چند تکنولوژی ماشین های مسابقه ای

در کنار بهره برداری تبلیغاتی، خودروسازان از مسابقات اتومبیلرانی به عنوان یک لابراتور برای آزمایش جدیدترین تکنولوژی ها استفاده می کنند؛ نتیجه این آزمایشات نیز که بعضا قدمتی چندین دهه ای دارند، اکنون در خودروهای تولیدی قابل مشاهده است.

بعضی از تکنولوژی های خودرویی به خاطر تلاش تیم ها جهت پیش افتادن از رقبا توسعه یافته اند، بعضی دیگر هم در خارج از مسابقات شکل گرفته و به منظور اثبات کارایی در داخل پیست ارزیابی شده اند.

در هر صورت نمی توان نقش پر رنگ مسابقات اتومبیلرانی در بهبود و پیشرفت خودروهای خیابانی را انکار کرد. با این پیش زمینه در مطلب حاضر قصد داریم به ده مورد از مهم ترین تکنولوژی هایی که از مسابقات به خیابان ها منتقل شده اند، بپردازیم..

تکنولوژی پرخوران یا توربوشارژ
پرخورانی یا توربوشارژینگ به استفاده از یک کمپرسور برای هدایت هوای بیشتر به داخل سیلندر اطلاق می شود. این کمپرسور نیروی خود را از گازهای خروجی اگزوز دریافت می کند. در سال 1962 جنرال موتورز پیش از خطور ایده پرخورانی به ذهن مهندسین تیم های اتومبیلرانی، اولدزموبیل F85 و شورولت Corvair را به توربوشارژر مجهز کرد.

با وجود این خودروهای سواریِ توربوشارژ به جریانی اصلی تبدیل نشدند، تا اینکه در دهه 70 میلادی، پورشه مدل های 917/10 و 917/30 Can-Am را با این تکنولوژی راهی پیست نمود؛ کمپانی رنو نیز به پرخورانی علاقه مند شده و از آن در خودروهای فرمول یک خود بهره برد.

توربوشارژر باعث احیای موتورهای قدیمی Offenhauser موجود در مسابقات ایندی کار شد. استقبال از این فناوری به حدی بالا بود که تا دهه 80 میلادی پای آن به تمام مسابقات اتومبیلرانی باز شد. در آن سال ها خودروهای فرمول یک، مدل های حاضر در رقابت های رالی و استقامت همگی به لطف توربوشارژر قدرتی خارق العاده تولید می کردند.

می توان گفت که اثبات کارایی توربوشارژر در دهه 80 راه را برای بکارگیری آن در مدل های خیابانی پرتیراژ هموار کرد. هر چند هدف اصلی توربوشارژر افزایش قدرت خروجی است، اما در زمان فعلی خودروسازان از آن برای کوچک سازی موتورها و کاهش مصرف سوخت استفاده می کنند.

سیستم انتقال قدرت به تمامی چرخ ها
آئودی کوپه کواترو نخستین اتومبیل عادی بود که از سیستم انتقال قدرت به تمامی چرخ ها (AWD) سود برد، البته پیش از آن چند خودروی خیابانی و مسابقه ای به سیستم مشابهی مجهز شده بودند.

ارباب حلقه ها اولین تجربه ها در زمینه سیستم AWD را هنگام توسعه خودروی نظامی Iltis به دست آورد و بعدها سیستم کواترو را بر پایه این تجارب معرفی کرد. کواترو برای فتح مسابقات اتومبیلرانی رالی ساخته شد، زیرا مهندسین آئودی مدعی بودند در مسیرهای خاکی و مراحل برفی چسبندگی خودروها را افزایش می دهد.

قهرمانی در مسابقات اتومبیلرانی رالی 1983 و 1984 و سه بار دستیابی به مقام اول در رقابت های پایکس پیک در دهه 80 میلادی، مهرهای تاییدی بودند بر ادعای مهندسین آئودی. کواترو که در ایتالیایی به معنای "چهار" است، به حیات خود ادامه داده و در محصولات کنونی آئودی ارائه می شود.

آئودی به خاطر موفقیت های خود با سیستم کواترو، سرمشق دیگران شد و سایر خودروسازان نیز به استفاده از سیستم AWD روی آوردند. سوبارو و میتسوبیشی دو مورد از این خودروسازان بودند که پس از تست سیستم های اختصاصی خود در رالی، سدان هایی مثل ایمپرزا و لنسر اولوشن را به صورت دو دیفرانسیل راهی بازار کردند.

فیبر کربن
در سال 1979 طراحی به نام جان برنارد که بعدها به تیم فرمول یک مکلارن پیوست، به دنبال روشی بود که شاسی خودروهای مسابقه را باریک تر کرده و در زیر اتاق فضایی را برای نصب اجزای ایرودینامیکی فراهم کند. اما از آنجایی که شاسی ها عمدتا از آلومینیوم ساخته می شدند، باریک تر شدن آنها به معنای از دست رفتن مقاومت بود.

آقای برنارد به واسطه دوستان شاغل در صنعت هوافضا، چیزهایی را درباره فیبر کربن شنیده بود و تصمیم گرفت به سراغ این ماده رفته و از آن برای تولید شاسی خودروی فرمول 1 استفاده کند.

نتیجه تلاش های آقای برنارد در رقابت های فرمول یک سال 1981 و در قالب مکلارن MP4/1 نمود پیدا کرد. این خودرو همان سال در گرند پری بریتانیا به مقام اول رسید و نشان داد که فیبر کربن می تواند نسبت به آلومینیوم برتر باشد. این ماده جدید مقاومت بالای خود را در گرند پری ایتالیا، زمانی که جان واتسون راننده مکلارن پس از تصادفی شدید آسیب جدی ندید، ثابت کرد.

امروزه تمامی خودروهای فرمول یک شاسی فیبر کربنی دارند، با وجود این تنها بعضی از سوپر اتومبیل های قدرتمند - به استثنای آلفا رومئو 4C - از شاسی مشابهی برخوردار هستند. استفاده از اجزای فیبر کربنی در سایر قسمت های مختلف خودروها رو به گسترش بوده و در آینده کاربرد آن در مدل های معمولی بیش از پیش خواهد شذ.

باله ها
وجود باله روی خودروها، به نوعی نشان دهنده عملکرد بالای آنهاست. این قطعه جذاب در دهه 60 میلادی روی اتومبیل های فرمول یک نصب شده و سطحی جدید از عملکرد را برای آنها به ارمغان آورد.

مثل بال های هواپیما، باله خودرو نقش هدایت جریان هوا را بر عهده دارد؛ با این تفاوت که بال های هواپیما جریان هوا را به سمت پایین هدایت می کنند تا عمل پرواز اتفاق بیفتد، ولی باله خودرو جریان عبوری را به سمت بالای خود ارسال می کند تا نیروی رو به پایین ایجاد (downforce) به وجود بیاید. این نیرو چسبندگی خودرو را افزایش می دهد.

پس از چند بار تلاش - به ویژه توسعه مدل نمادین Chaparral 2E - تیم های فرمول یک به سردمداری فراری بالاخره در سال 1968 نسبت به مزایای نصب باله متقاعد شده و استفاده از آن را آغاز کردند.

باله های اولیه ساختاری بسیار بزرگ اما شکننده و غیر دقیق داشتند. به همین جهت چند تصادف به علت باله های ضعیف و غیر مهندسی رخ داده و باعث شدند قوانین سفت و سخت تری در نظر گرفته شود.

علی رغم اتفاقات تلخ، نقش مثبت باله قابل انکار نبود. با افزایش دانش مهندسین درباره علم ایرودینامیک، این قطعه به جز جدایی ناپذیر فرمول یک و دیگر مسابقات اتومبیلرانی تبدیل گشته و نهایتا در مدل های خیابانی نیز به کار گرفته شدند.

گیربکس های نیمه خودکار
تیم های مسابقه ای دریافتند که حذف پدال کلاچ می تواند سرعت راننده در تعویض دنده ها را افزایش دهد، اما پیاده سازی این ایده نیاز به زمان داشت. سرانجام پورشه در سال 1983 و با مدل مسابقه ای 956 گیربکس نیمه خودکار (بدون کلاچ) را عرضه کرد.

اگر چه پورشه 36 سال پیش به تکنولوژی گیربکس نیمه خودکار دست یافت، ولی تجهیز مدل های خیابانی تولید انبوه به آن تا سال 2009 به تعویق افتاد. این کمپانی از نام اختصاری PDK برای نمونه های دوکلاچه خود استفاده می کند.

پس از پورشه، فراری نیز در سال 1989 برای اتومبیل های فرمول یک خود گیربکس نیمه خودکار توسعه داد. مارانلویی ها چون که علاقه زیادی به ایجاد ارتباط بین خودروهای فرمول یک و خیابانی خود دارند، در سال 1993 مدل موندیال (Mondial) و در سال 1997 مدل F355 را با گیربکس نیمه خودکار عرضه کردند. بد نیست اشاره کنیم پدال های تعویض دنده از پشت فرمان از ویژگی های شاخص F355 به شمار می رفت.

آینه های دید عقب
شاید باورکردنش سخت باشد، اما آینه هایی که هر روز هنگام رانندگی از آن استفاده می کنید، به نوعی ریشه در مسابقات اتومبیلرانی دارند. در سال 1911 وقتی اولین سری از مسابقه ایندیاناپلیس 500 برگزار شد، بسیاری از رانندگان دارای فردی کمکی به نام "مکانیک همراه" بودند.

این فرد وظیفه داشت مدام به سمت عقب نگاه کرده و امتداد حرکت سایر خودروها را به راننده اطلاع دهد. در یکی از مسابقات اتومبیلرانی راننده ای به نام ری هرون (Ray Harroun) تصمیم گرفت با خودرویی متفاوت که جایی برای مکانیک همراه نداشت، در پیست حاضر شود.

در عوض آقای هرون از یک تکه شیشه روی داشبورد خود استفاده کرد. هر چند درباره آینه دید عقب خودرو داستان های اغراق آمیزی وجود دارد، اما واقعیت این است که آقای هرون ابداع کننده این وسیله نبود و او بعدا در مصاحبه ای اقرار کرد که ایده اش را از یک کالسکه مجهز به آینه برگرفته است.

ترمزهای دیسکی
از زمان اختراع اتومبیل، ترمز دیسکی را می توان بزرگ ترین دستاورد در زمینه سیستم توقف نامید. برخلاف نمونه های کاسه ای، سطح ترمزهای دیسکی در معرض هوا قرار داشته و بهتر و سریع تر خنک می شوند. این مساله از داغ شدن ترمزها جلوگیری کرده و در نتیجه خودرو راحت تر و مطمئن تر توقف پیدا می کند.
جگوار یکی از اولین خودروسازانی بود که به واسطه عملکرد بهتر، در دهه 50 میلادی به ترمزهای دیسکی علاقه مند شد. این کمپانی به سراغ دانلوپ که برای هواپیماها ترمز دیسکی تولید می کرد، رفت.

استدلال جگوار و دانلوپ این بود که اگر ترمز دیسکی توانایی توقف هواپیما را دارد، پس باید بتواند از عهده توقف خودرو نیز بر بیاید. نتیجه همکاری این دو تجهیز یک دستگاه جگوار C Type به ترمزهای دیسکی بود، این خودرو توانست در مسابقه 24 ساعته لمان پیروز شود.

البته پیش از جگوار، چند خودروساز دیگر - مثل کورسلی و کرایسلر - ترمز دیسکی را روی مدل های تولیدی خود به کار گرفته بودند، ولی موفقیت جگوار کارایی آن را تایید کرد. امروزه ترمز دیسکی جزو تجهیزات استاندارد طیف گسترده ای از خودروهای جدید است.

ترمز ضد قفل
مثل ترمز دیسکی، ترمز ضد قفل یا همان ABS نیز در اصل توسط دانلوپ توسعه یافته و از صنعت هوانوردی به صنعت خودرو منتقل شده است. سیستمی که دانلوپ توسعه داده بود، Maxaret نام داشت؛ این سیستم قبل از اتومبیل ها در انواع هواپیماهای مسافربری و بمب افکن به کار گرفته می شد.

در سال 1961 نوع تغییر یافته ای از Maxaret در خودروی فرمول یک Ferguson P99 نصب شد. این خودرو که دارای نسخه ای اولیه از سیستم انتقال قدرت به هر چهار چرخ نیز بود، در مسابقات اتومبیلرانی فرمول یک عملکرد موفقیت آمیزی نداشت و تنها یک بار به رانندگی استرلینگ موس زودتر از بقیه از خط پایان عبور کرد. جالب اینکه در آن مسابقه آقای موس از ABS استفاده ننموده و ترمز معمولی را به آن ترجیح داد!

بعد از بازنشستگی P99، خودروی تولید محدود Jensen Interceptor FF در سال 1966 با ترمز ABS تولید شد، ولی بعد از آن برای مدتی نسبتا طولانی خبری از این سیستم نبود. در سال 1978 بالاخره مرسدس بنز سیستم ABS ساخته شده توسط شرکت بوش را به عنوان یک آپشن برای مدل تولید انبوه W116 ارائه کرد.

در حال حاضر ترمز ضد قفل یکی از تجهیزات ضروری خودروها به شمار می رود، طوری که در ایالات متحده فروش مدل های صفر کیلومتر فاقد ABS ممنوع است. با وجود این استفاده از ترمز ضد قفل در مسابقات اتومبیلرانی فرمول یک ممنوع بوده و رانندگان باید با تکیه بر مهارت خود حین ترمزگیری خودرو را کنترل کنند.

موتورهای DOHC
بهره گیری از میل بادامک های دوگانه در سر سیلندر (DOHC) یکی از روش های مناسب برای افزایش قدرت خروجی موتور است. استفاده از چنین مکانیسمی امکان افزودن سوپاپ های بیشتر را فراهم می کند؛ در این صورت مخلوط سوخت و هوا بهتر وارد سیلندر شده و گازهای حاصل از انفجار راحت تر از آن خارج می شوند.

اولین اتومبیل با موتور DOHC مدلی از پژو به نام L76 بود. موتور چهار سیلندر خطی این خودرو 7.6 لیتر حجم داشت و می توانست 148 اسب بخار قدرت تولید کند. پژو L76 بلافاصله پس از معرفی، در سال 1912 گرند پری فرانسه را فتح کرد. سپس راهی مسابقه ایندیاناپلیس 500 شده و از آن نیز سربلند بیرون آمد.
موفقیت های پژو سایر خودروسازان را متقاعد کرد موتور DOHC باید به یک استاندارد در خودروهای قدرتمند و بالارده تبدیل شود، به همین خاطر طولی نکشید که ایده فرانسوی ها توسط کمپانی های مختلف الگوبرداری شد.

بیش از یک قرن از زمان معرفی تکنولوژی دو میل بادامک در سر سیلندر می گذرد. این تکنولوژی به قدری ساده و کاربردی بوده که حتی مدلی کاملا معمولی مثل تویوتا کرولا نیز از آن بهره می برد.