فرمول یک: سیستم و غربیلک فرمان

91ff57ddd1dfcfc1f93bec27966fcdb5_XL

در این سری مقالات قصد داریم تا پیشرفته ترین و جدیدترین های فرمول ۱ را به شما خوانندگان عزیز معرفی سازیم. در این مقالات سعی بر آن شده است تا سیستم های به کار برده شده در اتومبیل های فرمول ۱ را به شما معرفی کنیم تا بیشتر با نحوه کار این ماشین ها آشنا شوید. تکنولوژی های به کار رفته در سیستم فرمان و غربیلک موضوع این مقاله ما می باشد. پس با ما همراه باشید تا به معرفی این سیستم بپردازیم.

دلیل ما از انتشار این سری مقالات استفاده اتومبیل های مسابقات فرمول ۱ از پیشرفته ترین تکنولوژی هایی است که بشر در صنعت خودرو سازی به آن دست یافته است. به نحوی تکنولوژی در این خودرو ها بالا و موثر است که می توان بعد از صنعت هوا فضا این صنعت را به عنوان نوک پیکان علوم مهندسی دانست. به نحوی که تکنولوژی های به کار رفته در این سری از اتومبیل ها و مسابقات جنون آمیز فرمول یک سال های زیادی از صنعت خودرو سازی جهان جلو تر هستند و شاید در چندین سال آینده شاهد این خواهیم بود که تکنولوژی های به کار رفته در این مسابقات در خودرو های آینده قابل مشاهده باشد. ازی مجموعه تکنولوژی هایی که می توان نام برد که ابتدا در این سری مسابقات استفاده شدند و بعد ها به خودرو های معمولی راه پیدا کردند و باعث جهش این صنعت شدند می توان از فایبرکربن، گیربکس‌های دو کلاچه به همراه پدال شیفتر، ترمز‌های کامپوزیت، سیستم تعلیق چند اتصاله و توربوشارژر‌ها نام برد. علت این که ابتدا این تکنولوژی ها در سری مسابقات فرمول ۱ اجرا می شوند و بعد ها به صنعت خودرو سازی وارد می شوند هزینه بالای تحقیق و توسعه ای است که تیم های شرکت کننده در فرمول ۱ برای پیشرفت تیم شان هر ساله پرداخت می کنند.

پس اگر شما نیز از آن دست طراحان زبر دستی هستید که طرح های شگفت انگیزی دارند و خارج از بودجه اکثر کمپانی های خودرو ساز است پس نشان خود را روی تیم های شرکت کننده در این مسابقات تنظیم کنید. زیرا تنها راهی که می توانید طرح خود را پیاده سازی کنید این گونه تیم ها هستند که برای پیشرفت و برنده شدن از سایر رقبا دست به همه کاری می زنند و از هیچ گونه هزینه ای نمی هراسند.

f1-steering-

موضوعی که ما برای این مقاله مهیا کرده ایم سیستم فرمان و غربیلک این نوع خودرو هاست. یکی از ارکان اصلی که در این مسابقات مطرح می شود. مرگ و زندگی شما در گرو عملکرد بی عیب و نقص این سیستم از خودرو است. پیروز این مسابقات در صدم ثانیه ها مشخص می شود پس لازم است تا دقت و سرعت عملکرد این سیستم به نحوی باشد که بتواند در این لحظه ها تاثیر خود را ملموس تر به نمایش بگذارد.

نحوه‌ی عملکرد سیستم فرمان

برای شروع لازم می دانیم تا یک سری اطلاعات کلی در مورد نحوه عملکرد و مکانیزم سیستم فرمان در اختیار شما بگذاریم. سیستم فرمان، سیستم چرخ‌دنده و شانه متداول‌ترین سیستمی است که در خودرو های سبک و سنگین و خودرو های اسپورت مشاهده می شود.

F1-stering-the-rack-and-pinion-system

در تصویر بالا همان گونه که مشاهده می کنید،ابتدا غربیلک فرمان به چرخش در می آید و سپس این حرکت چرخشی فرمان به ستون فرمان منتقل می شود و پس از آن این حرکت به جعبه دنده انتقال داده می شود. با استفاده از مکانیزم چرخ ‌دنده و شانه Rack & Pinion در جعبه دنده نیز حرکت دورانی به طولی تبدیل می شود. در پایان نیز با اتصال شانه به چرخ‌ ها به وسیله بازو ‌های فرمان، چرخ ‌های جلو با چرخش فرمان تغییر زاویه خواهند داد. نکته ای که بسیار حائز اهمیت است و باید حتما آن را بدانید این است که بر اساس قوانین دینامیک خودرو، هنگام پیچیدن خودرو، زاویه چرخ داخلی باید بیشتر از چرخ خارجی باشد. این تفاوت در حداکثر زاویه چرخش‌ چرخ‌ ها ۷ الی ۱۰ درجه می‌ باشد.

سیستم‌ های فرمان هیدرولیکی، الکترو هیدرولیکی و الکتریکی نیز برای آسان کردن عمل فرمان دادن ایجاد شده اند و تحت عنوان سیستم های کمکی در این مکانیزم شرکت دارند. پمپ هیدرولیکی و یا موتور الکتریکی در این نوع سیستم ها آسایش زیادی را به ارمغان می آوردن که به این علت است که به عمل چرخیدن فرمان کمک زیادی می کنند. سیستم هیدرو لیکی این نوع سیستم ها در حال برچیده شدن است. سیستمی که هم اکنون بیشتر مورد توجه قرار گرفته است و کمپانی های سازنده به مقدار زیادی ازآن استفاده می کنند سیستم الکتریکی می باشد که هم باعث مصرف بهتر و کمتر سوخت می شود و هم در سرعت های گوناگون عملکرد مناسب تری را از آن شاهد هستیم. این نوع فرایند در کشور ما نیز مورد توجه قرار گرفته و در حال پیاده سازی است که اولین خودرویی که با سیستم فرمان الکتریکی تولید و عرضه شده است خودروی دنای شرکت ایران خودرو می باشد.

f1-steering-porsche-4ws

طرحی نیز اخیرا مورد توجه کمپانی های خودرو ساز قرار گرفته که هدف آن به این گونه است که برای گرفتن بهترین استفاده و کارایی مناسب سیستم فرمان هر یک از چهار چرخ خودرو فرمان می گیرند به صورتی که چرخ ‌های عقب با تغییر اندکی در زاویه خود هم در بحث مانور پذیری خودرو موثر هستند و هم می توانند عملکرد بهتری را به نمایش بگذارند. پورشه ۹۱۸ یکی از جدید ترین نمونه هایی است که با این سیستم رونمایی شده است و این سیستم به صورت موفقیت آمیزی بر روی این خودرو قرار گرفته است.

ضریبی به نام نسبت سیستم فرمان در سیستم های فرمان وجود دارد و تعریف شده است که بیان آن به این شکل است: نسبت زاویه غربیلک فرمان به زاویه چرخش چرخ ‌ها.

این ضریب در اکثر خودرو های معمولی قریب به اتفاق حدود ۱۲ الی ۲۰ می باشد.

سیستم‌های فرمان فرمول یک

Formula-One-Crash

در سری مسابقات فرمول یک سیستم های فرمان به همان صورتی معمول در خودرو های معمولی است با این تفاوت که فایبر کربن، تیتانیوم و آلومینیوم مواد سازنده ی قطعات سیستم فرمان این دست خودرو ها می باشد. زیرا این نوع قطعات هم دارای مقاومت بالایی هستند و هم به شکلی فوق العاده از وزنی سبک و پایین بهره می برند. اما نکته ای که در بحث فرمول یک بر روی آن مانور زیادی داده می شود اتصال غربیلک به ستون فرمان و نحوه این ارتباط می باشد. یکی از مواردی که باید این خودرو ها به صورت ویژ ای بر روی آن تمرکز کنند این است که در شرایط اضطراری و فوق العاده باید سیستم های فرمان فرمول یک قادر باشند که به راننده این امکان را بدهند که در مدت زمان ۵ ثانیه غربیلک را جدا و خودرو را ترک نماید. در هنگام تصادفات نیز به جهت این که راه راننده برای خروج از اتومبیل مسدود نشود ستون فرمان باید قابلیت جمع شوندگی را دارا باشد. که اگر این قابلیت نباشد ستون فرمان در این لحظات با جمع شدن خود راه راننده را سد می کند.

f1-steering-attach-mechanism

غربیلک باید با چرخش کمتر از ۲۷۰ درجه در ماشین های فرمول ۱ قفل شود که این بدان معنی است که نسبت سیستم فرمان کمتر از ۴ باشد. همین امر این خودرو ها را مجبور می سازد تا از سیستم های کمکی قدرتمند تری بهره گیرند تا نسبت به خودرو های معمولی تفاوت غیر قابل انکاری پیدا کنند. در سرعت های مختلف نیز باید این سیستم ها رفتار متفاوتی از خود بروز دهند تا بتوانند از پس این مسابقات بر آیند. چون که سرعت بسیار بالای این خودرو ها می تواند در شرایطی که فرمان سریع و راحت به گردش در آید خطر ساز شود و موجب بروز حادثه ای شود.

Schumacher-Merc-Rain

برای ساخت سیستم های فرمان فرمول یک و مجموعه ستون فرمان حدود ۱۰ ساعت زمان نیاز است پس تیم های شرکت کننده در مسابقات به همراه خود ۳ تا ۴ عدد یدک به همراه خود حمل می کنند. هر ۳ هزار کیلومتری که طی شد تکنیسین های هر تیم شروع به بررسی مجموعه ی فرمان و باز کردن کامل آن می شوند. اگر قطعه ای دچار مشکل باشد پس آن ها آن را با قطعات جایگزین تعویض می کنند. جالب است که بدانید در خودرو های معمولی به غیر از سیبک های فرمان که لاستیکی هستند و نسبت به دیگر قطعات استهلاک بالاتری دارند در مابقی قطعات تعویض زود هنگامی نیاز نیست و عمر هر کدام حدود ۱۰۰ هزار کیلومتر می باشد تا پس از آن نیاز به بررسی پیدا کنند.

غربیلک فرمان

f1-steering-ferrar-steering-wheel

نوبت رسید به یکی از پیشرفته ترین قطعاتی که تاکنون به وسیله بشر ساخته شده است بپردازیم. غربیلک فرمان در رقابت های فرمول ۱ این قطعه می باشد. وسیله ای که رابطی است تا راننده به وسیله آن بتواند به تمام سیستم های خود و عملکرد هر یک از آن ها نظارت داشته باشد. حتی در صورتی که مشکلی پیش آید بتواند به وسیله آن، تنظیماتی را که لازم است پیاده سازی کند. در نسل اول خودرو های فرمول یک این را شاهد بودیم که همان غربیلکی که در خودرو های معمولی به کار می رفت در این خودرو ها نیز به کار گرفته می شد. غربیلک هایی که جنسی از چوب یا فرآورده های آن داشتند و برای این که چرخش فرمان را آسان تر کنند قطر زیادی داشتند. اما در دهه های ۶۰ و ۷۰ این طرز تفکر تغییر کرد و برای ین که این سیستم بتواند فضای کمتری را در کابین خودرو ها اشغال کند همراه کوچک و کوچک تر شد تا به نمونه های امروزی بدل گشت.

عمده ترین این تغییرات زمانی مطرح شد که طرحی ذهن سازندگان این نوع خودرو ها را مشغول کرد. طرحی که منجر به انتقال پدال های تعویض دنده به پشت فرمان شد. در این زمان و بعد از آن تمامی تلاش های مبدعین و مهندسین این عرصه بر روی این نکته متمرکز شده بود که کلید های کنترلی را هر چه بیشتر به راننده نزدیک سازند و آن ها را بر روی غربیلک فرمان جای دهند. این قطعات به عقیده مهندسین می بایست از فایبر کرین ساخته می شد و در حالی که از وزن بسیار کمی برخوردار بود از استحکام بالایی نیز بهره مند باشند.

اولین عمگری که بر روی سیستم فرمان جای گرفت کلید خلاص بود تا در حینی که کنترل خودرو از دست راننده خارج شد راننده بتواند به راحتی خودرو را خلاص کند.دیگر کلیدی که بر روی غربیلک جای گرفت کلیدی بود که به راننده این امکان را می داد تا با تیم خود به صورت رادیویی تماس برقرار کند.

ولی این ها امکاناتی بودند که چندین سالی است به صورتی نرمال بر روی تمامی خودرو ها قرار می گیرند. هم اکنون غربیلک ها اخطاری را در صورت تصادف صورت گرفته در پیست به راننده اعلام می کنند همچنین برای تعویض دنده بهترین زمانی را که خودرو مناسب می داند به راننده گوشزد می کند. علاوه بر این ها امکانات شگفت انگیز دیگری نیز به این سیستم افزوده شده است. در واقع غربیلک پنلی برای کنترل خودرو شده است. چیز هایی از قبیل نسبت ترکیب سوخت و هوا گرفته تا میزان تقسیم نیروی ترمز در چرخ‌ها، عملگر سیستم بازیاب انرژی و کاهش ضریب درگ همگی در اختیار راننده هستند تا با فشردن دکمه های قرار گرفته بر روی غربیلک نسبت به تنظیم آن ها فعال باشد.

کلیه اطلاعات و عملگر هایی که راننده در حین مسابقه به آن ها احتیاج دارد روی غربیلک و در کنار انگشتان وی قرار گرفته است. در مادام مسابقه راننده با ۳۵ کلیدی که در کنار انگشتانش قرار دارد و پدال های تعویض دنده که هر راننده در طول مسابقه ۴۰۰۰ بار آن ها را می فشرد، به طور مدام درگیر است. همچنین حدود ۱۰۰ صفحه اطلاعات توسط صفحه نمایش جدید به کار رفته در غربیلک فرمان در اختیار راننده قرار می گیرد. حال این سوال پیش می آید که با وجود این همه اطلاعات آیا راننده سردرگم نمی شود؟ این صفحه نمایش را به انتخاب خود راننده می گذاریم تا انتخاب کند که از این صفحه نمایش بهره ببرد یا به همان صفحه نمایش های قدیمی بسنده کند!

در این قسمت به تیم سابر و کلید هایی که برای کنترل خودرو روی غربیلک قرار گرفته اشاره می کنیم و به صورتی کوتاه وظایف هر یک را بر می شمریم:

f1-steering-Sauber-C33-steering-wheel

کلید زرد رنگ N: خلاص کردن خودرو از دنده ۱ یا ۲.

کلید چرخشی BRKBAL: تنظیم نیروی ترمز اعمال شده بر روی محور‌های عقب و جلو.

کلید سیاه رنگ BOX: اعلام تصمیم راننده برای ورود به پیت استاپ.

کلیدهای نارنجی و آبی S1/S2: این دکمه ‌ها می ‌توانند بنا به درخواست راننده برای انجام عملیات‌ های مختلفی برنامه ‌ریزی شوند.

کلید چرخشی Entry: این عملگر تنظیمات دیفرانسیل را برای پیچ ‌های مختلف تنظیم می ‌کند.

کلید‌های نارنجی و سبز BRK+/BRK-: تغییر میزان تقسیم نیروی ترمزی بین حالت از پیش تنظیم شده و تنظیم اعمال شده توسط کلید BRKBAL

کلید چرخشی IGN: تغییر زمان جرقه ‌زنی موتور.

کلید سفید رنگ ACK: تایید تغییرات ایجاد شده در سیستم‌ ها.

کلید چرخشی PREL: تنظیم میزان انحراف تورک در دیفرانسیل.

کلید قرمز Oil: انتقال روغن از مخزن ذخیره به مخزن اصلی.

کلید سیاه رنگ BP: فعال کردن عملیات آگاهی از نقطه‌ ی درگیری کلاچ.

کلید DRS در بالا سمت چپ فرمان: آغاز عملیات DRS در محدوده‌ ی مجاز برای افزایش سرعت خودرو.

کلید قرمز رنگ PL: فعال کردن محدود ‌کننده‌ی سرعت برای محدوده پیت ‌استاپ (معمولا ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت).

کلید مشکی رنگ R: فعال کردن ارتباط رادیویی راننده با مرکز فنی تیم.

کلید چرخشی SOC: کنترل حالت شارژ سیستم بازیاب انرژی که آیا سیستم در حال مصرف انرژی است و یا انرژی تولید می‌کند.

کلید چرخشی Pedal: تغییر رفتار خودرو بر میزان ورودی پدال گاز توسط راننده.

کلید چرخشی Fuel: تنظیم میزان مصرف سوخت.

کلید مشکی رنگ OT: فعال کردن عملکرد ‌های از پیش تنظیم شده برای کمک به راننده هنگام سبقت و دفاع.

کلید چرخشی Tire: اطلاع به ماژول کنترل و سایر سیستم‌ های خودرو که چه نوع تایری در حال استفاده است.

کلید‌های BBal+/BBal-: تنظیم کردن میزان انحراف توازن ترمز گیری.

کلید چرخشی MFRS: این کلید به راننده کمک می‌کند تا تنظیماتی که به کلید اختصاصی نیاز ندارند را کنترل کند. این تنظیمات شامل مد‌های مختلف کاری موتور (PERF)، محدود‌کننده دور موتور (ENG)، نسبت هوا-سوخت (MIX)، توربو شارژر (TURBO)، تعیین محدودیت برای بازیابی انرژی (BRK)، گزینه‌های داشبورد (DASH)، کروز کنترل که این قابلیت در طول مسابقه غیر فعال است (CC)، انحراف نقطه‌ی درگیری کلاچ (CLU).

کلید‌های سفید رنگ ۱۰-/۱+: دسترسی سریع به گزینه‌های MFRS

در سری رقابت های فرمول یک سال ۲۰۱۴ و در کشور چین، در خودروی نیکو رزبرگ اتفاقی افتاد. سیستم ارائه اطلاعات به مرکز در خودروی وی از کار افتاد. به همین سبب تیم مهندسی رزبرگ اطلاعات مورد نیاز خودرو را هر چند لحظه یکبار از وی تقاضا می کردند. کاری که باعث شد این راننده تیم مرسدس ای ‌ام‌ جی پتروناس از کوره در برود و به تیم مهندسی خود اعلام کند که دیگر از او سوالی را نپرسند تا تمرکز او از دست نرود و بتواند به مسابقه ادامه دهد. در این مرحله لوییس همیلتون هم تیمی وی قهرمان شد و رزبرگ این سری مسابقات را با عنوان نایب قهرمانی به پایان رساند.

آیا شما از سیستم فرمان و غربیلک به کار گرفته شده در خودرو ‌های فرمول یک و عملکرد شگفت انگیز آن متحیر نشدید؟ نظر شما چیست؟ تا بحال این را تصور کرده اید که با ۲۲۰ کیلومتر در ساعت رانندگی کنید و به طور مداوم تمامی رفتار های خودرو را با استفاده از کلید های روی غربیلک فرمان کنترل کنید؟!

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.