ENG / NL


Door Maxim Peters

Het ontwerpen van de buitenkant van RED Shift is de verantwoordelijkheid van de aerodynamici. Zij moeten ervoor zorgen dat het ontwerp geoptimaliseerd is voor zo min mogelijk luchtweerstand, maar dat alle mechanische en elektronische onderdelen erin passen en de energie-inkomsten van de zon zo hoog mogelijk zijn. Maar hoe gaat dat dan?

Om meteen maar op de titel in te gaan: aerodynamica is absoluut geen gebakken lucht. 90% van het energieverlies van een zonneauto op cruisesnelheid is door luchtweerstand. Dat maakt dat de aerodynamica van RED Shift het belangrijkste onderdeel is in het verminderen van het energieverlies. De aerodynamici van Solar Team Twente streven dus naar de perfecte aerodynamische shell (buitenkant van de auto). Maar welke vorm wordt het dan? Een druppelvorm zou het beste zijn, maar dat is helaas niet realistisch, omdat de aerodynamici ook rekening moeten houden met de rest van de auto; er moet een zonnepaneel op komen, de auto moet vier wielen hebben en er moet een coureur in passen. Daar komt nog bij dat dit jaar de regels zijn aangepast en de auto veel kleiner wordt, doordat het zonnepaneel veel kleiner moet worden.

Tekenen en doorrekenen

Alle concepten worden doorgerekend door middel van computersimulaties. Er wordt een auto getekend en vervolgens doorgerekend door hem eigenlijk in een digitale windtunnel te stoppen. Per concept wordt dan duidelijk wat de luchtweerstand is. Als het concept is gekozen, wordt er nog heel veel aan geschaafd; ieder plekje wordt telkens weer getekend en doorgerekend tot de optimale luchtstroom is gecreëerd. Dit proces heet ‘itereren’ en per iteratie wordt er gezocht naar verbeterpunten. Uiteindelijk na een half jaar tekenen en rekenen is de definitieve shell gemaakt.

Auto met vleugels

De shell is opgebouwd uit zogeheten ‘vleugelprofielen’. Dat zijn een soort wiskundige modellen die een vorm beschrijven als de doorsnede van een vliegtuigvleugel. Die vorm is in de basis eigenlijk een uitgestrekte en vervormde druppel, omdat dat nog steeds de meest aerodynamische vorm is. Deze vleugelprofielen zie je overal in de auto terug: de ‘hoofdvleugel’ (de horizontale plaat waar ook het zonnepaneel op ligt) is, je raadt het al, een vleugelprofiel. Ook beide wielkappen zijn vleugels die op hun kant liggen. Zelfs de canopy (de bubbel waar de coureur in zit) is gebaseerd op een vleugelprofiel, al is dat misschien wat lastiger te zien, omdat de overgangen tussen de verschillende vleugels ook zo geleidelijk mogelijk moeten zijn.

Rimpels en de overgang

Als de vleugels van de auto zijn ontworpen, is het zaak om de overgangen ertussen zo glad en geleidelijk mogelijk te maken om de lucht niet ertegenaan te laten botsen. Als de lucht namelijk ergens tegenaan botst, wordt de luchtweerstand groter. Bij RED Shift zie je dus extreem afgeronde hoeken bij de overgangen naar de wielkappen en de canopy.

Een ander, klein lijkend, detail zijn de deellijnen. Deze gedeeltes zijn eigenlijk de kieren waar de verschillende onderdelen los van elkaar kunnen. Zo moet het paneel naar de zon gericht kunnen worden bij een control stop en moeten de wielkappen open kunnen voor een eventuele wielwissel. De kieren van deze deellijnen moeten zo klein en glad mogelijk zijn om rimpelingen in de lucht te voorkomen. Elke rimpel is ongewenst, omdat het de lucht verstoort en dus de aerodynamica van de auto verslechtert. Dit geldt bijvoorbeeld ook voor gewone auto’s. Als je alle kieren en gaten van je auto met tape afplakt (denk aan de kieren bij de motorkap en deuren, maar ook aan de grille), zou het verbruik van je auto verbeteren!  Dat is ook de reden dat een elektrische auto vaak een dichte grille heeft. (Bij een verbrandingsmotor is een open grille vaak nodig voor de luchttoevoer naar de motor). Maar net als bij een personenauto, wil je wel kunnen in- en uitstappen, dus is het niet mogelijk om alles dicht te tapen. Daarom moeten de deellijnen dus zo strak mogelijk zijn.

Het is dus de kunst als aerodynamicus om de auto te verpakken in een zeer aerodynamische jasje. Dat doe je door de juiste vleugelprofielen te gebruiken en de overgangen en deellijnen zo geleidelijk en strak mogelijk te maken. Hoe beter dat lukt, hoe minder energie je verliest en hoe eerder je dus bij de finish bent.