يســـــــألونك عن ســــــيارات الفورمولا 1 ...

يلخص هذا المقال الخصائص الأساسية لسيارة الفومولا1 من الناحية الميكانيكية، أي بعيداً عن الجانب الرياضي وترتيب الفرق والسائقين.

يعتبر مجال الفورمولا 1 أرقى المجالات من حيث التطور التكنولوجي بالنسبة للمركبات التي تسير على الأرض
وبشكل عام تحتل سيارة الفورمولا 1 المرتبة الثالثة من حيث التقدم بعد المركبات الفضائية والطيران العسكري!

المحرك
حتى عام 2006 كانت محركات الفورمولا 1 تتألف من 10 أسطوانات بشكل V وبسعة محددة قدرها 3000 سم3، وكانت استطاعات هذه المحركات تصل إلى 960 حصان عند سرعة دوران تصل إلى 20000 دورة/دقيقة، ولكن واعتباراً من عام 2006 فرض الاتحاد الدولي جملة من التعديلات على قوانين الفورمولا 1 من بينها تخفيض سعة المحركات إلى 2400 سم3 كما أصبحت تتألف من 8 أسطوانات على شكل V، وبذلك انخفضت الاستطاعات إلى أقل من 800 حصان وخصوصا بعد تحديد سرعة الدوران القصوى بـ 19000 دورة/دقيقة، وهذا التخفيض في الاستطاعة هو الغاية من هذا التعديل وذلك من أجل تخفيض سرعات السباقات وبالتالي رفع مستوى السلامة للسائقين وفي الوقت نفسه حث الفرق على استخراج المزيد من الاستطاعة عبر اعتماد الأساليب التكنولوجية المتقدمة.
ولإجراء مقارنة بسيطة بين محركات السيارات التجارية وبين محركات الفورمولا 1 ، نأخذ مثالا محرك BMW 325 أو 525 وهو ذو سعة 2500 سم3 حيث يولد هذا المحرك استطاعة قدرها 192 حصان عند 5500 دورة/الدقيقة ، وهو من أعلى المحركات التجارية مردودا، بينما وكما ذكرنا سابقا يولد محرك الفورمولا 1 ذو سعة 2400 سم3 استطاعة تصل إلى 780 حصان ولكن عند سرعة دوران 19000 دورة/دقيقة، علماً بأن محركات الفورمولا 1 ذات شحن طبيعي أي أن الهواء الداخل إلى المحرك للاشتعال هو هواء غير مضغوط أي لا يوجد في الفورمولا1 أي شاحن هواء Turbo أو ضاغط Compressor حيث كان بإمكان شاحن الهواء رفع قدرة المحرك بنسبة تصل إلى 40% دون زيادة حجمه. ولكن ما سر هذه الاستطاعة الهائلة لمحركات الفورمولا 1..
طبعاً من المعلوم أن الاستطاعة تتناسب مع سرعة الدوران وبلوغ محرك الفورمولا 1 سرعات دوران عالية هو السبب الرئيسي لاستطاعته الكبيرة، ولكن بلوغ سرعات دوران تقارب 20000 دورة/دقيقة في محركات الاحتراق الداخلي هو ليس بالأمر السهل على الإطلاق، فناهيك عن الاحتكاك الكبير بين القطع المتحركة والحرارة الهائلة المتولدة عنه (تصل درجة حرارة العادم إلى 1000 درجة مئوية!)، ثمة مشكلة أساسية تواجه مهندسي المحركات عند ارتفاع سرعة الدوران وهي تخلخل مزيج الهواء والوقود الداخل إلى الأسطوانات ما يعني انخفاض في كمية المزيج وبالتالي انخفاض الاستطاعة، وهذا ما يفسر انخفاض استطاعة المحركات العادية بعد مستوى معين من سرعة الدوران (تقريبا فوق 6000 دورة/دقيقة)، وعادة ما يتغلب على هذه الظاهرة في بعض السيارات الرياضية (سيارات الرالي مثلاً) بتركيب شاحن هوائي (Turbo) يقوم بضغط الهواء الداخل إلى أسطوانات المحرك وبالتالي إدخال كمية أكبر من مزيج الهواء والوقود ، ولكن وكما ذكرنا آنفاً أن الشحن الهوائي بجميع أشكاله محظور في محركات الفورمولا 1 ، إذاً كيف تم التغلب على ظاهرة التخلخل .. هذا ما لم أعرفه بعد!
طبعاً فإن بلوغ السرعة في محرك يحتوي على الكثير من الأجزاء المحتكة ببعضها_ وهو الأمر الذي عليه أي محرك احتراق داخلي_ ينعكس سلباً وبشكل كبير على عمر هذا المحرك حيث كان محرك الفورمولا 1 قبل عام 2006 يستعمل لخوض سباق واحد فقط ودون التجارب التأهيلية التي كانت تخاض بمحرك آخر! ، أما بعد 2006 فأصبح على محركات الفورمولا 1 أن تصمد لسباقين متتاليين مع تجاربهما التأهيلية.
يستهلك محرك فورمولا1 650 لتر من الهواء في كل ثانية ، كما يستهلك 75 لتر من الوقود لكل 100 كم ، ومع ذلك فإن مردوده أعلى بـ 20% من المحركات التقليدية فيما يتعلق بكفاءة عملية تحويل الوقود إلى طاقة.

نقل الحركة
تستخدم في سيارة الفورمولا1 علبة سرعة من ست أو سبع سرعات ، يتم نقل السرعات بطريقة نصف آلية عن طريق ذراعين على جانبي المقود، أما عملية نقل السرعة ذاتها فتتم عن طريق محركات هيدروليكية فائقة السرعة، ويعمل القابض (الدبرياج) آليا بنفس الطريقة، والجدير ذكره أنه في علب السرعة الحالية تستغرق عملية نقل السرعة 0.05 ثانية!

الهيكل ومقاومة الهواء
يصنع هيكل سيارة الفورمولا1 من ألياف الكربون التي تتميز بصلابتها الشديدة ووزنها الخفيف، حيث يبلغ الحد الأدنى المسموح به لوزن سيارة فورمولا1 مع السائق ومع جميع السوائل (وقود، زيت ، سائل التبريد) 605 كغ بينما تزن فارغة 440 كغ فقط، ويعوض الصانعون الفرق بين الوزن الأدنى المسموح به ووزن سياراتهم بإضافة صفائح تعديل الوزن ومكنت هذه الصفائح الصانعين من الضبط الدقيق لتوزيع الوزن على العجلات الأربع وتخفيض مركز ثقل السيارة وذلك لأن بإمكانهم وضعها حيث يشاؤون ، وخفة الوزن أمر أساسي في قدرة السيارة على التسارع الكبير، ولكن من جهة أخرى خفة الوزن لا تساعد على استقرار السيارة على الأرض على السرعات العالية وخصوصا عند المنعطفات، لذلك تم التغلب على هذه المعضلة عن طريق اللعب مع الهواء!.. حيث أن تصميم جسم سيارة الفورمولا 1 والأجنحة المركبة عليه كفيلة بتوليد قوة هواء ضاغطة على السيارة تتجاوز 3 أضعاف وزن السيارة عند السرعات القصوى، أي أننا إذا تخيلنا أننا نستطيع قلب الطريق رأساً على عقب أثناء سير سيارة فورمولا1 عليه فإن السيارة لن تسقط بل ستبقى ملتصقة على الطريق وبقوة!، ويكفي بلوغ السيارة سرعة 130 كم/ساعة للتتولد فوق السيارة قوة ضاغطة معادلة لوزن السيارة، ولكن لهذا التصميم انعكاس سلبي على مقاومة الهواء إذ أنه يولد مقاومة شديدة تحد من سرعة السيارة، وبمعرفة أن القوانين تلزم الشركات الصانعة باعتماد ضبط مسبق لزوايا الأجنحة وجعل هذه الأجنحة ثابتة أي لا يمكن التحكم بها أثناء السباق لذلك فإن الفرق تضطر للتضحية إلى حد معين بالسرعات العالية على الطرق المستقيمة من أجل توليد قوة ضاغطة تثبت السيارة في المنعطفات.

الإطارات
تصمم إطارات السيارات التقليدية لتسير مسافة تصل إلى 80000 كم، أما إطارات الفورمولا 1 فهي لا تستطيع الصمود لأكثر من 300 كم! ، إن إطارات الفورمولا 1 مصنوعة من مواد مطاطية شديدة الطراوة الأمر الضروري لتحقيق مستوى عالي جداً من الالتصاق مع الطريق من أجل دخول المنعطفات بسرعات عالية ولكن المواد الطرية لا يمكنها أن تعيش طويلاً. وتزداد التصاقية إطارات الفورمولا 1 بالأرض بارتفاع درجة حرارتها ولذلك تقوم الفرق بأداء لفة التحمية قبل بدء السباق يتعمد السائقون خلالها بأداء انعطافات متناوبة من شأنها رفع درجة حرارة الإطارات، ووفقا للقوانين لا يسمح بأن يزيد عرض الإطارات عن 355 مم في الأمام و 380 مم في الخلف ويجب أن تكون ذات أربعة (حزوز) على الأقل ما يعني مساحة احتكاك أقل مع الطريق وكل ذلك من أجل إجبار السائقين على تخفيض سرعتهم عند المنعطفات .
كما توجد هنالك إطارات خاصة في حالة المطر تكون منقوشة بالكامل بحيث تطرد الماء بعيداً.

المكابح
تعتمد في سيارات الفورمولا1 المكابح القرصية والتي من حيث المبدأ شبيهة بمكابح أي سيارة تجارية، إنما هنالك اختلاف كبير في مواد الصنع وبالتالي القدرات، تصنع الأقراص من مادة تسمى اختصارا (carbon-carbon) وهي مادة مرتفعة الكلفة تتألف من مادة مركبة كربونية مقواة بألياف الكربون وهي تستعمل أيضا في المركبات الفضائية، وأما سبب اختيار هذه المادة فلأنها ذات عامل احتكاك فائق وقدرة فائقة على تحمل الحرارة العالية دون أن تتشوه حيث تصل درجة حرارة المكابح إلى 1000 درجة مئوية ، يمكن للسائق التحكم بنسبة الكبح بين العجلات الأمامية والخلفية تبعاً لحالة الطريق ونسبة امتلاء خزان الوقود التي تؤثر على توزع الوزن على المحاور، وهذا التحكم يجب أن يكون يدوياً لا الكترونياً وفقاً للقوانين.
يبلغ قطر أقراص الكبح في سيارة فورمولا1 278 مم وبسمك 28 مم
تستطيع سيارة فورمولا1 التوقف من سرعة 100 كم/سا إلى الصفر في مسافة قدرها 17 متر، في حين أن سيارة بورشه 911 توربو تتطلب 31.4 متر لنفس التوقف!، وعند الكبح من سرعات عالية يصل التسارع السلبي للكبح إلى 5g أي خمسة أضعاف تسارع الجاذبية الأرضية، في حين لايزيد هذا الرقم في أفضل السيارات الرياضية عن 1.5g.
إن بإمكان سيارة فورمولا1 التوقف التام من سرعة 200 كم/سا في 2.9 ثانية فقط قاطعة 65 متر.

الأداء
-التسارع:
0 – 100 كم/سا 1.7 ثانية
0 – 200 كم/سا 3.8 ثانية
0 – 300 كم/سا 8.6 ثانية
علماً بأن السيارة قادرة نظريا على بلوغ سرعة 100 كم/سا في زمن قدره أقل من 1 ثانية، ولكن هذا غير ممكن من الناحية العملية بسبب انزلاق الإطارات.

- التباطؤ:
كما ذكر آنفاً فإن التسارع السلبي عند الكبح من السرعات الفائقة يصل إلى 5g وقد يبلغ 6g في بعض المسارات، ومن المثير للاهتمام أن حوالي 1g من هذا التسارع يساهم به الهواء بمجرد رفع السائق قدمه عن دواسة الوقود أي أن الهواء يساهم بحصة من قوة الكبح تشكل كامل قوة الكبح في معظم السيارات الرياضية، بتعبير آخر فإنه ما إن يرفع السائق قدمه عن دواسة الوقود فإن سيارة فورمولا1 ستتباطئ بسبب مقاومة الهواء بقوة كما لو أنه داس على دواسة المكبح في سيارة رياضية أخرى

- السرعة القصوى:
تختلف السرعة القصوى الممكن بلوغها في سيارة فورمولا1 تبعاً للحلبة، أي طول المسافات المستقيمة ، وحدة المنعطفات ولكن أعلى سرعة سجلت أثناء السباق كانت في إيطاليا عام 2004 بسيارة BMW Williams إذ بلغت 370 كم/سا

منقول

مشكووووووووور يا فورملا وان

العفو يا تمورة
والله صدقتي امول

مشكورين علي الاطلاع والمتابعه

محمد اللافي كتب:
والله صدقتي امول

خرف هنا عندك..........

ههههههههههههههههههههههههههههههه
مافيش حد براني كلكم كيف بعضكم ههههههههههههههههههههههه
مشكورة لوتس علي اطلاعك الرائع والدقيق ههههههههههههههههههههه

ماشاء الله عليك فطنية
مشكورة علي المتابعه

مشكور