مسابقات اتومبیل رانی فرمول یک، از بزرگترین رویداد‌های ورزشی، مهندسی و سرگرمی در جهان به شمار می روند. هر دو هفته یک بار، به طور متوسط بیش از ۱۲۰۰۰۰ نفر از نزدیک، و بیش از ۳۰۰ میلیون نفر از طریق گیرنده های تلوزیون خود شاهد این مسابقات هستند. هر جا این همه انسان وجود دارد، سر و کله شرکتهای بزرگ نیز پیدا خواهد شد. حامیان مالی فرمول یک برای حضور همیشگی در جلوی چشم مردم و معرفی برند خود در مکانهای شیک و معتبری نظیر مسابقات فرمول یک، صد‌ها میلیون دلار خرج می کنند. رانندگان فرمول یک از جمله مشهورترین ورزشکاران و ستارگان جهان هستند. و بسیاری از طرفداران و هواداران سرسخت مسابقات، هر دو هفته یکبار به تماشای رقابت آنان می نشینند. دیدن رقابت‌های ورزشی و عملکرد ستارگان در هر مسابقه ورزشی جذاب و دیدنی است. اما قسمتی از هیجان این مسابقات نیز مدیون مهندسی و فن‌آوری اعجاب‌انگیز این رشته است که بی شک در اوج توانایی بشری قرار دارد. در مجموعه ده قسمتی «دنیای باورنکردنی فرمول یک» در پی آن هستیم که جنبه های مختلف این رویداد مهیج را با شما در میان بگذاریم.

 

 

 

بنابراین این سازه باید نیروهای بسیار قابل توجهی را در تمامی جهات تحمل کند. برای این منظور شاسی باید صُلبیّت زیادی داشته باشد. به این شاسی، در اصطلاح وان حمام گفته می شود.

تصویری از یک وان حمام فرمول یک

برای آنکه از میزان زمانی که صرف ساخت شاسی می‌شود، اطلاع حاصل کنید، باید گفت که برای طراحی و ساخت شاسی اتومبیل فرمول یک بی ام و مجموعاً بیش از ۵۰۰ هزار نفر-ساعت صرف شده است. دو روز زمان لازم است تا تجهیزات اتومبیل بر روی این شاسی به صورتی نصب شود که اتومبیل کامل شود. طراحی آیرودینامیک و اعمال نیروی رو به پایین در اتومبیلهای فرمول یک اهمیت بسیار زیادی دارد. برای مثال باید گفت که هواپیماهای کوچک در سرعتهایی پایین تر از سرعت اتومبیلهای فرمول یک از زمین برمی خیزند یا اصطلاحا تیک آف می‌کنند. بدون نیروی رو به پایین، کنترل این اتومبیلها در سرعت ۱۶۰ کیلومتر بر ساعت از دست خواهد رفت. حال آنکه سرعت در مسابقات فرمول یک تا بیش از دو برابر این مقدار افزایش می‌یابد. بال اتومبیل فرمول یک کاملاً برعکس بالهای هواپیما عمل می‌کند، یعنی به جای این که آن را به پرواز درآورد، با وارد آوردن نیروی رو به پایین، اتومبیل را به شدت به زمین می‌چسباند. این عمل سبب می‌شود که گردش در قوسهای تند و تیز، با سرعت‌های بالاتر و ریسک واژگونی کمتر انجام‌پذیر باشد.

 

مقدار نیروی رو به پایین تولید شده در سرعت ۱۵۰ کیلومتر بر ساعت به اندازه وزن خود وسیله نقلیه است. این بدان معنی است که در تئوری اتومبیل فرمول یک می‌تواند در سرعتهای بالاتر از ۱۵۰ کیلومتر بر ساعت روی سقف یک تونل بدون سقوط کردن حرکت کند. فضای داخل کابین راننده به حدی تنگ است که برای نشستن و برخواستن راننده باید فرمان وسیله از جای خود خارج شود. دنده ها از طریق پدالهای پشت فرمان تعویض می شود، کلاچ نیز روی فرمان و زیر پدال دنده ها قرار دارد.

تنگی فضای در نظر گرفته شده برای راننده در این عکس مشهود است

آیرودینامیک عالی اتومبیلها یکی از مولفه های اصلی موفقیت تیم‌ها به شمار می‌رود. این مسئله باعث شده که برخی از تیمها تا بیش از صد نفر مهندس طراحی آیرودینامیک وسیله را استخدام کنند. بسیاری از طرحهای این مهندسان با هدف کاهش چند هزارم ثانیه‌ای زمان هر دور ارائه می‌شود که می‌تواند در نتایج نهایی، تاثیر قابل ملاحظه‌ای داشته باشد.

به مقاومت هوایی که اتومبیل در حین حرکت مواجه می‌شود، درگ (drag) گفته می‌شود. هدف از طراحی های جدید بدنه و قطعات کاهش نیروی درگ (drag) و افزایش نیروی رو به پایین و بهسازی رفتار اتومبیل در هنگام شکافتن هوا است. همه قطعات جدید ابتدا در تونل باد آزمایش می‌شوند و در صورتی که مهندسان استفاده از آن‌ را مناسب تشخیص دهند، برای آزمایشات میدانی در اتومبیلهای تست نصب می‌شوند. بال جلو مولفه اصلی آیرودینامیک اتومبیل فرمول یک را تشکیل می‌دهد. جریان هوا ابتدا به بال جلو برخورد می‌کند و با این برخورد الگوی حرکت آن در طول بدنه مشخص می‌شود. زمانی که جریان هوا به بال عقب می‌رسد از سرعت آن تا ۳۰ درصد کاسته شده است.

تصویر بال جلوی اتومبیل بی ام و

قوانین فرمول یک سعی می‌کنند برای بالا بردن ایمنی تا حد امکان از نیروی رو به پایین تولیدی بکاهند. این مسئله پیچیدگی طراحی‌ها را افزایش می‌دهد. چرا که مهندسان سعی می‌کنند با دور زدن قوانین باز هم نیروی رو به پایین را افزایش دهند. برآوردها حاکی از آن است که افزایش ده درصدی نیروی رو به پایین به منزله کاهش یک ثانیه‌ای در زمان هر لپ است. به قسمتی از پشت بدنه که هوای زیر خودرو از آن عبور می‌کند دی‌فیوزر (diffuser) اطلاق می‌شود که به معنی منتشر کننده یا پخش کننده است. طراحی دی‌فیوزر‌ها در عملکرد نهایی خودرو بسیار مهم است، چرا که کنترل سرعت جریان هوای خروجی توسط آن انجام می‌شود. هر چه سرعت خروجی بیشتر باشد، فشار هوای زیر اتومبیل کمتر شده و نیروی رو به پایین بیشتری تولید خواهد شد.

نحوه عملکرد پخش‌کننده

نوع پیست و وضعیت آب و هوایی تعیین کننده میزان چسبندگی لازم وسیله به زمین است. در هوای بارانی باید نسبت به هوای صاف نیروی رو به پایین بیشتری تولید شود تا کاهش چسبندگی ناشی از وجود آب در سطح روسازی جبران شود. شاسی یا قاب اصلی وسیله بسیار مستحکم است و از بیش از هزار قطعه تشکیل شده است. مطالح بکار رفته عموما از جنس کولار، فیبر کربن و فلز هستند. بالچه‌های جلو می‌توانند تا ۵۰۰ کیلوگرم، معادل ۶ انسان معمولی، نیروی رو به پایین را تحمل کنند. سیستم تعلیق جلویی فرمول یک آنقدر قوی است که می‌تواند تا دو تن فشار را تحمل کند. به عبارت دیگر فیبرهای کربنی که تایرها را به بدنه متصل می‌کنند می‌توانند وزن دو گاو را بدون شکستن تحمل کنند. در ادامه این قسمت، اینفوگرافیکی آورده شده که سیر تکامل شکل بدنه در اتومبیل‌های مک لارن را نشان می دهد.

تصویری زیبا از نمای پشتی اتومبیل مک لارن مرسدس‌بنز

سیر تکامل اتومبیلهای مک لارن از ۱۹۷۴ تا ۲۰۰۸ (برای مشاهده تصویر در اندازه بزرگتر، روی آن کلیک کنید.)