L'arte delle ruote efficienti


Quando si costruisce una ruota aerodinamica, la chiave è progettare una ruota che muova meno aria possibile. In contrasto sarebbe il design di un ventilatore a turbina, modellato per muovere quanta più aria possibile.

L’attrito dell’aria è proporzionale al quadrato della velocità tra un oggetto e l’aria, per esempio una velocità doppia si riferisce a quattro volte l’attrito e quattro volte il consumo di energia. Pensate a una ruota che rotola su un’auto, la gomma che tocca il suolo ha velocità zero attraverso l’aria. Il centro della ruota ha la stessa velocità del corpo dell’auto. Questo significa che la parte superiore della ruota ha il doppio della velocità dell’auto.

Quindi la parte critica della ruota aerodinamica è la superficie dove la ruota interferisce con la cortina d’aria proveniente dalla parte anteriore del veicolo. Mantenere questo punto il più piatto e chiuso possibile è vitale.

Il secondo fattore critico è la resistenza creata dalla rotazione della ruota. La rotazione di una ventola richiede più energia della rotazione di un disco. Con questo in mente, abbiamo mantenuto l’interno della ruota piatta e liscia e i fori di ventilazione sagomati per non muovere l’aria. La tecnica forgiata ci dà anche l’opportunità di rendere la ruota destra e sinistra direzionale con l’auto, creando nessuna forza laterale e ottenendo una scia elegante e simmetrica dietro l’auto.

Ultimo ma non meno importante, il peso delle ruote influisce sull’efficienza, specialmente in accelerazione e in frenata. Una ruota forgiata pesa tipicamente il 25-30% in meno dello stesso design fuso. Tuttavia, non è così semplice come mettere la ruota su una bilancia. La massa che è lontana dal centro di rotazione è peggiore della massa che è vicina al centro. Paragonate a un pattinatore di figura che ha le braccia in fuori in una piroetta. Quando tira dentro le braccia, comincerà improvvisamente a girare più velocemente anche se non ha aggiunto alcuna energia.

Durante lo sviluppo della Model S, Tesla si è rivolta a EXA per la fluidodinamica computazionale (pensate alla “galleria del vento virtuale”). Abbiamo scannerizzato in 3D la Model S equipaggiata con la ruota Turbine OEM e l’abbiamo fornita a EXA per usarla come punto di riferimento. I risultati della simulazione di EXA indicano che la nostra ruota, il Razor™, riduce la resistenza dell’intera auto del 9,9%. La forza laterale è ridotta di un enorme 94%, e la ruota Turbine mostra una forza ascendente asimmetrica intrinseca del 28% rispetto a TNA Razor™. Questo risultato è stato ottenuto avendo in mente l’aerodinamica durante l’intero processo di progettazione della ruota.

I nostri clienti sperimentano una guida più silenziosa e una migliore stabilità di rotta insieme a una migliore efficienza.

Confronto della forza di trascinamentoTNA Razor contro OEM 21" Turbine routa

9.9%

9.9%

meno resistenza complessiva

94%

94%

meno forza laterale

30%

30%

meno aria mossa dalla ruota

In confronto con la ruota OEM da 21". Simulazione di EXA™.