فرمول یک ایران – با تمام امتیازات و هیجانات بدست آمده در روز مسابقه، پایه یک تیم فرمول یک در موفقیت بنا ساختن یک پایگاه کامل قبل از شروع فصل است، آن هم با همکاری تمامی طراحان و افراد دپارتمان های مختلف، برای تولید و توسعه دادن هر چه بیشتر تیم فرمول می باشد. نیکولاس کارپنتیرز(Nicolas Carpentiers) به پشت صحنه کارخانه تیم فرمول یک رنو در انستون رفته تا نگاهی عمیق، تمامی جزئیات ممکن را برای ما شرح دهد. در این سری از مقالات بازدید از کارخانه انستون تیم فرمول یک رنو همراه ما باشید.

فرمول یک ورزشی همراه با برتری های آیرودینامیکی می باشد. تونل باد در این زمینه نقشی بسیار مهم و کلیدی در طراحی، توسعه و درک درست از آیرودینامیک یک خودرو فرمول یک بازی می کند.

تونل باد

کارخانه انستون در سال 1998 میلادی با مساحتی حدود 2674 متر مربع بنا شد. در سال 2014 برای کاهش هزینه های فرمول یک، قوانین تونل باد جدیدی اعلام شد که تیم های حال حاضر مسابقات نمی توانند بیشتر از 520 ساعت یا تقریبا 8 هفته از تونل باد به صورت فعال استفاده کنند. بنابراین این زمان حدود 65 بار استفاده در یک هفته را نیز شامل می شود. فدراسیون بین المللی اتومبیل رانی یا همان FIA به صورت دائم تمامی جزئیات و فعالیت های تیم را به دقت کنترل می کند تا کسی از این قوانین تعیین شده تخطی نکند.

تیم های فرمول یک همچنین می توانند یک مدل ساخته شده که 60 درصد اندازه واقعی می باشد در تونل باد بکار ببرند البته تحت قوانینی که سرعت باد تولید شده در تونل باد را به 50 متر بر ثانیه محدود می کند. البته قطعات تولید شده به تنهایی می توانند تحت شرایط واقعی تست شوند. تمامی المان های ممکن که بر روی یک ماشین تاثیر گذارند همگی در تونل باد تست می شوند. این تست ها می توانند شامل ارتفاع، رانندگی، نیروی رو به پایین یا دانفورس، تغییرات تایر ها و همچنین کارکرد اگزوز موتور باشد.در سال 2017 تونل باد تیم فرمول یک رنو شامل تغییرات عظیم و بنیادینی شد تا بتواند شبیه سازی بهتری از شرایط پیست ها و همچنین افزایش زاویه باد و طول آن داشته باشد.

بررسی نحوه عملکرد در تونل باد

دینامیک سیالات محاسباتی یا CFD به صورت معجزه آسایی کمکی برای کار در تونل باد و همچنین انقلابی در زمینه طراحی خودروهای فرمول یک می باشد. یه صورت پایه ای و اساسی تونل باد مجازی که توسط نرم افزار های سه بعدی و ابر کامپیوتر ها محقق شده است، می تواند توانایی شبیه سازی جریانات هوایی در درون و بیرون یک ماشین فرمول یک را امکان پذیر سازد. این تجهیزات در هر هفته حدود 60 ترابایت اطلاعات برای تیم ها تولید می کند.

سایمون هاین(Simon Hine) طراح آیرودینامیک رنو می گوید:

کار توسعه به دو بخش دینامیک سیالات محاسباتی و کار تجربی(تونل باد) تقسیم می شود.

در حدود100 نفر در دپارتمان آیرودینامیک کار می کنند، بیشتر آنها بر روی قسمت تجربی(تونل باد) مشغول هستند. بیشتر به این خاطر است که ما نیازمند طراحی، تولید و سر هم کردن قطعات هستیم.

مهندسان آیرودینایم تیم ها با دینامیک سیالات محاسباتی کار را شروع می کنند و زمان قابل توجهی را صرف ایده ها و مفهوم های محاسباتی انجام شده می گذرانند. وقتی مهندسان به این نتیجه می رسندکه می توانند چندین انتخاب خوب داشته باشند و مقداری عملکرد قطعه ای را بهتر کنند، آن وقت است که به سراغ تونل باد می روند و مشغول به سرانجام رساندن انها می شوند.

این اطلاعات کامپیوتری به آنها این آزادی را می دهد تا بیشتر بر روی برتری های هندسی قبل از وارد شدن به تونل باد کار کنند و این را هم باید ذکر کرد که اطلاعات بدست آمده در تونل باد به نحوه گردآوری و اصلاح اطلاعات کامپیوتری نیز کمک می کند.

محدودیت ها و تاییدیه ها: هیچ نکته ای از فیا مخفی نمی ماند

زمانی بود که تیم های فرمول یک به صورت 27 ساعته در 7 روز هفته به صورت چهار تیم در هر هشت ساعت از تونل باد استفاده می کردند ولی در سال 2014 بود که با قانونی از فدراسیون جهانی اتومبیل رانی مواجه شدند که فقط می توانند 65 بار در هفته تحت نظارت مستقیم از تونل باد استفاده کنند.

هاین می افزاید:

در تونل باد ما فقط می توانیم از مدلی که 60 درصد اندازه واقعی است استفاده کینم.

قبل از سال 2014 تیم های بزرگ از مدل های واقعی استفاده می کردند که بسیار گران و همچنین بدلیل استفاده از نیروی حداکثر برای اندازه گیری ها و تست ها، تونل باد ها نیازمند سازه مستحکم تر و همچنین خرج مقادیر زیادی بودجه برای آنها می شد.

تونل باد می تواند بادی به سرعت 50 متر بر ثانیه حدود 160 کیلومتر بر ساعت تولید کند. مدل ساخته شده بر روی یک کمربند قرار می گیرد، یک نوع تردمیل بسیار بزرگ و به همان اندازه تعیین شده باد به مدل بر خورد می کند. ما می توانیم تنها 65 تست بر روی خودرو در یک هفته انجام دهیم. همچنین از داده های دینامیک سیالات محاسباتی نیز بهره می بریم. در زمینه محاسبات کامپیوتری نیز محدودیت هایی داریم و فقط می توانیم در طول هشت هفته بر روی آنها کار کنیم.

این کارها بسیار مشخص شده و دقیق هستند و با توجه به جابجایی افراد مختلف بین تیم ها، اگر تیمی تقلب کند، فدراسیون جهانی اتومبیل رانی سریعا متوجه می شود.

در تونل باد هر تیم یک دوربین مداربسته نصب شده است و فدراسیون جهانی به تمامی فیلم های ضبط شده دسترسی دارد. در هر هشت هفته تیم ما یک گزارش را به فدراسون جهانی می دهد، و به آنها تمامی اطلاعات انجام شده داده می شود. به طور مشخص سرعت بادی که تست در آن انجام گرفته است و چه موقعی این کار انجام گرفته است.

دوربین نظارتی فدراسیون جهانی اتومبیلرانی در تونل باد

همه چیز به ارتباطات بستگی دارد

ایده طراحی و آموختن عملکرد آیرودینامیکی قطعات، یک از چالش برانگیز ترین تمرینات در زمینه خلق اجسام توسط مهندسان می باشد. ولی بهبود بخشیدن عملکرد و به حداکثر رساندن تغییرات یک امر دائمی و متوالی بر روی یک خودرو فرمول یک است. همه این تحولات و تغییرات شامل یک کلمه می شود و آن ارتباط است.

ابر کامپیوتر ها و سرور های تیم های فرمول یک

هاین می گوید:

ما سه نوع تست محیطی داریم: 1- پیست 2-تونل باد 3-دینامیک سیالات محاسباتی CFD

در دینامیک سیالات محاسباتی، روش ها بسیار گسترده و عظیم هستند. اگر شما به سال های قبل برگردید، تیم های فرمول یک بیشت بر روی روش های تجربی و هزینه کرد بسیار زیاد بر روی تونل باد انجام می دادند. اما امروزه، ما می توانیم بیش از 10 روش مختلف را با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی انجام دهیم و با اطلاعات تونل باد مقایشه کنیم.

کارهای بسیاری باید انجام شود که این سه عنصر با هم درآمیزند و نتیجه مطلوب حاصل شود. اگر شما نکته ای را در تست هایی که در پیست به وسیله رنگ های فسفری مشاهده می شود را دریابید، متوجه می شوید که این موضوع به دلیل درک بهتر از عملکرد خوردو است و در بعضی مواقع آن طور که شما مد نظرتان هست آن قطعه عملکردی درست ندارد. به عنوان مثال اگر باله جلو عملکرد لازم را نداشته باشد این بدان معنا است که پیش بینی آن در دینامیک سیالات محاسباتی بسیار سخت می باشد.

نمودار گرافیکی سرعت باد و دبی ورودی هوا به دریچه هوای رادیاتور – شبیه سازی به روش CFD

تحول فوق العاده مدل ساخته شده

به عنوان یک محصول از ایده های آیرودینامیکی، مدل ساخته شده شصت درصدی، یک تحول فوق العاده با المانها و تغییرات اضافه شده، از طریق تست به صورت مستقیم در تونل باد به لطف فرآیند پردازش سیالات شکل می دهد.

سایمون هاین می افزاید:

بر روی مدل قرار گرفته در تونل باد حدود 300 تا 400 سنسور فشار قرار می گیرد. قطر هر کدام از این سنسورها حدود 1 میلیمتر است. بر روی ماشین مسابقه نیز حدود همین تعداد سنسور نصب می شود. و باید قطعات مختلفی نظیر موتور، گیربکس و شفت انتقال قدرت را به این سنسور ها متصل کرد تا از عملکرد آنها اطلاعات بدست آورد.

هسته اصلی همین سنسور ها هستند که از فلزاتی خاصی تهیه می شوند ولی در اصل درون یک قطعه پلاستیکی هستند که بر روی 600 قطعه خودرو قرار می گیرند و هر هفته اطلاعات را به کارخانه و مدل ساخته شده در تونل باد انتقال می دهند.

قسمت خارجی این سنسور ها برای مدتی نگه داشته می شوند و بعد دور انداخته خواهند شد، ولی قطعات داخلی که شامل سنسور است کالیبره شده، دوباره راه اندازی شده و به چرخه استفاده برگردانده می شوند. به صورت معمول دو مدل ساخته شده وجود دارد و هر بار یکی از آنها استفاده می شوند.

ماکت خودرو فرمول یک – طراحی شده برای تونل باد

مدل های ساخته شده معمولا قطعات مسابقات پیش رو در هفته های آینده را بر روی خود دارند. تست ها و اندازه گیری ها نیز به سرعت بر روی ماشین ها اعمال نمی شوند، زیرا ما باید از روند مسابقه ای جلوتر باشیم و به طور خلاصه اگر فشار در نقطه ای از مدل تغییر کند ما باید بلافاصله این مشکل را برطرف کنیم تا در مسابقات چند هفته آینده برای خوردو در پیست مشکل مشابهی اتفاق نیافتد و راه حل های ممکن را نیز برای رفع مشکل بررسی کرده باشیم.

درصد قطعات تست شده بر روی یک خودرو بیشتر از آنچه که ما می خواهیم نخواهد بود. دینامیک سیالات محاسباتی چندان قابل اعتماد نیستند. ما تایر های بزرگی داریم، نزدیکی خودرو به زمین قابل توجه است. این مدل ساخته شده بسیار پیچیده تر از آن است که بخواهیم یک هواپیما را طراحی کنیم.

 

4 دیدگاه

دیدگاه خود را بیان کنید