هل تساهم أغطية الصندوق الخلفي في تحسين كفاءة استهلاك الوقود لشاحنات البيك اب؟

كيف تحسّن أغطية التونو الديناميكا الهوائية وتقلل من السحب

دور معامل السحب في كفاءة استهلاك الوقود لشاحنات البيك أب

يؤثر معامل السحب (Cd) للشاحنة الصغيرة تأثيرًا مباشرًا على كفاءة استهلاك الوقود. فكل انخفاض بنسبة 10٪ في معامل السحب (Cd) يُحسن كفاءة استهلاك الوقود على الطرق السريعة بنسبة تقارب 5٪. وعادةً ما تتراوح قيم معامل السحب للصناديق المفتوحة بين 0.4 و0.6، وهي أعلى بكثير مقارنة بالمركبات المغلقة بالكامل التي تتراوح قيمتها بين 0.3 و0.35.

كيف تزيد الصناديق المفتوحة للشاحنات من مقاومة الرياح

تُعطل الصناديق غير المغطاة تدفق الهواء، مما يؤدي إلى تكوّن دوامة ضغط منخفض داخل صندوق الشاحنة عند السرعات العالية. ويؤدي هذا السحب الناتج عن الضغط إلى زيادة المقاومة الهوائية، ما يجبر المحركات على العمل بجهد أكبر بنسبة 12–17٪ مقارنةً بصندوق مغطى.

أغطية التونو وتأثيرها على ديناميكيات تدفق الهواء

تُحسّن أغطية الصناديق الصلبة من تدفق الهواء فوق صندوق الشاحنة، مما يقلل من الاضطراب بنسبة 34–52٪ في محاكاة ديناميكا السوائل الحسابية (CFD). وتقلل النماذج ذات الغلاف اللين من الاضطراب بنسبة 22–31٪. وتعزز كلا النوعين تدفقًا أكثر سلاسة، مما يقلل من الدوامات المهدرة للطاقة خلف الكابينة.

قياس التحسينات الديناميكية الهوائية: دراسات ديناميكا السوائل الحسابية وبيانات نفق الرياح

أظهرت اختبارات حديثة في نفق الرياح ما يلي:

*عند سرعة مستمرة تبلغ 65 ميل في الساعة (بروتوكول اختبار SAE J1252). تختلف النتائج حسب طول صندوق الشاحنة وتكوين الكابينة.

مكاسب عملية في كفاءة استهلاك الوقود مع استخدام أغطية الصناديق

مقارنة باستهلاك الوقود قبل تركيب غطاء الصندوق وبعده

في عام 1997، أجرت SEMA بعض الأبحاث حول هذا الموضوع واكتشفت أن تركيب أغطية الصناديق على الشاحنات البيك أب يقلل من السحب بنسبة تصل إلى حوالي 11.8٪. وقد ترجم ذلك أيضًا إلى تحسن في استهلاك الوقود، حيث حصل السائقون على زيادة تبلغ حوالي 1.8 ميل في الجالون (MPG) عند القيادة على الطرق السريعة، أي ارتفاع من حوالي 16 إلى 17.8 ميل في الجالون. ثم قاموا مرة أخرى في عام 2007 بمزيد من الفحص ولاحظوا نتائج مشابهة، حيث لا تزال الأنواع المختلفة من الأغطية تقلل من السحب بنسبة لا تقل عن 6.5٪. وبمطالعة ما يحدث حاليًا في القطاع، فإن معظم البيانات تشير إلى توفير في الوقود يتراوح بين 1٪ و2٪ بعد تركيب هذه الأغطية. إنها تحسينات جيدة نسبيًا بالنسبة لشيء لا يتطلب تكلفة كبيرة في البداية.

تحسينات كفاءة استهلاك الوقود في العالم الواقعي باستخدام أغطية الصناديق

تبدأ التحسينات الهوائية في الإحجام بشكل ملحوظ عندما تصل الشاحنات إلى سرعات تزيد عن 55 ميل في الساعة على الطرق السريعة، حيث تساعد الأغطية المغلقة (Tonneau covers) في تنعيم تدفق الهواء فوق منطقة صندوق الشاحنة. بالنسبة لشخص يقود حوالي 10 آلاف ميل سنويًا على الطرق السريعة، يمكن لهذه الأغطية أن توفر ما بين 150 إلى 300 دولار من تكاليف الوقود كل عام. وعادةً ما يُغطي هذا المقدار من التوفير تكلفة غطاء بجودة جيدة خلال عامين أو ثلاثة أعوام. أما الأشخاص الذين يقضون معظم وقتهم في القيادة على الطرق السريعة فغالبًا ما يستفيدون من هذه الأغطية بنسبة تصل إلى 78% أكثر من الأشخاص العالقين في زحام المرور الحضري طوال اليوم.

مدى تغير توفير الوقود حسب طراز الشاحنة وتكوينها

تحقق الشاحنات الكبيرة الحجم عمومًا وفورات في استهلاك الوقود أعلى بنسبة 40% مقارنة بالطرازات متوسطة الحجم، وذلك بسبب مساحتها السطحية الأكبر وإزاحتها للهواء

القيادة على الطرق السريعة مقابل القيادة في المدن: متى تحقق الأغطية الخلفية للشاحنات أكبر فائدة

توفير الوقود من استخدام الأغطية الخلفية للشاحنات على الطرق السريعة

تحقق الأغطية الخلفية أكبر مكاسب في الكفاءة أثناء القيادة المستقرة على الطرق السريعة. عند السرعات التي تزيد عن 55 ميلًا في الساعة، تزداد مقاومة الهواء بنسبة 15–20٪ بسبب الصناديق المكشوفة (SAE International 2022). وبحسب دراسة أجريت عام 2023 حول ديناميكية المركبات الهوائية، فإن الأغطية الصلبة تحسّن كفاءة استهلاك الوقود على الطرق السريعة بنسبة 5–7٪ في الشاحنات الكبيرة الحجم من خلال تحسين تدفق الهواء.

لماذا يكون لأغطية الصندوق الخلفي تأثير محدود في ظروف القيادة داخل المدن

في حركة المرور العشوائية داخل المدن، حيث نادرًا ما تتجاوز السرعة 45 ميلًا في الساعة، تمثل مقاومة الهواء أقل من 10٪ من إجمالي استهلاك الطاقة. ويقلل التسارع والتوقف المتكرران من تأثير تقليل المقاومة الهوائية، مما يؤدي إلى تحسن طفيف جدًا في كفاءة استهلاك الوقود يتراوح بين 0.5–1.2٪ في دورات القيادة الحضرية.

عتبات السرعة اللازمة لتحقيق فوائد هوائية ملحوظة

تبدأ وفورات الوقود القابلة للقياس عند سرعة 45-50 ميل في الساعة، لكن معظم السائقين يلاحظون فوائد كبيرة عند تجاوز 65 ميل في الساعة. وبما أن المقاومة الهوائية تزداد مع مكعب السرعة، فإن كل زيادة بمقدار 10 أميال في الساعة فوق 50 ميل في الساعة تُضاعف أثر غطاء الصندوق الخلفي في توفير الوقود ثلاث مرات.

غطاء الصندوق اللين مقابل الغطاء الصلب: أيهما أكثر كفاءة؟

الأداء الديناميكي الهوائي لغطاء الصندوق الخلفي اللين

عادةً ما تكون أغطية الصندوق اللينة مصنوعة من مواد مثل الفينيل عالي المتانة أو القماش المشمع، وتميل إلى الاستواء بشكل جيد على منطقة صندوق الشاحنة. وتُظهر اختبارات نفق الرياح أنها تقلل من المقاومة الهوائية بنسبة تتراوح بين 5٪ إلى 10٪ تقريبًا. هذه الأغطية لا تضيف وزنًا إضافيًا كبيرًا على المركبة، رغم أنه في بعض الأحيان قد تهتز بسرعة عالية مما يخل بنمط تدفق الهواء. وهي رخيصة نسبيًا وسهلة التركيب على معظم الشاحنات، ولكن بسبب طبيعتها المرنة، لا يمكنها منافسة الكفاءة الديناميكية الهوائية لأغطية أكثر صلابة وثباتًا.

مزايا الأغطية الصلبة في تقليل معامل السحب

يمكن أن تقلل أغطية الصناديق المصنوعة من الألومنيوم أو الألياف الزجاجية من مقاومة الرياح بنسبة تصل إلى 15٪ وفقًا لاختبارات النمذجة الحاسوبية. يساعد السطح الأملس لهذه الأغطية الصلبة في الحفاظ على تدفق الهواء بشكل صحيح عند القيادة بسرعة عالية، مما يمنع حدوث اضطرابات هوائية تؤدي إلى هدر الوقود. تأتي معظم الموديلات بحواف مائلة وآليات إغلاق مسطحة تم تصميمها خصيصًا لتحسين تدفق الهواء حول صندوق الشاحنة. غالبًا ما يلاحظ السائقون الذين يقضون وقتًا على الطرق السريعة تحسنًا ملموسًا في كفاءة استهلاك الوقود خلال الرحلات الطويلة، خاصة عند حمل بضائع قد تعطل تدفق الهواء الطبيعي حول المركبة.

كفاءة الإغلاق وتأثيرها على مقاومة الرياح في شاحنات البيك أب

عندما توجد فراغات بين غطاء الشاحنة والصندوق الفعلي، فإن هذه الفتحات تُكوّن أنماطًا دوّارة من الهواء تُعرف بالدوامات، والتي تبطئ الحركة فعليًا عن طريق زيادة المقاومة. غالبًا ما تأتي تصاميم الأغطية الصلبة مزودة بختم ضغط خاص أو بطاقات مطاطية من نوع EPDM التي نسمع عنها كثيرًا في الآونة الأخيرة. وتشير التقارير إلى أن هذه المكونات تقلل من تسرب الهواء عبر الفراغات بنسبة تصل إلى 90% تقريبًا، وذلك استنادًا إلى اختبارات أجرتها منظمات مثل جمعية مهندسي السيارات الدولية (SAE International). من ناحية أخرى، تعتمد الأغطية القماشية عادةً على مشابك شد لتثبيتها في مكانها. لكن للأسف، قد يترك هذا الترتيب فراغات صغيرة على جانبي صندوق الشاحنة عند التعرض لرياح جانبية قوية. وربما يكون السبب وراء كون الأغطية الصلبة توفر ختمًا أفضل هو أنها تميل إلى تقليل مقاومة الرياح بنسبة تتراوح بين 20 و30 بالمئة مقارنة بنظيراتها اللينة خلال الظروف الرياحية. بطبيعة الحال، قد تختلف النتائج الفعلية حسب ميزات الطراز المحدد ودرجة دقة تركيب جميع الأجزاء معًا.

دراسة حالة: مقارنة كفاءة استهلاك الوقود عبر أنواع الأغطية

قامت دراسة في عام 2023 بمقارنة ثلاث أنواع من أغطية الصناديق على شاحنات بيك أب متطابقة خلال دورة قيادة مختلطة بلغت 1,000 ميل:

تتفوق التصاميم الصلبة باستمرار على الأغطية اللينة، خاصة عند السرعات فوق 55 ميل/ساعة حيث تكون القوى الديناميكية الهوائية هي العامل الرئيسي في استهلاك الوقود.

الأسئلة الشائعة

ما الغرض من غطاء الصندوق (Tonneau)؟

يُحسّن غطاء الصندوق تدفق الهواء فوق صندوق الشاحنة، مما يقلل من السحب الديناميكي الهوائي ويزيد الكفاءة في استهلاك الوقود، خصوصاً أثناء القيادة على الطرق السريعة.

ما مقدار تحسين كفاءة استهلاك الوقود الذي يمكن أن توفره غطاء الصندوق؟

اعتمادًا على النوع، يمكن لغطاء الصندوق أن يحسن كفاءة استهلاك الوقود بنسبة تتراوح بين 1٪ و2٪ في المتوسط، وتُعد النسخ الصلبة عادةً الأكثر توفيرًا.

هل تقدم جميع أنواع أغطية الصندوق نفس المستوى من الديناميكا الهوائية؟

لا، فغطاء الصندوق الصلب يوفر عادةً تحسينات أفضل في الديناميكا الهوائية مقارنة بالإصدارات ذات الغطاء اللين، خاصةً عند السرعات العالية.

هل يستحق الاستثمار في غطاء صندوق للقيادة داخل المدينة؟

تظهر الفوائد بشكل أكثر وضوحًا أثناء القيادة على الطرق السريعة بسبب السرعات الأعلى، ولكن لا تزال هناك بعض التوفيرات الممكنة في حركة المرور داخل المدينة، وعادةً ما تكون أقل من 1.2٪ من حيث تحسين كفاءة استهلاك الوقود.