İlk tasarım taslaklarından, Barselona’daki kış testlerine kadar, bir Formula 1 şasisini üretmek yaklaşık 12 ay kadar sürer. F1i bu yazı dizisinde, dört farklı bölümde bir Formula 1 aracının ana üretim aşamalarını inceledi ve Renault’nun şasi bölümü teknik şefi Nick Chester bize açıklıyor.

[blockquote]Dört bölümden oluşan bu yazı dizisinin ilk 2 bölümü.

Bir Formula 1 aracının doğuşu Bölüm 1: Konsept çalışması
Bir Formula 1 aracının doğuşu Bölüm 2: Üretim planlaması[/blockquote]

ÇİFTE ZORLUK

Bir Formula 1 aracının genel konsepti bir kez oluşturulduğunda, bir üretim zaman çizelgesi ayarlanır ve artık takımın mühendisleri, yeni bir Formula 1 aracını oluşturacak 20,000 parçayı çizmek ve üretmek gibi korkutucu bir görevle yüzleşmek zorunda kalır.

İşleri basitleştirmek için, mekanik olmayan bileşenlerin (gövde parçaları, monokok şasi vs.) tasarım süreçleri iki temel açıdan işleme alınır: verimli aerodinami üretebilmek için hacimler ve genel yapının yeterince sağlam olduğundan emin olmak.

İki etmen de öyle veya böyle hayatidir ve bu parçanın iç kısımda veya dış kısımda oluşuna göre farklılık gösterir. Örneğin bir ön kanadın aerodinami performansı için belirli bir geometride olması gerekir, ancak aynı zamanda yeterince sağlam olması da şarttır. Mekanik bileşenler ise (amortisörler, direksiyon sistemi, vites kutusu, frenler vs.) ise sertlik, asgari ağırlık ve fonksiyon düşünülere tasarlanmalıdır.



ŞEKİLLER

Aerodinamistler, bir F1 aracını şekillendirirken iki ana alet kullanırlar: rüzgar tüneli ve bilgisayarlı akışkan dinamikleri (CFD).

CFD, bir nevi sanal rüzgar tüneli olarak görülebilir, takımlara aracın gövde parçaları üzerindeki hava akışını görselleştirme ve ölçme imkanı verir. Temel olarak basit fikirler üzerinde CFD çalışmasına dayanırlar, sonra da umut veren tasarımlar ölçekli modellere dönüştürülerek gerçek rüzgar tünelinde test edilerek değerlendirilir.

Rüzgar tünelinde çalışmak CFD gibi görselleştirme fırsatları vermediği için veriler sensörler aracılığıyla elde edilir. Sanal olmayan bir deneysel araç olarak, rüzgar tüneli, CFD’de tasarlanan parçaların en iyi şekilde doğrulandığı yerdir.

Takımlar rüzgar tünelleri içine %60 ölçekteki modeli çeşitli konfigürasyonlarda yerleştirirler ve frenleme (aracın öne yatık olduğu durum) ve viraj dönüşü (aracın yana yatık olduğu durum) gibi çeşitli koşullarda testler yaparlar. Rüzgar tüneli, aracın pistte hareket etmesini simüle etmesi açısından hareket eden bir yola sahiptir. Aerodinamistlerin ulaşmak istedikleri şey, çok dar bir çalışma aralığında azami yere basmaya ulaşmak yerine, çok çeşitli koşullarda istikrarlı bir yere basma gücüne ulaşmaktır.

Parça hacimleri oluşturulduğunda, aracın detaylı çizimleri bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımının yardımıyla hazırlanır. Takım bu süreçte aerodinami gelişiminin birbirini tekrarlayan sürecini de ekleyerek tüm parçalarda dayanıklılık, sertlik ve detaylı tasarım analizini gerçekleştirir. Bir F1 bileşenini aero prensiplere göre üretirken, sertlik ve ağırlık da aynı oranda dikkate alınmalıdır.



SERTLİK

Her Formula 1 aracı çok değişken yükler altında çalışır. Örneğin monokok (şasi), ön süspansiyonlardan gelen darbelere ve yüklere karşı dayanırken, motor-vites kutusu birleşimi ise arka süspansiyonun yüklerine karşı dayanıklı olmak zorundadır. Öte yandan kanatlar ve zemin de korkunç aerodinamik yüklerle başa çıkmak zorundadır.

F1 pilotları gereken sertlik seviyelerini nasıl bilirler? Yeni şasinin ne kadar yüke maruz kalacağı bilgisi iki temel kaynaktan gelir. Birisi bir önceki araçtan toplanan telemetri verisidir. Diğeri ise FIA’nın kaza testlerinde uyguladığı zorunlu test yükleridir.

Gereken sertlik seviyelerini hesaplayabilmek için, F1 mühendisleri Sonlu Eleman Analizi yöntemini kullanırlar. Bunda yapı sonlu bileşenlere bölünür ve her biri bir seri yüke maruz bırakılır. Bu şekilde takımlar tüm parçanın hangi seviyede esneyeceğini tahmin edebilirler. Sağlamlaştırma isteyen alanlardaki hareketler abartılarak tam olarak nerenin daha fazla sağlamlaştırılmasının bulunması bir gelenek haline gelmiştir.



TASARIM AŞAMALARI

Renault’nun şasi teknik şefi Nick Chester şöyle anlatıyor: “Önceki aracın bir evrimi olmaya meyillidir. İşe CFD ile başlarız, sonra rüzgar tüneli gelir ve sonrasında da stres testlerinden geçer ve tasarım sonra gelir. Ancak stres ve tasarımda bir kanadı üretmesi zor olursa, CFD’ye geri döner. Bazen, tasarımları Sonlu Eleman Analizi için oldukça erken şekilde stres departmanına göndeririz ki, testler hemen yapılsın ve geometriyi değiştirmemizin gerekip gerekmediğini görebilelim.”

“Doğrudan aero etkisi olmayan mekanik bileşenler için, yine de ciddi oranda iyileştirme yapmak mümkündür. Örneğin arka süspansiyonun iç kısmı, vites kutusunun içine konulan kısmı tekrar tekrar tasarlanır. Tasarımcı CAD şeması ile gelir ve bunu Sonlu Eleman Analizi için stres departmanına gönderir ve daha hafif şekilde tasarladığımız parçanın yeterince sağlam olup olmadığını görürüz. Bu tasarımcıya geri dönebilir ve sonrasında yeniden Sonlu Eleman Analizi için geri gönderilir. Bu süreç parçada yeterli ağırlık azaltılana ve sağlamlık geliştirilene kadar devam eder. Tüm alanlarda bir tasarım döngüsü bulunur.”



TEZGAH TESTİ

Bilgisayarlı stres analizi, her zaman gerçek yarış şartlarını yeniden oluşturmayı hedefleyen dinamometre testleri ile test edilmesi gereken sanal bir yöntem olmuştur.

F1 takımlarının fabrikalarında çok çeşitli dinamometre tezgahları bulunur, bunlar süspansiyon yük tezgahları, vites kutusu dinamometresi, motor dinamometresi vs.

Tasarım sürecinde ortaya çıkmayan parça sorunları çoğu zaman tezgah testlerinde ortaya çıkar, bu yüzden bu testler piste çıkmadan önce eksiklik ve hataları gösterme konusunda aşırı önemlidir.

Şekil ve sertlik seviyesi teorik olarak tasarlandıktan sonra, dijital çizimler gerçek bir parçaya dönüştürülür ve bu süreci de bu yazı dizisinin dördüncü ve son bölümünde inceleyeceğiz.

###