KUNDENHERAUSFORDERUNG
Wie können Windkanaltests für Motorsportfahrzeuge so realistisch wie möglich gestaltet werden? Wenn Sie verschiedene Personen in der Branche fragen werden Sie wahrscheinlich die gleiche Antwort erhalten. Dazu wird der feste Boden durch eine bewegliche Fläche ersetzt, die sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Wind bewegt.
„Im Gegensatz zur realen Welt, in der sich ein Auto bewegt und die Luft und die Straße unveränderlich sind, drückt ein Tunnel mit festem Boden den Wind über ein Auto und den Boden, die sich nicht bewegen“, sagt Jeff Bordner, Standortleiter bei Windshear Inc. in Concord, North Carolina. „Dadurch entsteht eine Grenzschicht, die eine Umhüllung mit reduzierter Windgeschwindigkeit entlang des Bodens aufgrund von Reibungsverlusten darstellt. Rennfahrzeuge befinden sich in der Regel ein bis drei Zentimeter über dem Boden, was durchaus innerhalb dieser Grenzschicht liegt. Die Folge ist, dass Tunnel mit festem Boden die aerodynamischen Phänomene der realen Welt nicht genau simulieren.“
Im Gegensatz dazu bieten die meisten Personenkraftwagen einen Freiraum von mindestens sechs Zoll, sodass die negativen Auswirkungen der Grenzschicht nicht so kritisch sind. Windkanäle mit festem Boden eignen sich seit jeher für die Erprobung der meisten Fahrzeuge, die derzeit entwickelt werden. Mit dem zunehmenden Fokus auf Unterboden-Aerodynamik bei Personenkraftwagen sehen jedoch immer mehr OEMs die Notwendigkeit, auch auf rollende Straßenwindkanäle umzusteigen.
„In Nordamerika gab es keine Windkanäle in Originalgröße, sodass die US-Teams für diese Art von Tests nach Europa fliegen mussten“, so Bordner. „Und das auch nur, wenn sie in eine der wenigen Einrichtungen reinkommen, die für externe Rennteams zugänglich waren.“
Windshear wurde 2006 gegründet, um diese Lücke auf dem US-amerikanischen Markt zu schließen. „Wir sahen einen solchen Bedarf für diese Art von Windkanal, dass wir beschlossen, einen zu bauen, den jedes Team nutzen kann“, sagte Bordner. Um Top-Rennteams anzuziehen, müsste die Anlage eine überragende Testgenauigkeit und Wiederholbarkeit ermöglichen. Für einen für Windshear profitablen Betrieb war außerdem ein hoher Durchsatz erforderlich.
„Da wir einen Premium-Service entwickelten, war uns bewusst, dass wir ein hochwertiges Rolling-Road-System benötigten“, so Bordner. „Es steht außer Frage, dass MTS eine unübertroffene Erfahrung in der Lieferung von rollenden Straßen für Windkanäle für Automobil- und Motorsporttests hat. Wir waren auch von der unübertroffenen Erfahrung von MTS bei der Installation von rollenden Straßen überzeugt.“
MTS-LÖSUNG
Windshear eröffnete im September 2008 seinen rollenden Windkanal in Originalgröße. Es ist die erste Anlage dieser Art in Nordamerika und der dritte jemals gebaute rollende Windkanal, der in diesem Maßstab arbeitet. Noch wichtiger ist, dass es sich um die weltweit erste kommerziell verfügbare rollende Straße in voller Breite handelt, die Fahrzeugtests in Originalgröße unterstützt.
Das Projekt wurde von Haas Automation finanziert, dem Unternehmen, das Eigentümer von Windshear ist. Design und Bau der Anlage wurden von Jacobs Technology, dem unbestrittenen Weltmarktführer in der Entwicklung von Windkanälen, überwacht. Ingenieure von Jacobs Technology leiten auch den täglichen Betrieb des rollenden Windkanals von Windshear.
Die Luft in diesem geschlossenen Windkanal bedeckt eine Fläche von 14.864 Quadratmeter (160.000 Quadratfuß). Das Hauptgebläse hat einen Durchmesser von 6,7 Metern (22 Fuß) und eine Leistung von 5.100 PS, die Luftgeschwindigkeiten von 289,6 km/h (180 mph) erzeugen können. Die Lufttemperaturen werden mit einer Genauigkeit von 0,6 °C (1 °F) geregelt.
Der MTS Flat-Trac® Rolling Road ist 3,2 m (10,5 Fuß) breit und 8,9 m (29,5 Fuß) lang. Er hält mühelos mit dem Wind Schritt und beschleunigt in weniger als einer Minute von null auf 289,6 km/h (180 mph). Diese „Straße“ ist in Wirklichkeit ein durchgehender, nur einen Millimeter dicker Edelstahlriemen. Während der Tests messen Sensoren im Riemen präzise den aerodynamischen Abtrieb unter jedem Reifen.
Die fortschrittliche Software ermöglicht hochpräzise und zuverlässige Bewertungen der Fahrzeugleistung. Dazu gehören ausgefeilte Steuerungs- und Datenerfassungsfunktionen, die einen noch nie dagewesenen Einblick in die Leistung von Rennfahrzeugen ermöglichen. Die Tests werden ohne die für Windkanäle mit festem Boden übliche Grenzschicht durchgeführt, die die Integrität der Testdaten für Fahrzeuge mit geringer Bodenfreiheit einschränken kann.
Die Tests bei Windshear werden absolut vertraulich durchgeführt. Alle Testdatendateien werden von den Windshear-Servern gelöscht, sobald der Test eines Kunden abgeschlossen ist. Die Anlage ist so angeordnet, dass keine zwei Rennteams zu irgendeinem Zeitpunkt das Fahrzeug des anderen sehen.
„Dies ist eine aufregende neue Möglichkeit für Entwickler von Motorsportfahrzeugen in aller Welt“, sagte Bordner. „Den Top-Rennteams steht nun eine sichere und hochmoderne Einrichtung zur Verfügung, sodass sie nicht mehr auf private Einrichtungen zurückgreifen müssen.“
KUNDENVORTEILE
Mittlerweile ist der 40-stündige wöchentliche Betriebsplan der Anlage mit NASCAR- und IndyCar Racing-Teams aus ganz Nordamerika gefüllt. Auch Teams aus Europa und Asien bringen ihre Windkanaltests zu Windshear, angezogen von den hochmodernen Möglichkeiten der Einrichtung.
„Dank der Partnerschaft zwischen MTS und Windshear bleiben wir auf dem neuesten Stand der Technik, und die Motorsportentwickler nehmen das zur Kenntnis“, so Bordner. „Zusätzlich erhält MTS vollen Zugang zu unserem funktionierenden, hochmodernen Labor und die Möglichkeit, neue Fortschritte in einer realen Umgebung anzuwenden. Und wir können neue Funktionen anbieten, die sonst nirgendwo verfügbar sind. Anstatt nur mit den rollenden Straßenwindkanalanlagen in Übersee mitzuhalten, übernehmen wir die Technologieführerschaft.“
Laut Bordner war MTS maßgeblich an der Optimierung der Prüfgenauigkeit, der Wiederholbarkeit und des Durchsatzes in der Windshear-Anlage beteiligt. „Wir haben uns stark auf das Know-how von MTS bei der Installation des Rolling Road-Systems verlassen, was für uns von unschätzbarem Wert war, um ein hohes Maß an Datenintegrität und Durchsatz zu erreichen“, so Bordner.
Im September 2008 war Windshear Mitveranstalter des Treffens der MTS Rolling Road Users' Group. Beim zweitägigen Treffen in Concord, North Carolina, kamen Betreiber von Windkanälen zusammen, tauschten bewährte Praktiken aus und informierten sich über neueste Technologien. Dazu gehörte auch eine umfassende Besichtigung der Windshear-Anlage.
„Wir haben die Chance ergriffen, dieses Treffen mit zu veranstalten, weil die Idee dahinter zu unserem offenen Umgang mit Technologie passt“, so Bordner. „Jetzt, wo Windshear, MTS und Jacobs Technology hier in der Windshear-Anlage zusammenarbeiten, gibt es für andere weniger Gründe zur Geheimhaltung. Es wird interessant sein zu sehen, was mit einer Bündelung dieses Fachwissens erreicht werde kann.“
In der TMG-Einrichtung können Automobilentwickler die Vorteile von Rapid Prototyping, kompletten Werkzeugmaschinen, Rolling-Road-Möglichkeiten im Voll- und Teilmaßstab sowie fortschrittlichen Antriebs-, Lenkungs- und Komponententests nutzen. All diese Funktionen sind integriert, um hervorragende Testdaten zu erzeugen und bessere Designs schneller und kostengünstiger auf den Markt zu bringen.
Laut Gehlen war MTS entscheidend für den reibungslosen Übergang von TMG vom OEM-Testlabor zur Vertragsprüfstelle. „Zwei MTS-Ingenieure waren schon in den frühesten Phasen unseres Formel-1-Programms bei TMG vor Ort und haben seitdem einen wichtigen Beitrag für unser Unternehmen geleistet. MTS hat ausnahmslos bewiesen, dass das Unternehmen unsere Ziele genau versteht und die besten Lösungen zu deren Erreichen finden kann.
„TMG verfügt jetzt über die richtige Technologie, das richtige Fachwissen und den richtigen Partner für Testlösungen, sodass wir unseren Platz unter den fortschrittlichsten automobilen Vertragstesteinrichtungen der Welt einnehmen können“, sagte Gehlen. „Jetzt geht es nur noch darum, das Ganze bekannt zu machen, denn wir haben hier etwas, das für eine Vielzahl von Automobilentwicklern von enormem Wert ist.“
