מחירון אופנועים מוטו - בגרסא דיגיטלית, בחנויות ובעסקים

קיוואי בנלי
ברקום
מתחת לשורת MENU מטרו
אינדיאן ימין
קונה אופנוע
הווסקוורנה באנר שמאל
שרקו
מטרו באנר שמאל הכי עליון
אבניר קוביה שמאל
רפידו
סטומפ
לרט
אופנוסנטר קוביה שמאל
1 על 1
אישימוטו באנר קוביה שמאל
רוית דדוש עליון
KTM עליון קוביה
תמוז
KTM שמאל
HJC
מתלה לקסדה
אינדיאן קוביה שמאל
ברקום שמאל
הארלי שמאל

הטכנולוג: רביב כהן | נאחז באוויר

הטכנולוג: רביב כהן | נאחז באוויר

כתב: רביב כהן   |   צילומים: יצרנים, shutterstock

עד לא מזמן, תחום האווירודינמיקה באופנועים היה נחשב כ-'אומנות', מתכנני האופנועים היו מבלים חודשים בפיסול דגמי חימר, פיברגלס, מתכת ושאר חומרים, על מנת לנסות ולהפוך את האופנוע למהיר יותר ויעיל יותר בתנועתו דרך האוויר, אותם מתכננים היו מפסלים את האופנועים על סמך אינטואיציה, מעט ניסיון והרבה איטרציות חוזרות ונשנות, עד שהגיעו לתוצאה סבירה – גישה שאינה נחשבת כפיזיקלית או מתמטית אך בלתי נמנעת מכיוון שכמות המשתנים האינסופית היתה כמעט בלתי ניתנת לחישוב.
היום, עם התפתחות יכולות המחשוב וכלי הסימולציה, ניתן לחשב בצורה מדויקת את כל המשתנים המשפיעים על יכולת האופנוע לנוע דרך האוויר, למצוא את הנקודות הדורשות התייחסות ולשפר את מבנהו של האופנוע בהתאם.

בכתבה זו ננסה לגעת על קצה המזלג במשתנים המשפיעים על התכנון האווירודינמי של האופנוע כגון גרר ומערבולות, השינויים המחשבתיים שקרו בשנים האחרונות ואיך רתמו המהנדסים את הידע שנצבר בעולם התעופה לטובת עולם האופנועים, פער שהולך ומצטמצם ככל שעובר הזמן.

 

PANN_01_APRILIA_GUZZ

 

זרימת אוויר למינרית היא נגזרת של תורה שלמה הנקראת "מכניקת זורמים", תורה זו לא מדברת על החבר'ה שזורמים לאיזה בירה בפאב אלא ההתנהגות הפיזיקלית של כל חומר בעל צפיפות מסוימת כמו מים, אוויר או כל גז אחר; לכל חומר יש צפיפות וניתן לחשב את התנהגותו כשהוא נמצא בתנועה.
זרימה למינרית מציינת מצב בו זורם החומר סביב מכשול מבלי ליצור מערבולות, כלומר החומר זורם על דפנות אותו מכשול ו"נצמד" אליהן, עוקב אחרי קימורי החלק מבלי להתנתק מהם וליצור מערבולות.
ככל שהזרימה הלמינרית טובה יותר, המערבולות קטנות יותר והגרר הנוצר כתוצאה מכך קטן יותר.
בעולם התעופה, משתמשים מהנדסי אווירודינמיקה בפרמטר הנקרא "מקדם גרר" כמספר המשוקלל ממשתנים מורכבים כגון צורת החלק (לדוגמא, מבנה של מטוס) וזרימת האוויר עליו .
ניתן לחשב את מקדם הגרר על ידי הצבת המשתנים בנוסחה מתמטית הכוללת את גרר החלק, מהירות, צפיפות החומר דרכו החלק נע (אוויר, מים) ושטח הפנים היוצר את הגרר.
מבלי להיכנס לחישובים, מקדם הגרר של רכב משפחתי ממוצע נע בסביבות ה-0.3 ושל ג'יפ גדול ינוע בסביבות ה-0.4, ככל שמקדם הגרר קטן יותר, הרכב יעיל יותר מבחינה אווירודינמית.

ניתן לחשוב שמקדם הגרר של אופנוע מרוץ והרוכב הכפוף מאחורי המסיכה יהיה נמוך יותר, בזכות שטח הפנים הקטן בהשוואה לרכב, אך לא כך הדבר ולא משנה כמה ינסו המהנדסים לצמצם את המערבולות שהאופנוע יוצר על ידי כנפונים וכיסויים – כשהאופנוע נגמר הרוכב מתחיל – ואנחנו כבני אדם לא ממש אווירודינמיים מטבענו, אוסף של גפיים שלוחות לכל עבר, מפריעות לזרימת האוויר הלמינרית על חיפויי האופנוע, יוצרות כיסי אוויר ומערבולות המגדילות את הגרר.
בחישובים שנעשו ניתן לראות שמקדם הגרר של האופנוע עם הרוכב מגיע לכ-0.6, כמעט פי 2 מהרכב המשפחתי הממוצע.

מקדם הגרר הגבוה נוצר לא רק בגלל אותם חלקי גוף בולטים כגון מרפקים וברכיים, אלא גם כתוצאה מהתנהגות האוויר כשזה פוגע בהם, האוויר נוטה ליצור מערבולות בכל מקום בו הזרימה הופסקה, מערבולות אלו יוצרות אזורים של תת לחץ מאחורי הרוכב, מעיין ואקום ש'מושך' את הרוכב לאחור.
למעט ראש הרוכב, ממנו המהנדסים מנסים להסיט את זרימת האוויר המערבולתית ככל האפשר, כדי למנוע אי נוחות המתבטאת ברעש הרוח המכה בקסדה ורעידות וטלטולים לא נעימים, הבינו המהנדסים שניסיונות שליטה על זרימת האוויר באופנועים בייצור סדרתי היא מלחמה אבודה מראש, ויתרו עליה מזמן ואף אימצו אותה כאלמנט עיצובי באופנועי הנייקד של התקופה האחרונה.

המלחמה במערבולות האוויר באופנועים החלה עוד בשנות ה-40, מהנדסים גרמניים מקבוצות המרוץ של NSU, צונדאפ וב.מ.וו הרכיבו חיפויים על האופנועים שכיסו את כל חלקו הקדמי של האופנוע, כולל הגלגל, ואפשרו לרוכב 'להסתתר' מאחורי הכיסוי ובכך להקטין משמעותית את המערבולות שיצרו האופנוע ורוכבו, שיטה זו הוכחה כמוצלחת מאוד בצמצום גרר האופנוע ועזרה לאופנועים להיות מהירים יותר, מבלי לשנות את המנוע או לשפר את כוחו.

לאחר מלחמת העולם השניה, הרבה ממהנדסי התעופה מצאו את עצמם בתעשיית הרכב, אלו יישמו את יכולות הפיתוח והבניה ושיפרו את החיפוי המלא, הנקרא בשמו דאסט-בין פיירינג, או בלעז – dustbin fairing, השמועה מספרת שהשם הגיע מאחד הרוכבים הראשונים שהרכיבו את הכיסוי הזה שטען שזה נראה כמו "פח הזבל הביתי".
פיתוחי ויישומי הדאסטבין הפכו להיות כמעט סטנדרט בעולם המרוצים של שנות ה-50, עד שנאסרו כליל על ידי ה-FIM בטענה, מוצדקת, על בטיחות.

נכון שאותם פיירינגים צמצמו את המערבולות וכפועל יוצא גם את גרר האופנוע בקו ישר, אך הפכו אותו למסוכן מאוד ולא יציב בפניות, איך פיירינג יכול להשפיע על האופנוע בפניות? נחזור לעולם התעופה כדי להבין:
על מנת שמטוס יהיה יציב אינהרנטית, מרכז הלחץ צריך להיות מאחורי מרכז הכובד, בצורה זו הכוחות הפועלים על גוף המטוס תמיד ישאפו להתכנס.
אם מרכז הלחץ (COP) יהיה לפני מרכז הכובד (COG), ישאפו הכוחות הפועלים על גוף המטוס להתבדר ובכך יצרו מערכת שאינה יציבה מטבעה.
כאשר הרכיבו המהנדסים את החיפוי הגדול על קדמת האופנוע, הם בעצם גרמו להזזה של מרכז הלחץ (COP) לפנים והפכו את האופנוע ללא יציב מטבעו, עם נטיות לסבסוב סביב צירו.
ככל שעולה המהירות, כך נע מרכז הלחץ לפנים וגורם לאופנוע להיות פחות יציב ויותר רגיש לרוחות צד.
בשנת 1958 אסרה ה-FIM על שימוש בחיפויים קדמיים מלאים והגדירה שעל החיפוי לחשוף את גלגל האופנוע, ידי הרוכב ורגליו.

חדשנות מעולם התעופה
באופן טבעי, אלמנטים מעולם התעופה מוצאים את עצמם מוטמעים גם בעולם הרכב, היבטים אווירודינמיים המצמצמים את הגרר הנוצר על ידי האופנוע והרוכב, משפרים את ביצועי האופנוע.
אחת הדרכים הנפוצות לפינוי חום מתא המנוע במטוסים היא על ידי פתיחת פתחים עם מסיטי זרימה היוצרים איזור לחץ נמוך כאשר אוויר זורם עליהם וכך 'שואבים' את האוויר החם הנמצא בתא המנוע, אותם פתחים מוטמעים גם בחיפויי האופנועים ותפקידם לפנות את החום המצטבר באיזור המנוע הרחק מרגלי הרוכב וליצור זרימת אוויר על אזורים המועדים לחימום כגון מסלול צנרת ודוודי הפליטה.

דוגמה נוספת לשימוש באלמנטים אווירודינמיים לקירור הוצגה בתקופה האחרונה על ידי דוקאטי במרוצי המוטוGP, אלו הטמיעו מעיין כונס אוויר שהורכב בתחתית האופנוע ומלפני הגלגל האחורי שתפקידו היה לשלוט בטמפרטורת הצמיג על ידי הזרמת אוויר קר מעליו.
אחד השימושים הבולטים באלמנטים אווירודינמיים הוצג ב-2016 כשעלתה דוקאטי למסלול עם ספק אופנוע ספק מטוס, כזה עם זוג כנפונים המחוברים לקדמת האופנוע, לכנפונים האלו היו כמה תפקידים – הראשון, בדיוק כמו במטוס, ליצור כוח עילוי (כוח עילוי הפוך, כלומר כוח כלפי מטה) שמטרתו להצמיד את הגלגל הקדמי לאספלט, ובכך לאפשר האצה חזקה יותר, יציבות גבוהה יותר במהירויות גבוהות ואחיזה טובה יותר בפניות.

תפקידם השני של הכנפונים הוא לשמש כ-'מיישרי זרימה' שמטים את זרם האוויר לאזורים עם פחות גרר ובכך מצמצמים את המערבולות הנוצרות מאותם אזורים.
אותם כנפונים לא מגיעים בחינם, הוספתם שיפרה אמנם ביצועים מסויימים, אך איתם הוגדל גם מקדם הגרר של האופנוע.

כיום, על ידי תוכנות סימולציה מדוייקות, מצליחים המהנדסים לראות ולהבין את כל הפרמטרים והגורמים האחראים ליכולתיו האווירודינמיות של האופנוע. במקום לבלות מאות שעות במנהרת רוח, רכונים על מודל כזה או אחר, יכולים המהנדסים לבצע שינויים מהירים במודל הממוחשב, להריץ את המודל בתוכנות הסימולציה המדמות את העולם האמיתי, להבין האם ואיך משפיע השינוי ולבצע תהליך אופטימיזציה של החלקים השונים.

תוכנות אלו מאפשרות לראות את כל הגורמים המשפיעים ולמצוא את הפשרה בין שיפור אלמנט מסויים (למשל, הכוח המצמיד את הגלגל הקדמי לכביש) לבין איבוד ביצועים באלמנט אחר (לדוגמה, מקדם גרר גבוה יותר).
בעולם בו מנסים מתחרים מהשורה הראשונה לצמצם את זמני ההקפה בעוד כמה עשיריות שניה, מקדם הגרר הינו פרמטר חשוב וכזה שמקבל תשומת לב רבה, אך בעולם בו אנחנו לא מנסים לנצח את השעון בכל רכיבה, משקיעים מהנדסי הרכב את מרצם בנוחות ובטיחות הרוכב ולא במלחמה על הפול-פוזישן.
Stay Tuned.

הכתבה התפרסמה לראשונה במגזין מוטו 377, יולי 2019.

3 תגובות ל הטכנולוג: רביב כהן | נאחז באוויר

  1. אחל'ה כתבה. תחום מעניין מאוד.

  2. כתבה מעניינת מאוד. אף פעם לא חשבתי על זה.

תגובות

אבניר מגדל ימין
הונדה מגדל 2