فرمول یک ایران – از زمان اولین اسکیس‌های طراحی تا تست زمستانی در بارسلونا، حدود 12 ماه زمان برای تهیه و ساخت یک ماشین فرمول یک طول می‌کشد. در اینجا داستان تولد ماشین فرمول یک را در چهار قسمت با نگاهی دقیق، توسط مدیر فنی رنو آقای نیک چستر(Nick Chester) پی خواهیم گرفت.

نیک چستر

نیک چستر – مدیر فنی رنو

محدودیت دوگانه

زمانی که طراحی های ماشین فرمول 1 کامل می‌شود باید یک فرآیند تولید شکل بگیرد. مهندسان تیم با این قضیه روبرو می‌شوند که طراحی و تولید هر کدام از بیست هزار قطعه تشکیل دهنده یک ماشین جدید فرمول 1، می تواند دلهره آور و ترسناک باشد. برای به حداقل رساندن آن، فرآیند طراحی قسمت های غیر مکانیکی نظیر بدنه یا پوسته ماشین باید تحت تاثیر دو عنصر کلیدی یعنی حجم (که باید قطعه بتواند اثرات آیرودینامیکی قابل قبول داشته باشد) و استحکام (که بتواند سختی قطعه مربوطه را تضمین کند) باشد.

در نظر نگرفتن هر دو مورد در فرآیند تولید قطعه چه میزان کم و زیاد آن، با توجه به محل قرارگیری آن یعنی قطعه خارجی و یا داخلی، حیاتی است. به طور مثال، بال جلو ماشین می‌تواند براساس آیرودینامیک در نظر گرفته شده، یک هندسه مشخص داشته باشد ولی حتما باید به مقاومت و صلبیت آن نیز توجه کرد. قطعات مکانیکی نظیر دمپرها، میله فرمان و اجزای آن، سیستم انتقال نیرو، ترمزها و غیره باید مستحکم طراحی و تولید شوند. با این نگاه که حداقل وزن ممکن را دارا هستند و کارایی مورد نظر را داشته باشند.

قطعات از هم جداشده ی خودروی Mercedes MGP W01 سال 2010

قطعات از هم جداشده ی خودروی Mercedes MGP W01 سال 2010

شکل

آیرودینامیک یک ماشین فرمول 1 برای طراحی شدن دو عنصر اصلی دارد: 1- تونل باد 2-دینامیک سیالات محاسباتی(CFD)

دینامیک سیالات محاسباتی می‌تواند یک تونل باد مجازی باشد، که به تیم ها این اجازه را می‌دهد تا ماشین را در ابعاد واقعی شبیه سازی کنند و میزان کیفیت هوای تولید شده قطعات ماشین را بسنجند. تیم ها به این طراحی مجازی اعتماد می‌کنند و ایده ها خود را در آن بررسی می‌نمایند، قبل از آنکه طراحی های انجام گرفته به مدل ساخته شده تبدیل گردد و در تونل باد تحت آزمایش قرار گیرد.

کارکردن در تونل باد نمی‌تواند امکانات شبیه سازی مجازی را داشته باشد. امکاناتی که تحت چند سنسور مشخص شده فقط اطلاعات ماشین را به شما می‌دهد. در حال حاضر، تنها مکمل و کامل کننده شبیه سازی مجازی، تونل باد است. در داخل یک تونل باد، یک تیم فرمول 1 یک مدل که به طور مشخص 60 درصد اندازه اصلی است را تحت شرایط مشخصی قرار می‌دهد اتفاقاتی که برای ماشین رخ می‌دهد را بازسازی کند، به طور مثال  می‌تواند تحت ترمزگیری ( زمانی که ماشین به سمت جلو حرکت می کند) و یا دور زدن پیچ ها باشد. تونل باد می‌تواند شرایط پیست های مسابقه را بازسازی کند و اثرات هر قسمت از پیست را بر روی قطعات مختلف ماشین نشان دهد. زمانی که قرار است میزان آیرودینامیک ماشین را مشخص کنند، می‌توانند میزان مشخصی هوا را در موقعیت های مختلف به ماشین وارد کنند تا در پنجره خاصی از پیست میزان مشخصی از نیروی رو به پایین را بدست بیاورند.

زمانی که حجم خاصی را مشخص کردند و به آن دست می‌یابند، جزئیات قطعات طراحی شده ماشین به مرحله بعد می‌روند تا برای کمک به طراحی قطعات در کامپیوتر تحت نرم افزارهایی شبیه به آتوکد و یا کتیا، قرار گیرند. در این زمان تیم های فرمول 1 شروع به فرآیند های تکراری روبه جلو و روبه عقب می‌کنند تا آیرودینامیک، سختی و جزئیات طراحی را به طور کامل بدست آورند. در واقع در فرایند طراحی قطعات حتما باید جزئیات آیرودینامیکی قطعه را در نظر گرفت ولی در عین حال گوشه چشمی به وزن و سختی قطعه نیز داشت.

صلبیت

یک ماشین گرندپری فرمول 1 تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار دارد. به طور مثال، بدنه ماشین تحت نیروی های اعمال شده توسط سیستم تعلیق خودرو قرار می‌گیرد، در حالی که موتور و سیستم انتقال قدرت میزان قابل توجهی نیرو را به سیستم تعلیق عقب خودرو وارد می کند. همین طور، بال جلو و کفی ماشین هر دو باید در یک تعادل آیرودینامیکی تحت نیرو های بشدت زیاد قرار گیرند.

چگونه یک مهندس فرمول 1 می‌داند، میزان سختی و صلبیت قطعات چقدر است؟ دو منبع ارزشمند از اطلاعات هستند که به به کمک یک ایده خوب می‌توانند میزان نیروی وارد شده به شاسی خودرو را اندازه گیری کنند. یکی از آنها اطلاعات دریافت شده از ماشین قبلی است و دیگری میزان نیرو های تست شده توسط تیم فنی فدراسیون بین المللی اتومبیلرانی تحت تست ها تایید و میزان آن جمع آوری شده و در اختیار تیم ها قرار گرفته است.

برای محاسبه میزان سختی یک جسم یا یک قطعه، مهندسان فرمول 1 از آنالیز محدود قطعات استفاده می‌کنند. به طوری که قطعه را به چند قسمت و یا تکه محدود تقسیم می‌کنند، قبل از اینکه تحت اعمال نیروهای مختلف قرار دهند. در این روش، تیم ها می‌توانند سطح های مختلفی از تغییر شکل قطعات را در حالت کلی بررسی کنند. بدین صورت می‌توانند قسمت های مختلف و محرک قطعات کج شده را بزرگ نمایی کنند تا قسمت آسیب دیده را از نظر استقامت تقویت کنند.

 

آیرودینامیک فرمول یک

آیرودینامیک فرمول یک

مرحله طراحی

نیک چستر می‌گوید:

این مرحله می‌تواند انقلابی از ماشین قبلی تیم باشد.

ما با شبیه سازی مجازی شروع می‌کنیم و بعد به داخل تونل باد می‌رویم تا بتوانیم طراحی های خود را به آزمایش بگذاریم. ولی اگر طراحی ما جواب ندهد به طور مثال باله خودرو را باید از نو تغییر دهیم و به مرحله اول یعنی شبیه سازی مجازی ماشین برگردیم. بعضی اوقات، ما تست های مقاومت را بسیار سریع طی می‌کنیم ولی زود به این نتیجه می‌رسیم که باید طراحی و شکل قطعه را تغییر دهیم.

برای قطعات مکانیکی ما نیروهای آیرودینامیکی مستقیم نداریم، در واقع یک شبیه سازی قابل توجه و مشخص وجود دارد. به عنوان مثال، سیستم تعلیق عقب ماشین که به گیربکس متصل است باید دوباره طراحی شود. طراح با یک فرم در نرم افزار اتوکد مواجه است که باید به دپارتمان مقاوم سازی برود و ببیند که آیا این قطعه باید محکم تر ساخته شود و یا باید کمی سبکتر شود. این روند می‌تواند بین دپارتمان طراحی و دپارتمان مقاوم سازی در حرکت باشد تا شما هم وزن مناسب را داشته باشید و هم مقاومت ایده آل را بدست بیاورید. در همه قسمت ها مراحل تکرار شونده پشت سر هم برای انجام هر عملی وجود دارد.

پاور یونیت

پاور یونیت رنو

تست موتور

تست مقاومت کامپیوتری یک عملیات مجازی است. به همین خاطر شما نیازمند بازسازی شرایط یک مسابقه واقعی هستید که باید از طریق تست داینو آن را انجام دهید. تیم های فرمول یک تست های داینو مختلفی را برای اعمال نیرو روی بخش های مختلف ماشین نظیر سیستم تعلیق، گیربکس، موتور و غیره انجام می‌دهند. شکست قطعات به طور معمول در موارد جزئی و کوچک اتفاق می‌افتد که معمولا در طراحی دیده نشده اند و باید نقص های مهلک قبل از قرار گرفتن ماشین بر روی پیست کشف و برطرف شوند.

زمانی که به طور کامل مقاومت و شکل قطعات درک شد، شروع به طراحی جزئیات ماشین برای تولید آنها به قطعات قابل استفاده در ساخت خودرو می‌کنیم. که این لازمه قسمت چهارم داستان ساختن ماشین فرمول 1 می‌باشد

با ما همراه باشید…

ساخت خودروی فرمول یک

این نوشته را به اشتراک بگذارید:

یک دیدگاه

دیدگاه خود را بیان کنید