прошлом номере, а также специальные пластиковые обтекатели снизу («плоское днище»), равно как и мелочи вроде замены наружных зеркал заднего обзора на видеокамеры, удалось снизить аэродинамические потери по сравнению с предшественником примерно на 9%. По расчетным данным и по данным полигонных испытаний, это дает примерно 10% экономии топлива...

Капотная компоновка тягача в большей степени позволяет улучшить аэродинамику автопоезда. К месту напомню, что прототипы «капотников», причем именно магистральных тягачей, были в свое время в Миассе и в Минске. Европа снимает ограничение с длины автопоездов в 25,25 метра, на отдельных дорогах допустимы и 33. Не пора ли и нам пересмотреть ограничения длины автопоездов, хотя бы на скоростных магистралях?

■ Критическая зона «2» – это зазор между кабиной тягача и передним бортом полуприцепа. Несмотря на использование закабинных обтекателей, здесь аэродинамические потери могут достигать 1,0% или 0,5 л/100 км (в случае NEV-грузовика это означает примерно пропорциональное сокращение запаса автономного хода). Разумеется, от 500 км один процент это пять км, другой вопрос, что их вполне хватило бы на всё маневрирование на том же грузовом терминале.

Разумеется, это решение производства «МТС в отстающем колхозе…» Нюанс в том, что эти удлинители «закабинных» обтекателей тоже вполне работают!

Небольшое отступление от темы «лекции»...
Не сомневаюсь, что некоторые водители, равно как и иные специалисты, ещё помнят время «американцев» на российских дорогах, расцвет эпохи которых пришелся на 2005-2009 годы. Но в данном контексте важнее припомнить возможность смещения ССУ на раме. Либо ближе к кабине во время движения. При этом передний борт полуприцепа полностью помещается в «аэродинамическую тень» закабинных обтекателей. Либо ближе к концу рамы: ради удобства маневрирования на терминале. Так почему бы и нам не задуматься о разрешении эксплуатации на нем, равно как и на скоростных магистралях, начиная с М11 и М12 капотных тягачей? Тем более что они уже были разработаны что в Миассе, что в Минске. Ведь такая компоновка: а) более удобна для улучшения аэродинамики, где как следствие снижение расхода топлива; б) позволяет повысить комфорт для водителей; в)...
Но вернемся в «лекторий». И так...

Критическая зона «3» – это нижняя часть полуприцепа. Объективно ухудшению аэродинамики здесь способствует форма днища, агрегаты и различного рода вспомогательное оборудование. Существуют различные решения для данной проблемы: бортовые экраны различной конструкции, иногда специальные дефлекторы (обтекатели) на осевых агрегатах тележки полуприцепа или перед ними.

Для снижения аэродинамических потерь в данном случае используется множество решений – некоторые представлены на публикуемых иллюстрациях, включая «фанерные» лабораторные прототипы. На мой взгляд, для российских условий все-таки потребуется оценить конструкции, в том числе и с точки зрения надежности на реальных (регулярных?) маршрутах с учетом всех возможных факторов и вероятных внешних воздействий. Правда, готов взять на себя смелость и предложить маршрут № 1: трасса М-11 и автопоезда с тягачами КАМАЗ с автономным управлением. Как известно, они работают от терминала до терминала.
Цифры. По результатам дорожных и эксплуатационных испытаний дефлекторы на тележке полуприцепа дают порядка 2-4% (0,8-1,2 л/100 км) экономии топлива, бортовые экраны – до 1,5%.

Нижняя часть полуприцепа: натурные испытания.

Обтекатели из фанеры (фото ниже) не должны смущать – так выглядит начало поиска их оптимальной формы.

И опять «наш колхоз». Вы удивитесь, но это примитивное решение не только способствует улучшению аэродинамики автопоезда, но и защищает агрегаты тележки полуприцепа, например, от дорожных реагентов

Критическая зона «4» – это зона турбулентности за задним бортом. В этом месте во время движения создается небольшое разряжение воздуха, провоцирующее смешение ламинарных воздушных потоков с крыши, бортов и из-под днища. В лабораторных условиях путем изменения/разделения потоков воздуха было выяснено, что без любых усовершенствований (только за счет плохой аэродинамики) «вклад» этой зоны в расход топлива тягача составляет примерно 7,5-8%! Причем, судя по публикации в журнале Samochody Specjalne (Польша), эти цифры были получены в результате исследований, проведенных компанией Schmitz Cargobull!

Здесь предлагается два решения:
1. изменение формы крыши (подробнее в «Мимоездом»);
2. аэродинамические удлинители на заднем борту.

Особенности воздушных потоков стандартного автопоезда и автопоезда с полуприцепом, оснащенным аэродинамическим удлинителем на заднем борту (вариант длиной два фута – 609,6 мм). Фрагмент иллюстрации из доклада Review of Aerodynamic Drag Reduction Devices for Heavy Trucks and Buses – Centre for Surface Transportation Technology, National Research Council, Canada

По последнему пункту сразу о законодательстве. В общем случае удлинители длиной до 500 мм допустимы на европейских дорогах, и их установка не противоречит Директиве 97/27/ЕС. В Северной Америке из-за особенностей транспортного законодательства их длина может достигать 1524 мм (мой перевод из футов США в привычные нам единицы).

На публикуемых для примера иллюстрациях малобюджетное решение Trailer Tail от AT Dynamics (Сан-Франциско, США). Производитель заявляет, что в год он реализует до 1500 установочных комплектов. Монтаж Trailer Tail на сервисе или в ремзоне АТП, по официальной информации, якобы занимает не более 60 минут, его вес «для Европы» – 40 кг. На стоянке или перед проведением погрузо-разгрузочных работ «хвост» складывается в течение двух минут без использования инструментов и надежно фиксируется в этом положении на «задних воротах». Разумеется, он не препятствует их полному открытию. При неудачном маневрировании задним ходом панели «хвоста» легко деформируются, а затем так же легко восстанавливают свою форму – полная иллюзия, что это резина, хотя якобы композит с особыми свойствами. То же происходит и в случае ДТП с наездом сзади: несколько царапин, и в основном у виновника ДТП.

Примеры аэродинамических удлинителей на полуприцепах

Думаю, что эти фотографии дают некоторое представление о возможных вариантах конструкции и использовании удлинителей в эксплуатации

Единственный важный момент: как показывают результаты удаленного мониторинга автопоездов, когда по соглашению с владельцами парков анализировалось движение одних и тех же автопоездов на одних и тех же регулярных маршрутах большой протяженности с «активированным» Trailer Tail и с ним же, но зафиксированном в сложенном состоянии (обязательная ротация водителей проводилась для того, чтобы нивелировать влияние манеры вождения на расход топлива), «короткий хвост» (европейский) дал, естественно, меньшую экономию топлива, чем длинный – американский. И всего-то 5-7% в зависимости от реальных дорожно-климатических условий.

Для российских реалий уточню особо. Как мы помним, в зимних условиях (неочищенная дорога, снегопад, пурга и т.п.) на заднем борту полуприцепа, как правило, происходит отложение, а в ряде случаев и смерзание грязного снега. При использовании «хвоста» на зимних дорогах Канады и Аляски было отмечено, что данное явление отсутствует практически полностью.
МИМОЕЗДОМ
ЭКОЛОГИЯ И КРЫША ПОЛУПРИЦЕПА

На заставочной иллюстрации и здесь S.CS EcoFLEX – «тент» от Schmitz Cargobull AG. У него высота переднего борта 2700 мм, заднего, с регулируемой высотой, – минимум 2200 мм. Согласно официальным релизам, его «несколько» нестандартная форма за счет улучшения аэродинамики (сглаживания турбулентных потоков воздуха за задним бортом) позволяет снизить расход топлива тягача на 10%, а выбросы CO2 – на 3%. Предполагается (внимание!), что регулировкой высоты заднего борта будет заниматься... водитель тягача.

Инструкция для него с официального сайта производителя:
1. открыть двери и поднять скобы в задней части;
2. отсоединить перемычки тента и тент;
3. переместить подъемный верх с помощью гидропневматического насоса;
4. установить требуемую внутреннюю высоту на стойках;
5. поднять подъемный верх;
6. отрегулировать высоту тента и закрыть;
7. закрыть скобы в задней части и двери...

Это надо сделать с учетом реальной загрузки и предполагаемых условий движения в рейсе! Читай, если это возможно. Понятно, что и некую работу с трудовым коллективом придется провести, включая лекцию по аэродинамике автопоездов. Кстати: если что, обращайтесь. Лекцию начну с истории и собственного опыта, когда из-за проблем с аэродинамикой перспективный мотор пытался кипеть при 90 км/ч и минус 40 за бортом (то был всего-то Отдел исследования и доводки двигателей УКЭР АЗЛК).

И еще два момента. EcoFLEX в семействе EcoGeneration от Schmitz Cargobull не единственное решение. Есть еще EcoFIX и EcoVARIOS. Они предназначены для перевозки различных типов грузов, правда, конструкция крыши (и инструкция для водителя) у них одинаковые. Также обратите внимание на красивую картинку: EcoFLEX на фоне ветрогенераторов. Она с официального сайта Schmitz’a. И судя по нему, специалисты компании признают, что регулируемая по высоте крыша не решает проблему турбулентности за задним бортом.

И, как всегда, упражнение с калькулятором. Давайте сравним это решение, например, с Schmitz S.CS Universal. Внутренний объем последнего при длине кузова «по свету» в 13,62 м составляет 91,2 м3. При этом наш расчет показывает, что объем EcoFLEX (в положении «задний борт 2200 мм») составит примерно 82,8 м3, или на 8,4 м3 или 9,3% меньше «конкурента». Разумеется, всё определяет характер груза и число европалет, которые могут в этот раз и не поместиться… ещё один рейс?
Но чего не сделаешь ради экологии, не правда ли?

Идея для стартапа?

Аэродинамика автопоезда. «Узкие» места обозначены (перевод, думаю, не нужен), некоторые возможные решения упомянуты в тексте. Приз во всех случаях один: снижение расхода топлива на магистральных перевозках

Мы живем в трудное время, когда от «можем купить» стоит перейти к «подумать и сделать».
Автор этих строк затронул на первый взгляд странную тему – аэродинамику автопоездов. Так вот, полуприцеп. Обратите внимание на некоторые иллюстрации. Мы не будем рассматривать сложные конструктивные решения, но примитивный обтекатель под днищем перед тележкой... Плюс аэродинамический удлинитель на «задних воротах» явно не самой сложной конструкции...

А в итоге экономия топлива...

Допустим, 5% – это много или мало? Некий условный автопоезд имеет пробег 100 тыс. км в год. Расход топлива тягача 30 л/100 км, будем считать, что только половину пробега он двигался со скоростью выше 60 км/ч, что соответствует 50 тысячам км. В этих условиях расход составит 15 тысяч литров ДТ за год.
Пять процентов от этой цифры – 750 литров.
Как утверждает сайт diztoplogist.ru (выборка случайная, он оказался первым в Google-поиске), по «безналу» стоимость ДТ 55-57 руб./л. Отсюда экономия составит порядка 41,2 тысячи рублей в год. Цифра «ни о чем», если в парке один автопоезд, тем более из этой суммы надо вычесть стоимость «гаджетов». Но если пробег со скоростью выше 60 км/ч за год больше 50 тысяч км?
К слову: сайт «Консультант Плюс» почему-то уверяет, что в России срок службы прицепов и полуприцепов составляет 30 лет...

***
Понимаю, мы «несколько» отвлеклись от рассказа о Mercedes-Benz eActros 600. Но, виноват, не смог промолчать. Ведь, согласитесь, несмотря на все достижения по увеличению пробега магистральных автопоездов на одной зарядке тяговых накопителей до 800 и 1000 км (о технике конкурентов MAN Truck & Bus, Sany Trucks Co. и прочих подробнее на нашем сайте ktt-magazine.ru), у автора сложилось впечатление, что все работы по улучшению аэродинамики прицепного состава свернуты, а результаты их забыты или сданы в архив.

p.s. Фото для Вашего архива

Это была вторая публикация автора, посвященная новейшему Mercedes-Benz eActros 600, мировая премьера которого состоялась в начале октября 2023 года.

Кстати, этой модели в 2026 году исполнится 30 лет.

Новый... он как бы тоже... Actros, однако давайте вспомним тех, кто был до него.

Думаю, что тот, кто хотя бы раз сидел за рулем флагмана, автора поймет и простит...