قدرت ترمز خودرو های F1
در دنیای فرمول یک، اکتشافات و خلاقیت‌ها به واقعیت آرمیده‌اند. خودروهای این مسابقات نه تنها به طور معمولی سریع نیستند، بلکه از تکنولوژی‌ها و ویژگی‌های بی‌نظیری برخوردارند که در بسیاری از موارد به شگفت‌انگیزی مرز می‌زنند. به عنوان مثال، این خودروها می‌توانند از حالت سکون تا ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت در کمتر از ۲.۵ ثانیه شتاب بگیرند و همانطور که سرعت را به طور ناگهانی کاهش می‌دهند، در کمتر از دو ثانیه به صفر برسند. اما اینجا نقطه عجیب‌تر، ترمزگیری با توانایی فوق‌العاده آنهاست که در هنگام ترمزگیری شدید، راننده می‌تواند شتاب منفی تا ۵G را تجربه کند، که این ویژگی به طور قابل توجهی از استانداردهای عادی خودروهای جاده‌ای بیشتر است. این تکنولوژی‌های پیشرفته نه تنها به رقابت و سرعت در مسابقات فرمول یک کمک می‌کنند، بلکه نمایانگر یک عصر فناوری است که در آن حدود و امکانات به‌روز به کاربران ارائه می‌شود.
مدیریت دمای موتورهای فرمول یک در هنگام استارت
در دنیای پررقابت فرمول یک، روند استارت موتورها بسیار حساس است و نیاز به مدیریت دماها دارد. موتورهای این خودروها نمی‌توانند در دماهای معمولی به راحتی روشن شوند. برای اینکه از آسیب به موتور در اثر اصطکاک‌های زیاد در هنگام استارت جلوگیری شود، قبل از روشن کردن موتور، از یک دستگاه خاص استفاده می‌شود که روغن موتور را به طور خاصی گرم کند. این کار باعث می‌شود که روغن به دمای تقریباً ۸۰ درجه سلسیوس برسد و موتور آماده به کار شدن در شرایط سردتر باشد. این روش نه تنها به بهینه‌سازی عملکرد موتور کمک می‌کند بلکه از نظر فنی نیز نشان‌دهنده پیشرفتهای قابل توجه در تکنولوژی موتورهای فرمول یک است. با این روش، تیم‌های مسابقه قادرند اطمینان حاصل کنند که موتورهای آنها همواره در بهترین شرایط برای رانندگی با سرعت‌های بالا و تحت فشار مطلوب عمل می‌کنند.
مصالح متفاوت بدنه خودروهای فرمول یک: جلوه ی فیبر کربن
بدنه خودروهای فرمول یک از ماده‌ای به نام فیبر کربن ساخته شده است که یکی از پیشرفتهای بزرگ تکنولوژیک در این صنعت محسوب می‌شود. این ماده به لحاظ مکانیکی بسیار قوی است و در عین حال وزن بسیار کمی دارد. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که بدنه خودروها قادر باشد راننده را در برابر نیروهای شدیدی که در حین مسابقات ایجاد می‌شوند، محافظت کند. به عنوان مثال، این ماده قادر است از راننده در برابر نیروهایی بیش از ۵۰ برابر نیروی جاذبه زمین (G-force) محافظت کند.
فیبر کربن علاوه بر استحکام بالا، دارای خواص دیگری همچون مقاومت در برابر خوردگی و حرارت بالا نیز می‌باشد، که این خصوصیات آن را به انتخاب ایده‌آلی برای خودروهای مسابقه‌ای با سرعت بالا و تحت شرایط سخت تبدیل کرده است.
فناوری جدید در فرمول یک : سیستم فرمان دو محوره (DAS : Dual Axis Steering)
سیستم فرمان دو محوره (DAS)، یکی از نوآوری‌های برجسته مرسدس بود که در فصل ۲۰۲۰ به آنها کمک کرد تا برتری مطلق را در مسابقات به دست آورند. این فناوری به رانندگان مرسدس، لوئیس همیلتون و والتری بوتاس، این امکان را می‌داد که به جای چرخاندن فقط به سمت جلو یا عقب، فرمان خودرو W11 را نیز کنترل کنند. این عمل می‌توانست به طور مستقیم بر روی کمتر یا بیشتر شدن تاثیراتی که از جریان دنیای فرمول یک حاصل می‌شد، تاثیر گذار باشد. لوئیس همیلتون با استفاده از این تکنولوژی، توانست قبل از ورود به خم‌ها با کشیدن فرمان به طرف خود، زاویه داخلی یا بیرونی چرخ‌ها را تنظیم کند و از بیشترین میزان تماس لاستیک و آسفالت بهره مند شود. این فناوری به قدری حساس و کارآمد بود که تیم‌های رقیب تا نیمه‌ی اول فصل، از وجود آن به‌خبر نبودند.
به‌عبارت‌دیگر، بعد از پایان فصل ۲۰۲۰، FIA تصمیم گرفت که سیستم فرمان دو محوره یا DAS را حذف کند. این تغییر در قوانین به دلیل برتری واضح مرسدس و ناتوانی تیم‌های دیگر برای پیاده‌سازی چنین سیستمی بود. به نظر FIA، هزینه‌های ساخت و نگهداری DAS برای تیم‌های دیگر قابل تحمل نبودند.
قدرت موتور و فناوری هیبریدی در خودروهای فرمول یک
موتورهای استفاده شده در مسابقات فرمول یک با قطعات بسیار پیچیده‌ای طراحی شده‌اند و نقش اساسی در افزایش سرعت و عملکرد خودرو دارند. از سال ۲۰۱۴، موتورهای این مسابقات باید موتورهای V۶ چهارزمانه، هیبریدی با حجم ۱.۶ لیتر و توربوشارژر باشند. توربوشارژر هوای بیشتری را به موتور منتقل می‌کند که در نتیجه به تولید قدرت بیشتر کمک می‌کند. موتورهای F۱ قادرند به سرعت چرخش حدود ۱۵۰۰۰ دور در دقیقه برسند که این محدودیت از سال ۲۰۲۱ تعیین شده است. به عنوان مقایسه، خودروهای جاده‌ای به طور معمول در حدود ۶۰۰۰ دور در دقیقه کار می‌کنند، یعنی حدود نصف یک خودرو F۱!
یکی از ویژگی‌های گران‌ترین و حیاتی‌ترین اجزای یک خودروی F۱، موتور آن است که تیم‌ها سرمایه‌گذاری زیادی برای توسعه و بهینه‌سازی آن انجام می‌دهند. علاوه بر این، فناوری هیبریدی نیز به توان خروجی موتور کمک می‌کند. از سال ۲۰۱۴، مقررات FIA می‌تواند شامل استفاده از موتورهای الکتریکی و باتری هیبریدی شامل دو موتور الکتریکی، یکی به نام MGU-K که به میل‌لنگ نیرو اضافه می‌کند و دیگری به نام MGU-H که توربوشارژر را مدیریت می‌کند، باشد. این انرژی در یک باتری ذخیره می‌شود و می‌توان از آن برای تغذیه موتور الکتریکی و تقویت موتور استفاده کرد. فناوری هیبریدی همچنین به خودروها اجازه می‌دهد که انرژی را در هنگام ترمز گیری برای استفاده بعدی بازیابی کنند. این فناوری با نام سیستم بازیابی انرژی جنبشی یا KERS شناخته می‌شود.
بدین ترتیب، موتورهای خودروهای F۱ به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با کارایی بالا، سبک‌وزن و جمع‌وجور باشند و قدرت و عملکرد بی‌نظیری را به ارمغان آورند.
بازیافت انرژی در خودروهای فرمول یک : نوآوری‌های پیشرفته
خودروهای فرمول یک از تکنولوژی‌های پیشرفتهای برای بازیافت انرژی استفاده می‌کنند که این تکنولوژی‌ها به آنها اجازه می‌دهند از منابع انرژی موجود به بهترین شکل ممکن استفاده کنند. یکی از روش‌های مهم برای بازیافت انرژی، به دست آوردن انرژی از حرارت گازهای خروجی موتور است. سیستم MGU-H که جزو سیستم هایبریدی است، این انرژی حرارتی را که در گازهای اگزوز وجود دارد، به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و آن را در باتری‌های خودرو ذخیره می‌کند. این انرژی می‌تواند برای افزایش قدرت و یا بهبود کارایی موتور در لحظات نیاز استفاده شود. همچنین، سیستم بازیافت انرژی جنبشی (ERS) یک ویژگی دیگر است که به خودروها این امکان را می‌دهد که انرژی را در هنگام ترمزگیری بازیابی کنند و در زمان‌های لازم، این انرژی را به عنوان انرژی اضافی برای تقویت قدرت موتور استفاده کنند. این فناوری‌ها نه تنها به بهبود کارایی خودروهای فرمول یک کمک می‌کنند بلکه میزان استفاده بهینه از منابع انرژی را نیز افزایش می‌دهند، که از جمله نقاط قوت این مسابقات پیشرفته محسوب می‌شوند.
تکنولوژی داک اف در فرمول یک : نوآوری مک لارن
قوانین مسابقات فرمول یک به طور دوره‌ای تغییر می‌کنند که باعث می‌شود تیم‌های مختلف به خلاقیت و نوآوری روی آورند، تا به رقابت در بالاترین سطح این ورزش بپردازند. سال ۲۰۰۹ با برتری غیرقابل انکار تیم براون، به تصمیم مدیران فرمول یک منجر شد که در فصل بعدی، این برتری را از آنها بگیرند.
مک لارن، با تجربه و نوآوری مهندسی خود، به عنوان یکی از تیم‌هایی که همیشه در جستجوی بهترین راهکارهای فنی بوده است، با ابداع تکنولوژی «داک اف» (F-Duct) درخشید. این تکنولوژی به یک سوراخ کوچک در ناحیه دماغه خودرو (دقیقاً سمت چپ کاکپیت) اشاره دارد که تنها با فشار پای راننده کار می‌کند.
در مسیرهای فرمول یک که به دو بخش کفی و پیچ در پیچ تقسیم می‌شوند، تنظیمات همه چیز از فشار ترمزها تا تعویض دنده و سفتی و نرمی سیستم تعلیق از طریق فرمان کنترل می‌شود. بر اساس این امکان، پای راننده‌ها فقط برای گاز دادن یا ترمز زدن استفاده می‌شود. این وضعیت باعث شد که رانندگان مک لارن مانند جنسن باتن و لوئیس همیلتون، از پای چپ خود (پای مسئول ترمز زدن) در مسیرهای کفی استفاده نکنند. آنها می‌توانستند با قرار دادن پای خود بر روی این سوراخ، هوا وارد شده را مسدود کنند. این تکنولوژی باعث می‌شد که هوا به صورت مستقیم از زیر شاسی به بالای دیفیوزر عقب روبرو شود و داونفورس بیشتری را ایجاد کند. این اقدام به رانندگان خودرو MP4-25 اجازه می‌داد که با افزودن حدود ۵ کیلومتر بر ساعت به سرعت خود، به رقابت پیوسته تری دست یابند.
با این حال، تکنولوژی داک اف یا F-Duct در فرمول یک به این سوراخ کوچک محدود نماند. با توجه به اینکه می‌تواند تمرکز راننده را از دست دهد، سازمان جهانی اتومبیلرانی از سال ۲۰۱۱ به بعد، آن را به عنوان یک فناوری غیر قانونی اعلام کرد. این ممنوعیت منجر به توسعه بال عقب متحرک یا DRS در خودروهای فرمول یک شد.
سیستم گیربکس نیمه اتوماتیک در فرمول یک : انقلابی از فراری
امروزه، خودروهای F1 با گیربکس‌های ترتیبی ۸ سرعته مجهز شده‌اند ، اما در دهه‌ی ۵۰ میلادی، وضعیت گیربکس‌ها کاملاً متفاوت بود. خودروهای فرمول یک تا سال ۱۹۹۰ با گیربکس دستی ۵ یا ۶ سرعته و سیستم‌های کلاچ معمولی به میدان رقابت می‌آمدند. اما فراری در سال ۱۹۸۹ با خلاقیت خود، سیستم گیربکس نیمه اتوماتیک را معرفی کرد و آن فصل به قهرمانی آنها ختم شد. این گیربکس، که از نوع ۷ سرعته بود، به نوعی شروع پدال شیفترهای پشت فرمان دانسته می‌شود و دارای مزایای بسیاری از جمله تمرکز بیشتر راننده بر روی فرمان و افزایش سرعت تعویض دنده بود.
نایجل منسل، افسانه‌ای در دنیای فرمول یک، اولین راننده بود که با این سیستم گیربکس نیمه اتوماتیک به میدان رفت اما ترجیح داد به مهندسین ایتالیایی فراری اعتماد کند. پیروزی‌های پیاپی در فصل ۱۹۸۹ و قهرمانی فصل ۱۹۹۲، نتیجه این اعتماد بود و نشان داد که این سیستم قادر است به راننده‌ها کمک کند تا به حداکثر کارایی و سرعت دست یابند.
خودروهای دیگر نیز به طور آهسته به برتری این سیستم گیربکس پی بردند و اکنون، تمامی خودروهای فرمول یک از این نوع گیربکس استفاده می‌کنند.
سخن پایانی
خودروهای فرمول یک با ویژگی‌های عجیب و شگفت‌انگیزشان ، نه تنها به عنوان نمادی از فناوری و عملکرد برجسته در مسابقات شناخته می‌شوند، بلکه به عنوان نمونه‌ای از تحولات فنی و مهندسی پیشرفته در دنیای اتومبیلرانی تلقی می‌شوند. از سیستم‌های نوآورانه مانند فناوری MGU-H که انرژی حرارتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند، گرفته تا سیستم فرمان دو محوره که رانندگان قادر به تنظیم زاویه چرخ‌ها هستند، این خودروها همواره در صدر تکنولوژی قرار دارند. همچنین، سیستم‌های گیربکس نیمه اتوماتیک و پدال‌های شیفترهای پشت فرمان، نشانگر نقل و انتقال نوآورانه‌ی توان و سرعت در مسابقات هستند. این ویژگی‌ها به همراه دیگر فناوری‌های پیشرفتهای که به کمک دانشگاه‌ها و تیم‌های فنی توسعه یافته‌اند، نشان دهنده‌ی تلاش بی‌وقفه برای بهبود عملکرد و کاهش مصرف انرژی در محیط‌های بسیار حرفه‌ای می‌باشند.
