Huifwagens

Zoveel aardige waarnemingen levert een bezoekje aan de snelweg op dat men als vanzelf gaat uitzien naar de NS-CAO-onderhandelingen van volgend jaar.

Het carpoolen van dit jaar richtte de aandacht op de aërodynamica van het soort vrachtauto's dat in de branche wel met "zeilenwagens' of "huifwagens' wordt aangeduid. Wagens die door de carrosseriebouwer zijn voorzien van een huifconstructie omdat dat licht en goedkoop is, of voordelen heeft bij het laden en lossen. Daarvan zijn er niet zo heel veel, maar genoeg om zeker te weten dat ze allemaal op dezelfde wijze reageren op de rijwind die ze zelf opwekken. Direct achter de cabine bolt de huif op, zowel aan de zijkant als aan de bovenkant (ongeacht de aanwezigheid van een luchtschild) maar twee meter verderop wordt het zeil weer tegen de wagen gedrukt. Het doek dat de achterkant van het vrachtruim afsluit, staat steevast naar binnen.

Een bekend euvel, zeggen NOB Wegtransport en DAF Trucks. Het opbollen van het zeil beperkt het zicht in de achteruitkijkspiegel en veel zeilmakers hebben daarom op verzoek van de klant een zak in het zeil genaaid waardoor een balk kan worden gestoken die het zeil vasthoudt. Ook Malenstein rechtsboven liet zo'n zak aanbrengen.

Jarenlange kampeerervaring leverde de AW-redactie het inzicht dat de waargenomen verschijnselen een uiting zijn van een drukgradiënt die de langs de buitenkant van de huif stromende lucht teweeg brengt. Onder de huif zelf valt aan de druk niets bijzonders te beleven. Daar heerst, dankzij ruime lekkage, ruwweg de omgevingsdruk. De vraag is: wordt de drukgradiënt aan de buitenkant door de aërodynamica voorspeld en doet de opbolling de Cw-waarde geen kwaad? Zijn huifwagens energievreters?

De commercieel verkrijgbare literatuur inzake stromingsleer geeft dat geheim niet makkelijk prijs. Ze biedt een moeizame combinatie van tekortschietende theorie en niet universeel geldende experimenten die wat de lage snelheden betreft al ver teruggaan. Prandtl en Von Karman onderzochten de zogeheten "grenslaag' waarin de afremming van een fluïdum dat een voorwerp omspoelt plaats vindt en beschreven het loslaten van die grenslaag aan de lijzijde van het voorwerp. Het drukeffect van bewegende lucht wordt in de allersimpelste benadering redelijk voorspeld door de wet van Bernouilli. In essentie een energiebehoudswet. Hoe hoger de luchtsnelheid hoe lager de druk, dat is Bernouilli in een notedop.

Het overwegend experimentele karakter van de aërodyamica verhindert dat aërodynamici tegenover de pers verklaringen geven voor alledaagse verschijnselen. Pardoes raakt men zo geblokkeerd dat zelfs geen voorbeelden van andere drukeffecten te binnen schieten. Ja: vliegtuigen, natuurlijk, en blazen over een blaadje papier. Dat de ramen van een trein die te hard een krappe tunnel inrijdt naar buiten vallen.

Het driedimensionale stromingsbeeld is zo ingewikkeld, zeggen ze, dat zelfs computermodellen tekort schieten. Bij voorkeur onderzoekt men de wind- en rijwindeffecten op auto's in een windtunnel, het liefst aan 1:1 modellen. Nederland heeft één windtunnel waarin dat kan: de Duits-Nederlandse Windtunnel DNW. Daarin kunnen complete vrachtauto's aan winden van meer dan 200 km/u worden blootgesteld.

Maar de tunnelwoordvoerder raadt af over aërodynamica te schrijven. Glad ijs en: ""U bent zo groen als gras, hoor ik.'' Dat sloeg op onbekendheid met het feit dat DNW de te onderzoeken auto's terwille van de natuurgetrouwe nabootsing plaatst op een lopende band die net zo hard loopt als de wind blaast.

Verder levert de ongelijke dialoog op dat in het "zog' van een vrachtauto inderdaad altijd een lichte overdruk heerst en dat de experimenteel gevonden luchtweerstandscoëfficiënt Cw vaak gunstig wordt beïnvloed door een verlenging van de wagen (als dat mogelijk is). Meer lengte betekent meer slenderness, meer slankheid, meer overeenkomst met het ideale druppelmodel. Maar er zijn grenzen aan dat verlengen: op den duur wordt het voordeel van afnememde vormweerstand teniet gedaan door toenemende wrijvingsweerstand. Dat speelt de trein parten.

Maar waarom bolt de huif van de huifwagen wèl vlak achter de cabine en niet verderop terwijl er toch dezelfde lucht langs gaat? Daarop komt het helderste antwoord van prof.dr.ir. F.T.M. Nieuwstadt van de faculteit werktuigbouw in Delft. ""Direct achter de cabine is de luchtlaag die door de auto wordt verstoord nog erg smal, zodat de luchtsnelheid ten opzichte van de auto er hoog zal zijn. Dus: een lage druk. Naar achteren toe wordt de laag veel breder, zijn de snelheden lager en is ook het drukeffect veel geringer. Dat is de simpelste benadering van het probleem.''

In al zijn Bernouilli-eenvoud voorspelt deze theorie dat een luchtschild op het cabinedak het opbollen van het zeil niet zal verminderen. (Zoals ook wordt waargenomen). De praktijk heeft anderzijds weer uitgewezen dat het opbollen de Cw-waarde van de vrachtwagen vaak niet verslechtert, ja soms zelfs verbetert. Een druppelvorm die spontaan ontstaat.