Op jacht naar haar achtste wereldtitel maakt het Vattenfall Solar Team gebruik van een zogenoemde shark skin (haaienhuid). Op de auto wordt een folielaag bevestigd die bestaat uit heel smalle ribbels. Deze riblets zorgen ervoor dat de luchtstroom soepeler langs de zonneauto glijdt en haar dus sneller maakt. Het team presenteerde haar geheime wapen vandaag tijdens de scrutineering, de officiële keuring van de zonneauto. Emiel Legrand, aerodynamics engineer bij het team, legt de werking uit.
‘Het idee achter riblets komt uit de natuur. Lange tijd ging men er intuïtief van uit dat aerodynamisch gezien een oppervlak altijd zo glad mogelijk moet zijn voor de minste weerstand. Tegelijkertijd voelt de huid van snel zwemmende haaien heel erg ruw aan. Dat komt doordat de microscopisch kleine schubjes van de haaienhuid in een bepaald patroon gerangschikt zijn. Vanuit dat idee werd een driehoekig tweedimensionaal profiel ontwikkeld: de shark skin.’
Schematische weergave van een ribletpatroon. De pijl geeft de richting van de stroming aan.
‘De optimale hoogte en breedte van de driehoekjes zijn afhankelijk van verschillende factoren. Snelheid is belangrijk, maar ook of de riblets worden toegepast in de lucht of juist in het water. Bij NunaX is elke riblet ongeveer zo breed als een haar.’
‘De technologie achter de shark skin is niet nieuw. Al in 1984 produceerde 3M in samenwerking met The Boeing Company de eerste vorm van riblets. Enkele jaren later werden riblets toegevoegd aan het Amerikaanse zeiljacht Stars and Stripes, dat daarmee de prestigieuze America’s Cup won. Ook roeiers, Olympische bobsleeërs en racevliegtuigen profiteerden al van deze technologie. Daar lukte het om de luchtweerstand tot 8 % te verminderen.’
‘Desondanks is de exacte werking van riblets nog steeds bron van discussie. Een deel van het probleem is namelijk dat het erg moeilijk is om op dergelijk kleine schaal te meten zonder ook de stroming van de vloeistof te verstoren. Wel is zeker dat de riblets een effect hebben op de interactie van het oppervlak met de zogenaamde grenslaag. Als een vloeistof langs een oppervlak stroomt, wordt het gebied het dichtst bij het oppervlak door de wrijving afgeremd. Daardoor gaat de vloeistof trager stromen. Het gebied waarin deze trage stroming zich bevindt wordt de grenslaag genoemd.’
Schematisch grenslaagprofiel.
‘De meest gangbare theorie achter de werking van riblets is dat de dalen van de driehoekjes zich vullen met trager stromende lucht. Hierdoor komt de snellere lucht enkel in contact met de topjes van de driehoekjes. Juist die snelle lucht veroorzaakt de meeste wrijving. De dalen vormen als het ware buffers, waardoor het effectieve oppervlak waar de snelle lucht overheen stroomt kleiner wordt, met als gevolg een lagere weerstand en dus een snellere zonneauto.’
‘Aan een sluitende theoretische onderbouwing schort het misschien nog, maar er zijn inmiddels voldoende resultaten bekend die de goede werking van een shark skin onderschrijven. Die meetresultaten geven ons voldoende vertrouwen om de techniek ook voor NunaX te gebruiken.’
‘En anders zijn er nog de woorden van racevlieger Matt Hall om over na te denken. Hij liet de shark skin al vroeg op zijn vliegtuig plakken. ‘Stel je voor dat ik op een honderdste van een seconde verlies en me moet gaan afvragen of dat komt omdat ik mijn vliegtuig niet liet aanpassen.’’
