فرمول یک ایران – همانطور که می دانیم چسبندگی در قسمت عقب خودرو یکی از عوامل مهم و تاثیرگذار در رانندگی است. اگر راننده احساس چسبندگی را در قسمت عقب خودرو داشته باشد با اعتماد به نفس بیشتری به زدن زمان های سریع روی می آورد.

دیفیوزر یک دستگاه ساده در قسمت زیر و عقب خودرو است که یک منطقه کم فشار را برای ایجاد نیروی رو به پایین (داونفورس) ایجاد می کند.

دیفیوزر دمنده یا دیفیوزر دوگانه (double diffuser یا blown diffuser) اساسا راهی برای استفاده از گاز های خروجی اگزوز و هدایت آن به زیر خودرو برای ایجاد نیروی رو به پایین بیشتر است.

هدف از طراحی این سیستم دو چیز بود :

۱) کم کردن اختلالات هوا در اطراف چرخ های عقب

۲) افزایش جریان هوای کم فشار زیر خودرو به جهت افزایش نیروی رو به پایین

بر خلاف تصورات این سیستم یک فکر جدید نیست، ایده اولیه این کار به سال ۱۹۸۳ زمانی که شرکت رنو برای اولین بار مسیر اگزوز خود را به سمت دیفیوزر منحرف کرد (خودروی RE40) این طرح توسط ژان کلود میگوت اجرا شد اما به دلیل طراحی ابتدایی دیفیوزر (طرح بدون شبکه و صاف در زیر خودرو) شکست خورد.

رنو RE40

همه می دانیم در خودروهای امروزی اگزوز بالای جعبه دنده و سیستم تعلیق عقب قرار دارد. این کار هیچ مزیت آیرودینامیکی ندارد. اگزوز بدلیل بوجود آوردن یک جریان قوی هوا می تواند بسیار مورد توجه قرار بگیرد و این دلیل توسعه و تحقیق تیم ها در این قسمت در سال های زیادی بوده است. این ایده بسیار خوب و موفقی بود، مشکلی که پیش روی مهندسین بود موقعیت دریچه و مقدار سرعت خروجی گاز بود که در طول مسابقه ثابت نمی ماند.

دیفیوزر

اساسی ترین چالش در طراحی این بود که هنگامی راننده در طول مسیر پیست مداوم از پدال گاز و ترمز استفاده می کرد، با استفاده از پدال گاز، اگزوز گاز خروجی خود را به دیفیوزر می داد و نیروی رو به پایین تولید می کرد اما به هنگام پیچیدن راننده پای خود را از پدال گاز برداشته و این اثر منفی در آیرودینامیک داشت.

یعنی درست هنگامی که بالا ترین نیاز به نیروی رو به پایین بود راننده آن را از دست می داد. در موتور های توربو گاز خروجی اگزوز تقریبا جریان ثابتی دارد و این مشکل بدلیل جریان ثابت هوا حل می شد.

در سال های اخیر تحقیقان زیادی روی اگزوز و اثرات آن در آیرودینامیک شده که نتیجه آن جایجایی اگزوز به لبه بالایی عقب بدنه شده بود. در طراحی موتور یکی از عوامل تاثیر گذار دور موتور بالا بود و مهندسین همیشه سعی در بالا نگه داشتن دور موتور داشته اند. در سال های قبل از ۲۰۱۴ موتور های هشت سیلندر با دوران ۱۸۰۰۰ دور در دقیقه استفاده می شد‌.‌‍

طول لوله اگزوز با دوران موتور رابطه عکس دارد، هر چه دوران بالاتر باشد طول لوله خروجی اگزوز کوتاه تر می شود. در سال های دور (دهه هشتاد) شروع طراحی این سیستم بود. در آن زمان فراری با کوتاه کردن لبه خارجی و خروجی اگزوز از سیلندر برای رسیدن به لبه خارجی بدنه بود. این کار بهتر از درگیر شدن جریان خروجی با قسمتی از دیفیوزر بود.

ادرین نیوی مدیر فنی وقت مک لارن در خودروی MP4-17 برای بهبود اثر اگزوز، خروجی اگزوز را به زیر سینی کف خودرو برد، اما مشکل این کار به هنگام بالا رفتن دور موتور بود.

دیفیوزر ماشین مک لارن MP4-17

این دو راهکار هنوز هم جای بهبود و پیشرفت داشتند. اینجا محدودیت هایی برای اثر گاز خروجی اگزوز وجود داشت. تیم ها اجازه خم کردن لوله اگزوز را به سمت دیفیوزر نداشتند. از گاز خروجی نمی توان برای بالا بردن جریان در جایی که اثر کم یا با کیفیت پایین وجود داشت (مسیر طولانی مکلارن به زیر) یا برای افزایش جریان و روان تر شدن جریان (بال عقب فراری) استفاده کرد.

در دهه هشتاد قوانین مربوط به طول و عرض و محل قرار گیری محور عقب بارها تغییر کرد. قسمت بالای دیفیوزر در سال های متوالی مورد تحقیق و باز طراحی قرار گرفت. در این قسمت فلپی به نام گرنی(gurney) طراحی شد که گاز خروجی اگزوز را به قسمت داخلی دیفیوزر هدایت می کرد و باعث افزایش جریان هوا و نیروی رو به پایین بود.

فلپ گرنی - سباستین فتل ،  موناکو 2013

فلپ گرنی – سباستین فتل ، موناکو 2013

با قوانین کاهش نیروی رو به پایین در سال ۲۰۰۹ دیفیوزر همچنان یک بخش اساسی در طراحی تیم ها بود. تیم های حاضر در فرمول یک در همان سال با استفاده از ضعف قوانین برای ایجاد یک خروجی اضافی در زیر و خروجی بزرگتر اگزوز اقدام کردند(این سیستم به دیفیوزر دوگانه یا double diffuser معروف شد).

در سال ۲۰۱۰ تیم ها با قوانین دست و پا گیر کمتری روبرو بودند. با این حال ادرین نیوی با توجه به تجربه و طرح های گذشته دست به طراحی مجدد این سیستم زد. او با طراحی دوباره سیستم تعلیق عقب و قرار دادن خروجی در بغل بدنه به یک سیستم کامل برای دیفیوزر قابل کنترل هنگام رانندگی دست یافت که باعث افزایش جریان در بالا و پایین دیفیوزر می شد که نتیجه آن افزایش نیروی رو به پایین بود.

دیفیوزر

تیم ردبول با خودروی بازطراحی شده در اخرین روز تمرین پیش فصل ۲۰۱۰ همگان را شگفت زده کرد. خودروی RB6 با خروجی اگزوز کوچک بود و گرچه این سیستم با طراحی ساده تر در خودروی RB5 تست شده بود اما تیم در آخرین روز از سیستم تکامل یافته خود رونمایی کرد.

یفیوزر ردبول

خروجی اگزوز با حرارت بالا یکی از عوامل تاثیر گذار بر سیستم تعلیق عقب بود که با ایجاد یک لایه محافظ حرارتی برای بازوهای سیستم تعلیق عقب با طلا و بعد ها سرامیک این مشکل را برطرف کردند.

بر خلاف تصور عموم این سیستم مختص ردبول نبود. از بعضی جهات قرار گرفتن اگزوز در کنار بازوهای سیستم تعلیق مناسب نبود. محل قرار گیری اگزوز یکی از چالش های تیم ها بود. یکی از راه حل ها باریک و کوتاه کردن بازوهای سیستم تعلیق بود. مک لارن و ویرجین ریسینگ از این تکنیک بهره بردند. اما ادرین نیوی راه حل پیچیده تری برای RB6 طراحی کرد که برای اولین بار رونمایی می شد. او با طراحی یک پنجره عمودی در دیفیوزر اجازه حرکت گازهای خروجی به زیر و اطراف دیفیوزر داد که البته مقداری اتلاف انرژی داشت اما باعث افزایش مناسب جریان هوا می شد.

دیفیوزر فرمول یک

با تمام این مسائل مشکل اصلی هنوز پابرجا بود و بحث باز و بسته بودن دریچه گاز مطرح بود. با برداشتن پا از پدال گاز هوایی به دیفیوزر نمی رسید و درست در لحظه ای که راننده به نیروی رو به پایین نیاز داشت (داخل پیچ) آن را از دست می داد. یکی از اسرار ردبول مربوط به تنظیمات و طراحی موتور رنو بود؛ وادار کردن موتور به استفاده از گاز حتی در زمانی که راننده پای خود را از پدال گاز برمی داشت. ردبول این تکنولوژی را با حمایت فوق العاده تامین کننده موتور خود رنو ارتقا داد.

این تکنولوژی جدید نیست، این تکنولوژی مخصوص موتورهای توربو بود و برای جبران عقب ماندگی توربو صورت می گرفت. رنو بدلیل حضور در مسابقات رالی در این زمینه تجربه بالایی داشت. شرکت های سازنده موتور سعی داشتند با تغییراتی به این ویژگی دست پیدا کنند. این کار با بوجود آوردن جریان هوای سرد یا گرم در زمانی که پدال گاز درگیر نبود صورت می گرفت.(به اصطلاح Engine off- Throttle overun)

دیفیوزر فرمول 1

جریان هوای خروجی سرد موتور: هنگامی که راننده پای خود را از پدال گاز برمی دارد جریان سوخت و انفجار درون سیلندر قطع می شود و تیم با طراحی مجدد موتور کاری کردند که با برداشتن پا از پدال گاز هنوز هوا وارد موتور شده و با ترکیب با سوخت از موتور خارج می شد.

دیفیوزر ردبول

با این کار با رها کردن گاز هنوز اگزوز حدود ۷۵٪ گاز خروجی تولید می کرد. در اینجا موتور همانند پمپ هوا عمل می کرد. بدلیل سرد بودن هوای خروجی به این جریان خروجی هوای سرد موتور گفته می شد که رنو از این تکنیک استفاده می کرد.

دیفیوزر ردبول

جریان هوای خروجی گرم موتور: بعضی دیگر از تیم ها ( فراری و مک لارن که از موتور های فراری و مرسدس استفاده می کردند) یک گام به جلوتر برداشتند و با ترکیب سوخت با هوای ورودی آن را به سمت اگزوز که حرارت بالایی داشت هدایت می کردند. این کار باعث مشتعل شدن سوخت در اگزوز و در نتیجه بوجود آمدن جریان قویتر و سریعتر می شد. به این دلیل به آن جریان خروجی گرم موتور گفته می شود.

دیفیوز فراری

جریان گرم بدلیل قدرت و سرعت بالا در هر دور حدود ۱ ثانیه و جریان سرد حدود ۰/۳ تا ۰/۴ ثانیه برتری بوجود می آوردند.(به رقابت نزدیک بین تیم های در فصل ۲۰۱۰ توجه کنید)

اما……

جنجال ها از وقتی شروع شد که فدراسیون جهانی اتومبیلرانی (FIA) محدودیت استفاده از فقط ۱۰٪ از دریچه گاز موقعی که راننده از پدال گاز استفاده نمی کند را تعیین کرد. چارلی وایتینگ مدیر فنی فیا احساس کرد که استفاده از دیفیوزر های دمنده غیر قانونی است. طبق قوانین راننده نباید در افزایش یا کاهش نیروی رو به پایین نقشی داشته باشد که در اینجا با استفاده از پدال گاز نیرو رو به پایین ایجاد می شد.

بنابراین هر گونه استفاده از موتور برای تولید جریان هوا به دیفیوزر ممنوع اعلام شد. در دستور العمل جدید فیا استفاده از جریان خروجی گرم را به طور کامل ممنوع اما برای جریان هوای سرد فقط محدودیت ۱۰٪ را در نظر گرفت.

این محدودیت از استفاده ۲۰٪ دریچه گاز در ۱۸۰۰۰ دور در دقیقه به ۱۰٪ در ۱۲۰۰۰ دور در دقیقه کاهش یافت. این موضوع اعتراض تیم هایی که از جریان گرم را استفاده می کردند را بدنبال داشت و بزرگترین بازنده ها مک لارن و فراری بودند.

دفیوزر

از آنجا که تیم ردبول تنها مدعی بود که از جریان هوای سرد استفاده می کرد توانست در فصل ۲۰۱۱ با خودروی RB7 فصلی بی رقیب را پشت سر بگذارد.

این نوشته را به اشتراک بگذارید:

3 دیدگاه

  1. saeedsl1

    8

    2

    مطلب خیلی جالبی بود

    هر تیمی تو مقطعی ک موفقه ی مزیتی داره

    ردبول اینو داره

    مرسدس سوراخ های روی رینگ و سوزوندن روغن

    فراری هم باتری های دوبله

    فقط کسی میدونه فراری اجازه این باتری رو فصل بعد داره یا ن؟

  2. Ahmad VETTEL

    9

    1

    دوستانی که ما هر چقدر بهشون میگیم سال 2010 سه تیم فراری و مکلارن و ردبول تقریبا با هم برابر بودن ووقبول نمیکنن بد نیست بیان یه سری به این تحلیل و همچنین دلیلش بزنن

دیدگاه خود را بیان کنید