The Gabrielli - von Karman diagram er et diagram, der muliggør en sammenligning af energieffektiviteten på transportområdet .
Disse grafik blev udviklet i 1950 af Theodore von Kármán og Giuseppe Gabrielli i deres papir om effektiviteten af forskellige transportmidler.
Den mekaniske energi (eller arbejde ) skyldes anvendelse af en styrke over en bestemt afstand. I det daglige sprog multiplicerer vi kraften med afstanden for at opnå energi. Også opdelingen af denne energi med denne afstand svarer til en kraft, nemlig en styrke af modstand mod fremskridt. I form af enheder , divideret energi ved en afstand svarende til dele en effekt af en hastighed .
For eksempel forbruget af en lille elektrisk bil, der ville svare til 15 kWh / 100 km , en størrelse, som svarer til opdelingen af en energi med en afstand, vil således svare til en kraft på 540 newton .
Gabrielli - von Kármán-diagrammet repræsenterer den specifikke modstand (bemærket det græske bogstav epsilon for "effektivitet") som en funktion af køretøjets hastighed og dens vægt (som er masseproduktet af tyngdekraften ).
Gabrielli og von Kármán definerede køretøjets specifikke modstand som forholdet mellem den maksimale effekt og køretøjets vægt multipliceret med dets maksimale hastighed :
Denne sidste ligning kan omskrives i henhold til . Som ifølge præamblen er lig med en friktionskraft , kommer den:
Friktionskraften har den samme enhed som vægten, det følger, at den specifikke modstand er dimensioneløs . Den specifikke modstand, der tages i betragtning af Gabrielli og von Kármán ( specifik trækkraft ), er derfor forholdet mellem friktionskraften ved den maksimale hastighed (lig med trækkraften eller stødkraften) i forhold til køretøjets vægt .
I flådearkitektur kan vi skrive , hvor er trækket og er skibets belastede forskydning.
I luftfarten bruger vi ofte det omvendte , som vi kalder finesse . Denne finesse er værd: Løft / træk. Ved maksimal hastighed er det værd , hvor er vægten (og dermed liften) og træk.
Dette diagram er baseret på vægten, den maksimale installerede effekt og transportmidlets maksimale hastighed. Det tager ikke højde for:
Dataindsamlingsarbejdet fra Gabrielli og von Kármán mangler derfor en effektiv vurdering af den nødvendige energi til at flytte selve køretøjet og den nødvendige energi til at flytte nyttelasten. Faktisk var de to forfattere ikke i stand til at samle hverken nyttelasten eller rejsehastigheden af de undersøgte køretøjer.
Derfor giver denne graf ikke en fordel til en øget fragt eller passager, idet et dårligt designet køretøj, hvis struktur ville være 1000 kg for tungt, og som, for at kompensere for denne overvægt, ville føre ti passagerer mindre (med deres bagage ) ville have den samme generelle glathed på grafen overfor som et bedre designet køretøj med ti flere passagerer.
Trancossi er desuden enig i, at selv dette begreb generaliseret finhed ikke tager højde for alle transportomkostninger (f.eks. Med jernbanetransport, omkostninger til konstruktion af jernbaneudstyr, spor, stationer samt vedligeholdelse heraf, demontering og genbrug af deres udtjente materialer).
Af disse forskellige årsager giver diagrammet ingen direkte indikation af forbruget pr. Person, der transporteres (jf. Passager-kilometer ).
Det er også nødvendigt at finde ud af om energiens natur, nemlig om den er primær eller endelig energi , især i tilfælde af elektriske køretøjer (se Grå energi # Elektricitet ).
Den specifikke modstand (eller dens inverse) er repræsenteret som en funktion af hastigheden, fordi sidstnævnte spiller en vigtig rolle i dens værdi (se diagram).
I diagrammet ovenfor kaldes forholdet Totalvægt / Maksimal træk finesse , modelleret efter hvad der sker inden for luftfart. Dette forhold repræsenterer effektiviteten af hver af de betragtede transportformer, idet denne effektivitet kan være meget højere end enheden .
Grafen (opdateret 2004) viser den bedre effektivitet af tog og handelsskibe sammenlignet med biler og fly .
I betragtning af det samme diagram ser det ud til, at kurverne for den samlede finhed af "handelsskibe", " færger " og "krydstogtskibe i antal" er i fortsættelse af hinanden. For den samme transportform (for eksempel tog) reducerer hastighedsforøgelsen desuden finess (på grund af stigningen i aerodynamisk træk ). Dette fænomen findes også for flyvemaskiner, hvor Concorde's finesse er dramatisk lav. Endelig er glatheden af en TGV-dupleks i størrelsesorden fire gange større end for kommercielle fly.