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 بخش شاسی رنو آقای نیک چستر(Nick Chester) پی خواهیم گرفت.

از نگاه یک تحصیل کرده آناتومی، ماشین فرمول یک از تعداد تقریبی 20 هزار قطعه تشکیل می‌شود. وقتی کنار یکدیگر قرار گیرند، شاهد تحقق یک مدل مفهومی خواهیم بود و تجسم یک ایده خلاقانه است.

چستر می گوید:

از یک ایده مفهومی در ذهن شروع می شود تا محصول نهایی ساخته شود، ساخت یک ماشین فرمول یک بیش از یک سال زمان می برد و شاید در حدود 14 ماه طول بکشد. مساله زمان بسیار بستگی به میزان تغییرات اعمال شده بر روی مفهوم اصلی دارد.

قبل از اینکه این پازل پیچیده در کنار هم به محصول نهایی تبدیل شود، تیم فرمول یک باید بخش های اصلی تغییرات را در جهت مسیر طراحی خودرو فرمول یک، دریابد.

چستر می افزاید:

وقتی شما یک بازه زمانی با قوانین مشخص دارید، شروع به کار بر روی خودرو کنونی به عنوان اولین پایه طراحی می کنید.

شما شاید می دانید که کدام مسائل به طور دقیق در خودرو، نقاط ضعف شما خواهند بود. به عنوان مثال، سیستم خنک کنندگی ماشین چندان ایده آل نیست. پس بنابراین به عنوان قسمت جدید، شما شروع به طراحی می‌کنید و سعی می کنید جایی را که قسمت مشکل ساز و ضعیف خودرو می باشد را نشان دهید.

شما هدف خود را آزادی بیشتر در بخش آیرودینامیک قرار می‌دهید، به خصوص در بخش تحقیق و توسعه که یکی از بخش های اصلی ساختاری ماشین است. مثلا حجم و یا شکل قسمتی از خودرو را برای توسعه بهتر و بیشتر ماشین تغییر می‌دهید.

ردبول و رنو – سیریل ابیتبول و کریستین هورنر

بنابراین، شما تغییرات بزرگ را شروع کرده اید تا بتوانید به پیشرفت در آن قسمت های خاص دست یابید. پس همیشه شما در حال پیدا کردن نقاط ضعف هستید تا به بخش آیرودینامیک آزادی بیشتر برای توسعه و پیشرفت ماشین بدهید. در بعضی از اوقات چنین امری بسیار سخت است مثلا در سال 2017، همه چیز تازه و جدید بود، به همین دلیل شما در تلاش هستید تا همه کارها را همزمان با هم انجام دهید.

وقتی قرار است از یک بوم خالی و سفید کار را شروع کنند، مهندسان فرمول یک شروع به طراحی حجم‌ها و محدوده‌هایی برای قرار گیری بدنه ماشین و بخش های مختلف و اصلی خودرو مثل باک بنزین، کل مجموعه موتور یا سیستم تعلیق می کنند.

چستر بیان می کند:

اولین پایه‌های شروع طراحی، قوانین فرمول یک می‌باشند. شما باید اول قوانین را مطالعه نمایید و بعد جعبه های قانونی* برای طراحی را دریابید.

این قوانین هستند که به شما می‌گویند که پاهای راننده چگونه در پشت سیستم تصادف دماغه ماشین قرار گیرند، مکان تقریبی قرار گیری باک بنزین کجاست و کجا باید بدنه ماشین قرار گیرد.

به شما یک ساختار می‌دهد. از مکان‌ها و موقعیت‌های قرار گیری اجسام، مکان نشستن راننده و یا اطلاعات تکمیلی برای طراحی در اختیار شما می‌گذارد.

موتور و انجین فرمول یک

تطبیق با فرآیند‌های موازی

اشتباه بزرگ آنجا است که فکر کنیم، بخش آیرودینامیک طراحی ماشین فرمول یک به صورت کاملا ایزوله از بقیه دپارتمان‌های طراحی تیم فرمول یک، طراحی بدنه را انجام می‌دهد، و تمام همکاران خود را با یک ساختار رها می‌کند تا تمام اجزا ماشین را به هم متصل کنند. خیر، طراحی ماشین فرمول یک در همکاری و تطبیق پذیری خلاصه می‌شود.

در همین رابطه نیک چستر می گوید:

تعداد زیادی فرآیند‌های موازی در کنار هم وجود دارد. مهندسان آیرودینامیک ماشین بر روی شکل بدنه کار می‌کنند و سعی دارند تا بهترین بسته آیرودینامیک را انتخاب کنند و بسازند. شاید آنها یک ایده یا مفهومی خاص در ذهن داشته باشند که چگونه ساختار حرکت هوا بر روی بدنه را تغییر دهد، و به این فکر می‌کنند که چگونه می‌توان یک شکل خاص را برای رسیدن به هدف مشخص طراحی کنند.

ما در این فرآیند‌های موازی تلاش می‌کنیم با همکاری تیم مهندسان ویری(Viry){کارخانه تولید موتور رنو در فرانسه} بر روی بسته موتور و نحوه قرار گیری اجزای آن در کنار یکدیگر و بر روی شاسی، به نحوه بهتری یک ماشین سبک و در عین حال کاملا مطابق با آیرودینامیک بسازیم. بنابراین، بسیاری ایده‌ها و بحث‌ها بین تیم مهندسان ویری و مهندسان انستن(Enstone){دپارتمان تولید شاسی رنو در انگلستان} شکل می‌گیرد و اتفاق می‌افتد.

به عنوان یک نمونه خاص مثلا باک بنزین، چیزی در حدود 105 کیلوگرم برای هر مسابقه وزن دارد و حجم خاصی را اشغال می‌کند. مهندسان شاسی و موتور باید با هم همفکری کنند و تلاش کنند تا بهترین طراحی ممکن را برای بخش پشتی باک بنزین انجام دهند زیرا نمی‌توان بخش های بسیار داغ و پر حرارات موتور V6 را درکنار آن قرار داد و یا حتی به گونه ای از آن محافظت کرد. این بدان معنی است که بهترین ایده باید نسبت مشخصی از طول و عرض داشته باشد، یک باک بنزین بزرگ از نظر طولی می‌تواند در طراحی کولرها و یا حتی آیرودینامیک ماشین تاثیر بگذارد. مثلا، بیشتر شدن انرژی تولید شده توسط سیستم بازیابی انرژی(ERS)، می‌توان دمای آن را در رادیوتورهای کوچکتر کنترل نمود و به کنترل بهتر درگ ماشین کمک کرد.

فرناندو آلونسو ، مک لارن MCL32 – تمرین دوم فرمول یک کانادا ۲۰۱۷

معما

در اولین فرصت که مفهوم کلی خودرو دریافت می‌شود، استراتژیست‌های اصلی شروع به انتخاب شکل باک بنزین، اندازه‌های موتور، طول و سایز گیربکس، شکل خاص سیستم تعلیق و غیره می‌کنند. البته این تصمیمات باید با قوانین مجاز فنی فرمول یک بخواند(در واقع نظیر وزن، طول مشخص شده بین چرخ ها و غیره)، همینطور آیرودینامیک باید شامل فاکتورهای مشخصی باشد. به طور خاص کل بسته مکانیکی ماشین یک نقش تعیین کننده در تاثیر ضریب آیرودینامیک ماشین دارد.

از نظر تولید کارخانه ای، تهیه هر یک از بخش‌های خاص ماشین باید قبل از دیگری انجام شود، مثلا موتور باید قبل از بدنه طراحی و در ماشین جایگذاری شود. به طور حتم، تولید بخش‌های داخلی اجزای ماشین زمان می‌برد. حتی زمانی که در طول تست زمستانی شما نیاز به چندین نمونه از سیستم تعلیق ماشین دارید.

مهندس ارشد تیم رنو می گوید:

طراحی گیربکس ماشین یکی از فرآیند‌های آغازین طرح مفهومی شما می‌باشد، زیرا شما باید شش ماه جلوتر باشید و همزمان به کارکردن کل بسته موتور فکر کنید و طراحی و انتخاب سیستم تعلیق و طول چرخ ها را هم انجام دهید. ما می‌توانیم سعی کنیم تا تمامی فرآیند‌های موازی را کنار هم و با هم پیش ببریم تا در زمان مشخص بتوانیم تمامی اجزا را با هم برای ساخت ماشین بکار ببریم.

در این مسابقه زمان علیه شما است تا یک ماشین فرمول یک تولید کنید، تهیه یک نقشه راهبردی از ضروریات کار کردن در چنین سیستمی می‌باشد.

با ما همراه باشید.

ساخت خودروی فرمول یک

*بهتر است بدانیم که در قوانین فنی هیچ گونه خطوط و یا اندازه‌های مشخص برای طراحی هر بخش لحاظ نشده است. در غیر این صورت همه ماشین‌ها می‌توانستند یکسان باشند. به جای آنها در کتاب قوانین قسمت‌هایی برای مهندسان برای طراحی قطعات و بخش‌های مختلف ماشین مشخص شده است. به طور خلاصه در ماده 3.7.1 باله جلوی ماشین با یک مکعب مستطیل به وسیله چهار خط مشخص شده است و اینجاست که مهندسان از جعبه‌های قانونی یا مناطق نظارتی صحبت می کنند.