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La conception de la nouvelle voiture bionic de Mercedes-Benz a inspiré par forme de corps de poissons
Dégagement de DaimlerChrysler
10 juillet 2005
(Ce dégagement a été à l'origine daté 7 - juin - 2005)


DaimlerChrysler utilise un nouveau véhicule de concept pour examiner le grand potentiel de la bionique pour le développement d'automobile, et a réalisé des résultats exceptionnels pour la consommation de carburant et des émissions avec une combinaison de frayer un chemin la technologie de moteur diesel et les méthodes de contrôle innovatrices d'émission. L'étude bionic de voiture de Mercedes-Benz aura sa première mondiale au colloque de cette année d'innovation de DaimlerChrysler à Washington.

Réaliser la voiture bionic de Mercedes-Benz, les ingénieurs au centre de technologie de Mercedes-Benz et au département de recherches de DaimlerChrysler ont pour la première fois recherché un exemple spécifique en nature qui approche non seulement de l'idée d'une voiture aérodynamique, sûre, confortable et ambiant compatible en termes de détails, mais en tant qu'entier formel et structural. L'exemple est arrivé à était le boxfish.

Bionique : Nature en tant qu'un ingénieur et concepteur ingénieux

Comment est-ce qu'une araignée de l'eau capable nager et plonger sans devient humide ? C'est l'une des questions aux lesquelles la discipline moderne de la bionique essaye de répondre. Le but des spécialistes en bionique est de traduire les solutions de la nature en technologie humaine, parce que il n'y a aucun doute que la nature est le meilleur ingénieur et la plupart de concepteur ingénieux de tous.

Le secteur comparativement récent de recherches de la bionique est réellement un sujet interdisciplinaire qui combine la science, l'architecture et les mathématiques de technologie. Le principe de base est de rendre les idées de la nature et les solutions de problème, qui ont tenu l'essai du temps au-dessus des millions d'années d'évolution, utilisables pour l'homme.

La bionique de limite a été inventée par un dirigeant américain de l'Armée de l'Air en 1958, mais le premier étudiant du monde de la bionique était le da italien Vinci de Leonardo. Il y a aucuns moins de 500 ans, ce tout-rond ingénieux a étudié le vol des oiseaux et a conçu une machine de vol selon ses résultats. Il a également dérivé le principe de l'hélicoptère de ce qu'il a observé en nature. Plus tard c'était le tour d'Otto Lilienthal à triompher avec son « appareillage de vol », qu'il avait conçu après l'étude soigneuse de la structure d'aile de la cigogne.

Les poissons sont également les objets très intéressants de l'étude pour les spécialistes bionic. Par exemple, le nez du dauphin est le modèle pour une protubérance en forme de poire d'arc qui permet à des bateaux de croiser les océans du monde avec moins de résistance à l'eau et donc une consommation de carburant inférieure. Et les ingénieurs d'Airbus ont copié la peau rugueuse du requin pour développer un clinquant strié enduisant pour les ailes de l'avion. Le résultat est jusqu'à six pour cent moins de frottement et l'épargne considérable dans l'aviation remplit de combustible.

Des surfaces autonettoyantes sont basées sur l'exemple des feuilles de lotus, métallique de haute résistance écume est dérivé de la structure d'os et les plus en retard, individu-affilant des outils de coupe copient le principe des dents de rongeur. La nature fournit même les solutions ingénieuses pour des choses de jour en jour telles que l'attache de Velcro.

La nature est également un modèle de durabilité

La recherche de bionique ne signifie pas la nature copiante. Le but est plutôt comprendre ses principes et de les employer comme stimulus pour des innovations. Les inventions de la nature, qui ont été développées et des millions finis sans interruption améliorés d'années, fournissent un réservoir inépuisable des idées et des inspirations desquelles non seulement la technologie peut bénéficier. Plus que jamais avant, la bionique peut également promouvoir la cause de la protection de l'environnement. Plusieurs des concepts innovateurs qui machine et de scientifiques adoptent de la nature correspondent au principe de la durabilité. La nature atteint toujours ses objectifs économiquement, avec de l'énergie minimum, conserve ses ressources et réutilise complètement sa perte - un exemple qui est bon intéressant suivre.

©1998-2005 DaimlerChrysler.
En dépit de son boxy, le corps cube-formé, ce poisson tropical est en fait outstandingly profilé et représente donc un idéal aérodynamique. Avec un modèle exactement construit du boxfish les ingénieurs à Stuttgart pouvaient réaliser un coefficient de traînance de vent juste de 0.06 dans le tunnel de vent.

Afin d'employer ce grand potentiel pour le développement d'automobile, les spécialistes chez DaimlerChrysler ont créé la première fois un modèle de voiture de 1:4 dont la forme a été sensiblement basée sur le boxfish. Pendant les essais dans le tunnel de vent, un coefficient de traînance de 0.095 - une valeur précédemment sans précédent dans la technologie des véhicules à moteur - a été mesuré ce modèle d'argile. Il correspond aux valeurs réalisées aux formes fortement profilées (Cd 0.09) et à d'autres formes aérodynamiquement idéales.

DaimlerChrysler a utilisé les résultats de cette recherche pendant le développement de la voiture bionic de Mercedes-Benz, entièrement d'un fonctionnement et de la voiture compacte en état de marche avec une longueur de 4.24 mètres et d'espace pour quatre occupants plus le bagage. Avec une teneur en Cd juste de 0.19, ce véhicule de concept est parmi le plus aérodynamiquement l'efficace dans cette catégorie de taille.

20 pour cent abaissent la consommation de carburant et les émissions de jusqu'à 80 pour cent inférieures d'oxyde d'azote

En plus de l'aérodynamique superbe et de la construction légère un concept a dérivé de la nature, le moteur diesel de 103 kW/140-hp et la technologie innovatrice de thyristor (réduction catalytique sélective) contribuent considérablement à l'économie de carburant et une autre à réduction des émissions d'échappement. En UE conduisant le cycle la voiture de concept a une consommation de carburant de 4.3 litres par 100 kilomètres - 20 moins qu'une voiture comparable de série-production. Selon la méthode de mesure des USA (ftp 75) la gamme est autour 70 milles par gallon des USA (combiné), qui est environ 30 pour cent de plus que pour une voiture de standard-production. À un à vitesse constante de 90 km/h l'unité diesel de diriger-injection consomme seulement 2.8 litres par 100 kilomètres correspondant à une gamme de 84 milles par gallon dans le cycle d'essai des USA.

DaimlerChrysler examine actuellement sa technologie de thyristor dans le monde entier. Par ce des moyens, et avec le « AdBlue » liquide de fonctionnement additionnel, les émissions d'oxyde d'azote du moteur diesel de diriger-injection peuvent être réduits par jusqu'à 80 pour cent. Le but de ces épreuves est d'éviter les inconvénients de consommation de carburant en optimisant les processus de combustion de dans-moteur. C'est où les ingénieurs de voiture de Mercedes-Benz tirent bénéfice de l'expérience acquise par leurs collègues dans le secteur de véhicules utilitaires, où la technologie de thyristor est déjà dans l'utilisation réussie. DaimlerChrysler prévoit également pour employer le grand potentiel de ce processus pour les voitures de tourisme diesel à l'avenir, et offrira au commencement la technologie de thyristor aux Etats-Unis quand les épreuves ont été accomplies.




« AdBlue » est une solution aqueuse d'urée qui est pulvérisée dans le dispositif d'échappement dans des quantités avec précision dosées, selon le statut de fonctionnement de moteur. Ceci convertit les oxydes d'azote en azote et eau inoffensifs. Le réservoir pour ce fluide de service est situé dans la cavité de roue disponible de la voiture de concept, et sa capacité est suffisante pour un kilomètrage correspondant à l'intervalle de service pour un modèle courant de diesel de Mercedes. L'étude bionic de voiture de Mercedes-Benz est également équipée d'un filtre particulaire diesel exempt d'entretien.

Grande rigidité et bas poids - un principe de croissance a conçu par la nature

Le boxfish, le modèle aérodynamique pour la voiture de concept, est également un exemple typique de rigidité et de poids léger. Sa peau se compose des nombreux plats hexagonaux et osseux qui fournissent à la force maximum le poids minimal et protègent efficacement l'animal contre des dommages.

Les chercheurs de DaimlerChrysler ont examiné cette structure bionic et ont transféré ce principe à l'étude bionic de voiture de Mercedes-Benz avec l'aide d'un processus spécial de calcul. Le processus est basé sur les principes de la formation d'os et par exemple permet à jusqu'à 40 pour cent de plus rigidité d'être réalisée dans le panneautage externe de porte qu'être possible avec des conceptions conventionnelles. Si le bodyshell entier est calculé selon ce principe bionic, tout le poids est réduit près autour un tiers avec la sûreté non diminuée de force et d'accident.






Dégagement détaillé


Pensée de l'impensable. Regarder au delà de l'horizon. Laissant les chemins familiers et donnant à nouvelles idées une chance : c'est la philosophie de DaimlerChrysler, le chef technologique parmi des fabricants d'automobile.

Pendant plus de 100 années le fil technologique de la compagnie de Stuttgart a été basé sur la créativité de ses ingénieurs - et sur leur enthousiasme pour des visions. Aucune de ceci n'a changé en aujourd'hui, et les spécialistes en DaimlerChrysler relèvent le défi pour former le futur de l'automobile quotidiennement. Il n'y a aucune limite ici : afin de créer des innovations de pionnier pour bien plus de sûreté, compatibilité environnementale et confort, ils recherchent toutes possibilités offertes par technologie et science. Pour l'expérience a montré cela seulement libre, pensée interdisciplinaire mène aux résultats vraiment exceptionnels.

Un tel projet était la voiture bionic de Mercedes-Benz, un véhicule de concept basé sur des exemples en nature, en laquelle DaimlerChrysler a également transféré la technologie de moteur diesel du futur entièrement à un fonctionnement et de la voiture pratique pour l'usage journalier.

La bionique - une combinaison de biologie et de technologie - est un champ de recherche tout à fait récent qui néanmoins a déjà rendu le progrès remarquable possible dans différents secteurs. La nature a fourni des idées pour les matériaux de haute résistance, les surfaces de bas-frottement, les enduits anti-crasse et les attaches pratiques de Velcro, par exemple.

Plusieurs de ces inventions sont basées sur des découvertes plus ou moins accidentelles du monde d'animal et d'usine. Pour la première fois dans le cas de la voiture bionic de Mercedes-Benz, les ingénieurs au centre de technologie de Mercedes-Benz (MTC) et à la recherche de DaimlerChrysler ont recherché un exemple spécifique en nature dont forme et la structure a approché de leurs idées pour une voiture aérodynamique, sûre, spacieuse et ambiant compatible. En d'autres termes, ce n'était pas une question des solutions détaillées mais d'un transfert complet à partir de nature à la technologie - un premier.

Le boxfish - angulaire mais néanmoins très profilé

Ce travail d'équipe requis : les biologistes, les scientifiques de bionique et les chercheurs des véhicules à moteur de diverses disciplines se sont embarqués sur une expédition extraordinaire dans le royaume animal qui les a bientôt menées dans les profondeurs du monde sous-marin - et présenté les avec une surprise. Ce n'était pas les nageurs rapides et lisses tels que le requin ou le dauphin qui sont venus le plus étroitement aux idéaux des ingénieurs de recherches, mais une créature qui regarde n'importe quoi mais amélioree et agile à première vue : le boxfish.

Il a sa maison dans les récifs de corail, les lagunes et l'algue des mers tropicales, où il a beaucoup en commun avec des voitures à bien des égards. Il doit conserver sa force et se déplacer avec la moindre consommation possible de l'énergie, qui exige des muscles puissants et une forme profilée. Il doit résister à des pressions et protéger son corps pendant les collisions, qui exige une peau externe rigide. Et il doit se déplacer les espaces confinés dans sa recherche de la nourriture, qui exige la bonne manoeuvrabilité.









©1998-2005 DaimlerChrysler.
Il y a plus au boxfish que des rassemblements l'oeil : en dépit de son corps angulaire, c'est un excellent nageur dont cube-a formé la structure est nullement un obstacle. Au contraire, le boxfish possède des caractéristiques uniques et est un exemple typique des inventions ingénieuses développées par la nature au-dessus des millions d'années d'évolution. Le principe de base de cette évolution est que rien n'est superflu et chaque partie du corps a un but - et parfois plusieurs immédiatement.

La peau externe du boxfish se compose des nombreux plats osseux et hexagonaux qui sont liés pour former un costume d'armure rigide. Cette structure osseuse et armure-plaquée donne le corps de la grande rigidité de poissons, le protège contre des dommages et est également le secret de sa manoeuvrabilité exceptionnelle, car les vortexes minuscules forment le long des bords sur les parties supérieures et plus inférieures du corps pour stabiliser les poissons en n'importe quelle position et pour s'assurer qu'elle demeure sans risque sur le cours même dans les secteurs de la grande turbulence. Elle n'a pas besoin de déplacer ses ailerons dans le processus, et peut donc conserver sa force.

Appliqué à la technologie des véhicules à moteur, le boxfish est donc un exemple idéal de rigidité et d'aérodynamique. D'ailleurs, son anatomie rectangulaire est pratiquement identique à la section transversale d'un corps de voiture. Et ainsi le boxfish est devenu le modèle pour un projet des véhicules à moteur jusqu'ici unique de développement.

Teneur en Cd : boxfish presque aussi bon que la forme idéale de technologie

Le premier secondaire-projet abordé par les ingénieurs au centre de technologie de Mercedes-Benz et à l'aérodynamique intéressée de recherches de DaimlerChrysler. Dans des tunnels de vent et des canaux de l'eau ils ont examiné comment les attributs du modèle vivant pourraient être transférés à une automobile.

Les résultats sont impressionnants. En dépit de sa structure angulaire, le boxfish a presque en tant que bon améliorant des qualités comme forme de baisse de l'eau que les spécialistes considèrent comme la norme pour la forme aérodynamique idéale. Une fois exposée à un écoulement ouvert, cette forme profilée a une teneur en Cd de 0.04. En utilisant des calculs d'ordinateur et des essais de tunnel de vent avec un modèle précis du boxfish, les ingénieurs de Mercedes ont réalisé une valeur qui est venue très près de cet idéal, à savoir 0.06 - un résultat exceptionnel. Il explique pourquoi le boxfish est un si bon nageur et est si manoeuvrable avec l'effort minimal.

Pour se servir du potentiel aérodynamique les spécialistes à Stuttgart ont créé la première fois une voiture de modèle de balance de 1:4 dont la forme a sensiblement correspondu au boxfish. Les découpes extérieures angulaires du modèle vivant ont été adaptées dans le secteur des jupes de toit et de côté, de même que l'extrémité arrière en avant et descendante avec ses côtés fortement crantés et la forme prononcée de cale.

En faisant ceci ils désobéissaient des principes importants en aérodynamique des véhicules à moteur, et d'autant plus ont été étonnés aux résultats : la teneur en Cd pour la voiture était 0.095. En termes aérodynamiques il était comme bon juste que la forme comme mesuré sur la terre a considéré idéal par des spécialistes en aérodynamique (Cd 0.09).

Le modèle de recherches dans la forme d'un boxfish améliore le coefficient de traînance de voitures compactes d'aujourd'hui par plus de 65 pour cent.

Cd 0.19 : une des voitures compactes les plus aérodynamiques du monde

Le deuxième rond du projet bionic de voiture de Mercedes-Benz a maintenant débuté. Le charger était de développer une automobile normale et en état de marche sur la base des découpes de boxfish - un modèle entièrement équipé pour quatre occupants, avec des attributs typiques de Mercedes en termes de sûreté, confort, conception et caractère pratique de jour en jour, et équipé de toute technologie nécessaire pour la consommation de carburant minimale et la meilleure compatibilité environnementale.

Le résultat de ce projet unique de véhicule est une voiture compacte avec deux portes, quatre sièges uniques confortables, un pare-brise panoramique, un toit de verre et une grande porte à rabattement arrière - 4.24 mètres long, 1.82 mètre de large et 1.59 mètre de haut. Naturellement les conditions harassantes en ce qui concerne le caractère pratique, la convenance journalière et la conception ont fait des compromis comparés au nécessaire modèle de 1:4, mais la voiture de concept maintient toujours des caractéristiques aérodynamiques exceptionnelles : avec une teneur en Cd de 0.19 le plein-fonctionnement et la voiture bionic driveable de Mercedes-Benz est parmi aérodynamiquement le plus efficace dans cette catégorie de taille.

En plus du boxfish-comme la forme de base, ce résultat est rendu possible par un certain nombre d'autres dispositifs aérodynamiques, par exemple les roues arrière qui presque totalement sont enveloppées avec des feuilles de porte en plastique et rincer-adaptée manipule et l'utilisation des appareils-photo au lieu des miroirs extérieurs.

Consommation de carburant : seulement 4.3 litres par 100 kilomètres [55 milles par gallon]

Dans l'étude de Mercedes, les propriétés aérodynamiques optimales dérivées du boxfish et un nouveau concept léger de construction pris de la nature créent les conditions pour une basse consommation de carburant et une excellente exécution. Équipé d'un moteur diesel de diriger-injection de 103 kW/140-hp, la voiture de concept consomme 4.3 litres de carburant par 100 kilomètres (combinés), rendant lui 20 pour cent plus économiques qu'un modèle comparable de standard-production. Selon la méthode de mesure des USA (ftp 75) la gamme est autour 70 milles par gallon des USA (combiné), qui est environ 30 pour cent de plus que pour une voiture de standard-production. À un à vitesse constante de 90 km/h la consommation de carburant de l'UE est en baisse à de seuls 2.8 litres par 100 kilomètres - en correspondant au mpg 84 aux USA examiner le programme. La voiture de concept a une vitesse maximum de 190 km/h.

Longueur/largeur/taille 4243/1815/1594 millimètre
Empattement 2568 millimètres
Rendement de moteur HP 103 kW/140
Couple maximal 300 nanomètre à 1600-3000 t/mn
Consommation de carburant (combinée) 4.3 l/100 kilomètre ; mpg 70 (gallons des USA)
Accélération 0-100 km/h 8.2 s
Vitesse maximale 190 km/h


Commande d'émission : 80 pour cent abaissent des émissions d'oxyde d'azote avec la technologie de thyristor

La matière des émissions d'échappement était un autre importante chargent pour les réalisateurs de la voiture de concept. Tandis que le moteur à jour de CDI améliore déjà l'UE rigoureuse 4 grâce de limites d'émission d'échappement de manière significative à un convertisseur catalytique de oxydation et à un filtre particulaire, les ingénieurs à Stuttgart tiennent compte de l'avenir et examinent un processus innovateur qui promet de répondre à des normes bien plus harassantes à l'avenir, à savoir technologie de thyristor (réduction catalytique sélective).

La pièce maîtresse est un convertisseur catalytique qui emploie un fluide additionnel de service pour convertir les oxydes d'azote (NOx) : une solution aqueuse d'urée est pulvérisée dans le dispositif d'échappement dans des quantités avec précision dosées, selon le statut de fonctionnement de moteur. Ceci convertit les oxydes d'azote en azote et eau inoffensifs. Le résultat est des jusqu'à 80 pour cent de réduction des émissions de NOx dans le nouveau cycle de conduite européen.

DaimlerChrysler examine actuellement sa technologie de thyristor dans le monde entier. Par ce des moyens, et avec le « AdBlue » liquide de fonctionnement additionnel, les émissions d'oxyde d'azote du moteur diesel de diriger-injection peuvent être réduits par jusqu'à 80 pour cent. Le but de ces épreuves est d'éviter les inconvénients de consommation de carburant en optimisant les processus de combustion de dans-moteur. C'est où les ingénieurs de voiture de Mercedes-Benz tirent bénéfice de l'expérience acquise par leurs collègues dans le secteur de véhicules utilitaires, où la technologie de thyristor est déjà dans l'utilisation réussie. DaimlerChrysler prévoit également pour employer le grand potentiel de ce processus pour les voitures de tourisme diesel à l'avenir, et prévoit au commencement pour offrir la technologie de thyristor aux Etats-Unis quand les épreuves ont été accomplies.

Le fluide de service qui permet la combustion catalytique sélective est appelé « AdBlue ». Comme seulement très petit des quantités sont exigées quand sur le mouvement, la capacité du réservoir situé dans la cavité de roue disponible de la voiture de concept est suffisante pour un kilomètrage correspondant à l'intervalle de service pour une voiture courante de diesel de Mercedes.

Structure de corps : principes de la construction de la nature pour la rigidité et le poids léger

La biologie fournit non seulement des idées pour l'efficacité aérodynamique, mais donne également des impulsions pour des méthodes légères innovatrices de construction. L'armure-électrodéposition externe du boxfish et les structures d'os d'autres créatures montrent comment la nature réalise la force maximum avec l'utilisation minimum des matériaux. Les structures d'os sont conformes toujours aux charges réelles produites.

Dans le cas de l'os humain de cuisse, par exemple, la position et la force de la matière d'os est avec précision juste pour les charges de tension et de pression aux lesquelles le membre doit résister. C'est non seulement des structures d'os mais également des branches et des racines d'arbre qui se développent selon les lois biologiques - une stratégie légère parfaite de construction de la part de nature.

En consultation avec des experts en matière de bionique, les chercheurs de DaimlerChrysler ont développé un procédé assisté par ordinateur pour transférer le principe de croissance employé par la nature à la technologie d'automobile. Elle est basée sur la méthode de SKO (option douce de mise à mort). La simulation sur ordinateur est employée pour configurer des composants de corps et de suspension de telle manière que le matériel dans les secteurs sujet aux charges inférieures puisse être rendu moins résistant, et peut peut-être même être éliminée (« tué ») complètement, alors que des secteurs fortement soumis à une contrainte sont spécifiquement renforcés. Ce processus bionic de SKO permet à une géométrie composante optimale d'être identifiée qui répond aux exigences de la construction, de la sûreté et de la longévité légères dans la mesure égale.

Les balances hexagonales du boxfish obéissent de même le principe de la force maximum pour le moindre poids. Transféré au panneautage externe d'une porte de voiture, ce principe normal de construction produit un modèle de nid d'abeilles avec jusqu'à 40 pour cent de plus rigidité. Si la structure entière de bodyshell est configurée selon la méthode de SKO, son poids est réduit près autour 30 pour cent - tout en maintenant sa stabilité exemplaire, sûreté d'accident et manipulant la dynamique. Dans ce secteur aussi, la bionique peut donc apporter encore une autre contribution principale à une plus grande économie de carburant.

©1998-2005 DaimlerChrysler. Tous droits réservés.







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Plusieurs de ces articles ont été écrits en anglais alors traduits au Français automatiquement. Si vous voudriez aider avec la traduction, svp me contacter. Je recherche un interne pour aider avec la traduction. L'emplacement pour des enfants a été professionnellement traduit.


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