제도(공기역학)

Drafting (aerodynamics)
기타 용도는 슬립스트림(동음이의)을 참조하십시오.
제도 사이클리스트의 페이스라인

제도 또는 슬립스트림은 두 대의 차량 또는 다른 움직이는 물체를 근접한 그룹으로 정렬시켜 리드 물체의 슬립스트림 이용으로 인한 전체적인 드래그 효과를 줄이는 공기역학 기법입니다.특히 자동차 경주 및 사이클링과 같이 고속이 관련된 경우 제도 작업을 통해 특정 속도를 유지하는 데 필요한 페이스라인의 평균 에너지 소비를 크게 줄일 수 있으며 선두 차량 또는 물체의 에너지 지출도 약간 줄일 수 있다.

스포츠에서의 제도

드래프트는 바람 저항을 줄이기 위해 사용되며 자전거 경주, 오토바이 경주, 자동차 경주, 스피드 스케이팅에서 가장 많이 볼 수 있지만, 드래프트는 크로스컨트리 스키, 내리막 스케이트 보드, 달리기에서도 가끔 사용됩니다.철인 3종 경기 중에는 제도할 수 있는 것도 있다.드래프팅은 수영에서도 행해진다: 오픈워터 레이스(자연 수역에서 행함)와 경기 풀장의 전통적인 레이스 모두에서 행해진다.경기 풀장에서 수영 선수는 자신이 속한 선수로부터 자신을 구분하는 레인 라인을 끌어안고, 다른 수영 선수가 지나간 후 액체 흐름을 이용할 수 있다.드래프트는 경쟁사의 롱보드에서도 행해집니다.

서러브레드 경주마는 특히 더 긴 [1]경주에서 서로를 끌어당긴다고 믿지만, 아직 결정적으로 증명되지는 않았다.

벨기에 지혈대(벨기에 크라이셀)

사이클링

자전거를 탈 때, 어떤 자전거 타는 사람이 다른 자전거를 탈 때마다, 에너지는 보존됩니다. 특히 더 빠른 속도에서요.

도로 자전거 경주에서, 빽빽하게 들어찬 주요(가장 큰) 그룹의 자전거를 타는 사람들은 펠로톤이라고 불리며, 자전거를 타는 사람들은 각자 (첫 번째 탑승자가 아닌) 다른 선수 뒤에 길게 줄을 지어 탄다.

자전거 타는 사람들이 빨리 타면 페이스라인을 형성한다.첫 번째 사이클을 제외한 각 사이클 선수는 다른 사이클 선수 뒤에서 드래프트를 하고 있습니다.매우 빨리 타기 위해, 몇몇 숙련된 사이클 선수들로 구성된 팀이 "벨기에 지혈대"를 구성할 수 있다.이어서 각 사이클리스트가 그룹을 리드합니다.제도 작업은 협조적일 수 있습니다. 여러 경쟁사가 번갈아 선두 자리를 차지합니다(가장 많은 노력과 에너지 소비가 필요합니다).경쟁적일 수도 있고 전술적일 수도 있습니다. 한 경쟁자는 다른 경쟁자에게 바짝 뒤쫓기려고 하기 때문에 추종자는 결승선까지 돌파할 수 있는 더 많은 에너지를 갖게 됩니다.

입니다.

다른 주자 뒤에서 드래프트를 하면 속도가 더 낮기 때문에 사이클링보다 효과가 덜하지만 에너지를 절약할 수 있습니다.

Nike는 New Hampshire 대학의 공기역학 전문가 Robby Ketchell과 협력하여 Breaking2라는 프로젝트에서 후원하는 전문가의 발목을 가장 최소화하는 페이스메이커 구성을 실험하고 선택하였습니다.나이키 관련 전문가와 비관련 전문가들을 인터뷰한 Wired 잡지의 보도에 따르면, 인용된 전문가들 중 두 명은 "협력 제도"나 사이클링-펠로톤과 같은 행동을 장려하는 경주 같은 행동이 즉흥적으로 일어날 수 있다고 예측하고 있다.e 실행 [2]시간

모터스포트

로드 레이싱

1인승, 포뮬러 원, 인디카 시리즈와 같은 오픈 휠 레이싱 시리즈와 스포츠카 레이싱에서는 슬립스트림이라고 알려진 기술이 사용됩니다.긴 직진 주행 중에 다른 차량을 바짝 뒤따르는 차량이 선두 차량이 만든 슬립 스트림을 이용해 다음 코너에서 제동 중인 선두 차량을 추월하거나 직선 속도 우위를 점할 경우 직진 주행으로 추월할 수 있기를 바랍니다.그러나 공기역학적 장치가 접지력을 떨어뜨리기 때문에 선두 차량에서 나오는 공기가 뒤따르는 차량의 균형을 맞추지 못하기 때문에 빠른 코너에서 차들이 서로 바짝 뒤쫓는 것은 매우 어렵다.공기역학적 다운포스에 의해 생성된 ip는 우리의 적입니다.현재 다운포스는 핸들링을 가리고 레이스에 타격을 [3]줄 정도로 대단합니다.

스톡카 레이싱

리더 카일 부쉬의 슬립스트림을 이용한 탈라데가 슈퍼스피드웨이의 차량 행렬.

NASCAR과 ARCA가 사용하는 고속 도로와 고속 도로에서는 한 대의 차량이 혼자 달릴 수 있는 것보다 앞뒤로 정렬할 때 두 대 이상의 차량이 더 빨리 달릴 수 있습니다.그룹의 선두 차량 뒤에 있는 저압 웨이크는 후행 차량 앞쪽의 공기역학적 저항을 줄여 두 번째 차량이 더 가까이 다가갈 수 있도록 합니다.두 번째 차량이 첫 번째 차량에 가까워지면 고압 공기를 앞으로 밀어내기 때문에 빠르게 움직이는 공기가 리드 차량의 스포일러에 덜 닿습니다.그 결과 두 차 모두 항력이 줄어들어 더 빠른 속도를 [4]낼 수 있습니다.

코너에서의 핸들링은 통풍으로 인한 밸런스 변화에 영향을 받습니다. 선두 차량은 정상적인 프론트 다운포스를 가지지만 리어 다운포스가 적습니다.후행 차량은 프론트 다운포스가 적지만 정상적인 리어 다운포스가 있습니다.앞뒤에 제도 파트너가 있는 차량은 양 [4]끝에 다운포스를 잃게 됩니다.

사이클링의 "벨기에 지혈대"와 유사하게, "슬링샷 패스"는 제도 작업과 관련하여 가장 드라마틱하고 널리 알려진 기술이다.견인차(아마도 제도용 차량 줄에 의해 밀리는)는 선두차의 웨이크를 이용해 직진 끝에 최대한의 탄력으로 차를 세우고, 턴 하이에 진입한 후 선두차의 웨이크를 가로질러 아래로 꺾는다.내리막길 주행과 공기역학적 저항이 가장 낮은 구역을 가로지르는 주행의 조합을 통해 후행 차량은 추가 속도를 내고 [4]선두 차량 내부로 통과할 수 있습니다.

드래프팅은 1960년 데이토나 500에서 스톡카 레이서들에 의해 발견되었는데, 주니어 존슨은 자신의 쉐보레가 다른 차들을 따라잡을 수 없다는 사실을 극복하는 데 도움을 주는 전략으로 드래프팅을 사용할 수 있다는 것을 알게 되어 레이스에서 [5]이길 수 있게 되었다.존슨과 마찬가지로, 다른 운전자들은 다른 차들에 바짝 뒤처져 달리는 속도를 알아냈습니다. 그리고 실험 결과,[4] 한 대의 차들이 혼자서 달리는 차들보다 더 빠른 속도를 유지하거나 더 적은 양의 가스를 사용할 수 있다는 것을 발견했습니다.

최근 몇 년 동안 공기역학이 "중간" 타원형 트랙(1.33 ~ 2 mi)과 제한판이 필요 없는 슈퍼스피드웨이(Indianapolis Motor Speedway 등)에서 스톡카의 성능에 점점 더 중요해지고 있으며, 다른 차 뒤를 바짝 따라갈 때 난기류 또는 "더러운" 공기의 영향이 훨씬 더 커지고 있습니다.오픈 휠 레이싱(NASCAR 서클에서 에어로 푸쉬로 기술된 상황)에서 위에서 설명한 것과 유사하며 종종 오버케이크 [6]감소의 주요 원인으로 언급된다.

범프 제도

제도 작업은 NASCAR의 제한판 트랙인 Talladega Superspeedway와 Daytona International Speedway에서 가장 중요합니다. 이 트랙은 큰 차체를 공중으로 밀어내는 데 사용할 수 있는 전력이 훨씬 적다는 것을 의미합니다.레이싱카는 이러한 슈퍼스피드웨이에서 최고속도에 도달하기 때문에 공기역학적 힘이 가장 높고 드래프트의 효과가 가장 강하다.제한판이 안전 장치로 처음 사용된 이후, 그 효과는 제도 특성을 변화시켰습니다.차량은 드래프트에서 빠져나올 때 드래프트 속도를 유지할 수 있을 만큼 마력 또는 스로틀 반응이 더 이상 충분하지 않습니다. 차량을 빼서 앞으로 밀어낼 수는 있지만 추월 중인 차량을 치우기 위한 반응이 없습니다.이것은 새총 기동을 무효화한다.그 결과, 패스는 종종 두 명 이상의 운전자 간의 협력의 결과이거나 패싱 중인 차량 측면의 공기를 흡입하여 이루어지는데, 사이드 드래프트([7]side-drafting이라고 합니다.

범프 드래프트는 탈라데가와 데이토나에서 사용되는 전술이다.이 기술은 1980년대 [8]후반 SCCA Sportruck 시리즈의 Archer Brothers에 의해 처음 대중화되었다.보통 드래프트로 시작하지만, 뒤따르던 차량이 선두 차량 뒤에 차를 세우고 그 뒤를 들이받으면서 선두 차량을 밀면서 탄력을 유지합니다.

거칠게 또는 잘못된 위치(예: 턴 진입에 가까운 위치)에서 수행할 경우, 이 전술은 때때로 추돌 사고를 일으킬 수 있는 선두 차량의 핸들링을 불안정하게 할 수 있습니다.이러한 방식으로 전술의 사용을 슬램 제도라고 한다.위험 때문에, NASCAR는 자동차의 범퍼에 대한 브레이싱을 제한하려고 시도했고, 차례대로 범프 드래프트를 허용하지 않았으며, 이러한 관행이 널리 퍼져 있는 고속 도로의 특정 부분에 "범프 구역"을 도입했으며, 범프 드래프트가 너무 거친 운전자들에게 벌금을 부과했습니다.2010 NASCAR 시즌은 운전자에게 더 많은 자유를 주었고, 범프 드래프트는 턴을 포함한 모든 장소에서 허용되었습니다.

Kyle Busch는 현재 "2량 제도"[citation needed] 및 "탄뎀 제도"[9]라고 불리는 다른 유형의 범프 제도 작업에 큰 역할을 하고 있습니다.2007년 탈라데가에서 열린 테스트 세션에서 그는 라이언 뉴먼에게 뒤에서 자신을 밀어달라고 요청했고 뉴먼의 도움으로 2초 더 빨라졌다는 것을 알고는 깜짝 놀랐다.2011년 새로 포장된 데이토나 국제 스피드웨이에서 Busch는 코너가 트랙의 전체 길이에 대해 2대의 차량 통풍이 가능할 정도로 충분히 매끄럽다는 것을 처음으로 깨달았습니다.트랙에서 테스트 세션을 하는 동안, 부시가 그의 형 커트의 펜스케 레이싱 팀 동료 브래드 케슬로스키에게 밀렸을 때, 그들은 싱글 카보다 15mph를 더 빨리 달렸다.다른 운전자들은 Busch의 전략을 재빨리 알아챘고, 2011년 Daytona 500과 Budweiser [10]Shooth를 2대의 차로 구성된 드래프트가 압도했다.이 전략은 탈라데가에서도 매우 두드러졌다.2011년, 많은 운전자들이 그들 자신의 팀원들을 기용하면서 2개의 차량으로 구성된 탠덤 드래프트가 사용되었습니다(예: Jeff Gordon과 Mark Martin이 함께 드래프트한 Jimmie Johnson과 Dale Earnhard Jr).2012년 시즌, 스프린트 컵 시리즈 차량들은 팩 레이싱으로 복귀하기 위해 탠덤을 불가능하게 만드는 방식으로 개조되었다.2014년 NASCAR은 범프 드래프트를 네이션와이드 시리즈와 캠핑 월드 트럭 시리즈에서 금지했습니다.Tandem Drafting은 NASCAR이 제한판을 제거하고 테이퍼 스페이서로 교체했을 때 되돌아왔으며, 최신 6세대 차량의 납작한 노즈와 범퍼로 인해 운전자들은 2010년대 초반과 같이 더 쉽게 탠덤하고 속도를 높일 수 있었습니다.2020년 데이토나 500에서 라이언 뉴먼의 무서운 추락 사고 이후, NASCAR는 마력이 적은 슈퍼스피드웨이에서 드래프트를 변경하기 위해 노력했습니다. 즉, 탠덤 드래프트를 없애고 클로징 레이트를 줄이기 위한 에어로 덕트(aero dut)를 제거하여 레이싱카의 [9]공기량을 낮추기 위한 소형 스로틀 바디(throttle body)가 그것입니다.

테일게이트 및 하이퍼마일링

일부 운전자들은 연료를 절약하기 위해 다른 차량, 특히 대형 차량을 미행하는 등 뒤에서 드래프트를 하는 것으로 알려져 있다.예를 들어, 이 기술을 사용하는 하이퍼밀러는 75mpg 이상을 달성할 수 있습니다(특정 하이브리드 [11]차량의 효율 10% 증가).일부 정보원에 따르면 고속도로에서 가장 일반적인 테일게이트는 가속과 브레이크가 너무 자주 걸리기 때문에 브레이크를 [12]통해 공기역학적 절약 효과가 상실되기 때문에 심지어 고속도로 속도에서도 휘발유를 절약하지 못한다고 합니다.

MythBusters 쇼에서는 18륜 트럭 뒤에서 제도 작업을 테스트한 결과 트럭 뒤에서 100피트(30m)를 주행하면 전체 MPG 효율성이 11%[13] 향상되는 것으로 나타났습니다.트럭 뒤쪽으로 10피트(3.0m)를 이동하면 효율이 39% 향상되었습니다.또한, 같은 에피소드에서 Mythbusters는 [14]트럭의 타이어(또는 타이어의 리랩) 중 하나가 박리될 경우 뒤따르는 운전자가 심하게 다칠 수 있고 심지어 사망에 이를 수 있을 만큼 충분히 클 수 있기 때문에 후속 차량에 매우 위험할 수 있다는 것을 시연했습니다.

제도사들은 앞차가 갑자기 멈추면 대응할 시간이 거의 없다는 위험도 안고 있다.소대는 안전성을 높이는 동시에 이익을 얻기 위한 수단으로 연구되고 있다.

제도 컴퓨터 시뮬레이션

컴퓨터 시뮬레이션(컴퓨터 유체 역학 또는 CFD)이 제도 분석에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.드래프트 시 모터의 공기역학적 거동을 이해하는 것이 중요합니다. 예를 들어 리어 차량이 프론트 차량과 너무 가까울 경우 라디에이터에 대한 공기 공급이 감소하고 엔진이 과열될 가능성이 있습니다.대부분의 모터 스포츠 공기역학 분석은 풍동 테스트를 사용하여 수행됩니다.이것은 단지 매우 큰 풍동이 필요하기 때문에 드래프트 케이스에서 어려워진다.가상 풍동의 일종인 CFD는 레이스 팀에 의해 드래프트 중에 차의 성능을 파악하기 위해 사용됩니다.

마리오 카트 시리즈의 대부분과 같은 레이싱 게임들은 플레이어에게 속도를 높여줌으로써 그것을 시뮬레이션한다.

자연에서의 제도

동물들은 자동차 경주나 사이클링을 연상시키는 진정한 제도 행동을 하는 것이 관찰되었습니다.예를 들어 카리브해의 가시가 많은 바닷가재는 한 줄로 긴밀하게 늘어선 "랍스터 열차"[15][16]를 타고 이동하는 것으로 알려져 있습니다.

보텍스 서핑

보텍스 서핑은 장거리 비행의 연료 절약을 위해 미 공군이 현재 조사 중인 관련 현상이다.이 아이디어는 선두 [17]항공기의 날개 끝 소용돌이의 위쪽에서 항공기를 조종하는 것이다.2003년, NASA는 자사의 F/A-18 시험기 중 하나가 DC-8의 날개 끝 소용돌이를 비행함으로써 29%의 연료를 절약했다고 발표했다.DC-8/F-18 비행은 전투기 형태의 항공기에서 대형 항공기 소용돌이 유도 성능 편익에 대한 탐색 조사였다.그 비행기는 약 200피트의 거리를 두고 25,000피트로 비행했다.당시 [18][19]NASA는 F/A-18이 소용돌이 효과를 탐색하기 위해 천천히 측면으로 이동했다고 말했다.공군은 2012년에도 C-17로 오토파일럿을 이용해 소용돌이 서핑을 실험한 결과 10%의 연료절감 [17]효과가 있는 것으로 나타났다.2013년 테스트를 통해 훨씬 더 많은 연료를 절약할 [20]수 있었습니다.

자연 속 보텍스 서핑

V자 대형을 이루어 날아다니는 캐나다 거위

드래프트와 같은 협동 유체 역학 기술도 자연에서 발견됩니다.앞 새가 만들어내는 날개 끝 소용돌이가 위세척 순환을 일으키기 때문에 거위 떼와 다른 새들이 V 대형을 이루어 날아다닌다.뒤에서 나는 새들은 이 위로 씻은 소용돌이로부터 양력을 받을 것이다.따라서 무리 속의 다른 새들은 양력을 얻기 위해 열심히 일할 필요가 없다.연구에 따르면 V자 형태의 새들은 간단한 공기역학 이론에 [21]의해 예측된 최적의 거리에 대략적으로 그들 자신을 배치한다.

레퍼런스

  1. ^ Spence, Andrew J.; Thurman, Andrew; Maher, Michael; Wilson, Alan M. (2009). "Speed, strategy, drag and drafting in thoroughbred horse racing". Comparative Biochemistry and Physiology A. 153 (2): S127. doi:10.1016/j.cbpa.2009.04.216.
  2. ^ Robbie Gonzalez (Narrator/Senior Writer, Wired Magazine), Rodger Kram (Biomechanics Expert, CU Boulder), Michael Joyner, M.D. (Exercise Physiology Researcher, Mayo Clinic), Chris Beves (Senior Engineer, Siemens PLM) (June 29, 2017). The Science of How Nike Nearly Cracked the Two-Hour Marathon. Wired (online video). Event occurs at 6:35-9:12. Retrieved September 25, 2018.
  3. ^ "Rick Mears sounds Indy car warning", Motor sport
  4. ^ a b c d 레마스터, 론 주니어(2001년 1월) '한 번의 야생풍', 스톡카레이싱(ISSN 0734-7340), 제36권, 넘버원.
  5. ^ "How NASCAR Drafting Works".
  6. ^ 를 클릭합니다"Aero push problem Nascar", Nascar sprint cup, Auro week.
  7. ^ Ingram, Jonathan (March 6, 2010). "CUP: Atlanta Is Side Drafting Heaven". Speed Channel. Archived from the original on May 23, 2010. Retrieved May 27, 2010.
  8. ^ 글릭, 샤브(1987년 12월 3일), "모터 레이싱", 로스앤젤레스 타임스, 페이지 10.
  9. ^ a b Bruce, Kenny (January 11, 2014). "NASCAR to Penalize Tandem Drafting". NASCAR. Archived from the original on January 12, 2014. Retrieved January 12, 2014.
  10. ^ 앤더슨, 라스"The Kid Wins a Wild One", 스포츠 일러스트레이티드, 2011년 2월 28일
  11. ^ NBC 뉴스 2007년 5월 29일, "하이퍼밀러스는 MPG의 마지막 한 조각까지 짜냈다.
  12. ^ "대지를 위한 테일게이트!"2008년 9월 5일 2007년7월 16일 Wayback Machine ecogeek.org에서 아카이브 완료
  13. ^ 미신버스터즈 연구 2008년 10월 9일 Wayback Machine에서 아카이브된 도로에서의 제도.Autobloggreen.com 를 참조해 주세요.2013년 3월 28일 취득.
  14. ^ "Episode 80: 2013년 1월 16일 웨이백 머신에 보관된 빅 리그 신화.MythBusters 결과2013년 3월 28일 취득.
  15. ^ "Finding the Way". The Trials of Life. November 1, 1990. BBC.
  16. ^ Kanciruk, Paul; Herrnkind, William (October 1978). "Mass Migration of Spiny Lobster, Panulirus Argus (Crustacea: Palinuridae): Behavior and Environmental Correlates". Bulletin of Marine Science. 28 (4): 601–623. Archived from the original on November 18, 2011.
  17. ^ a b Drinnon, Roger (October 11, 2012). "'Vortex surfing' could be revolutionary". U.S. Air Force. Archived from the original on December 12, 2012. Retrieved November 23, 2012.
  18. ^ NASA의 연비를 위한 스카이 서핑.NASA (2003년 7월 21일)
  19. ^ "공군 연구소는 연료를 절약하기 위해 '항공기 서핑' 기술을 테스트합니다." 2013년 4월 12일 웨이백 머신에 보관되었습니다.Networkworld.com (2012년 10월 11일)2013년 3월 28일 취득.
  20. ^ 2013년 10월 30일 웨이백 머신에 보관된 "USAF는 연료 절약을 위한 비행 기술을 선전합니다."
  21. ^ "편대 비행에서 끌어다 놓아라. 새와 같은 대형의 비행 항공기는 사거리를 크게 늘릴 수 있다" 2009년 5월 21일 아카이브에 보관, 국방 기술 정보 센터, 2002년 4월, 2008년 2월 27일 취득

외부 링크

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