Understanding the tech of a Formula 1 car | ෆෝමියුලා වන් රේසින් කාර් එකක තාක්ෂණික කරුණු දැන ගනිමු

 

Introduction to the Formula 1 Car

F1 (ෆෝමියුලා 1) මෝටර් රථයක්, උපරිම වේගය, ක්ෂණිකව හැසිරවීමේ පහසුව (agility) සහ ආරක්ෂාව සඳහා දැඩි FIA Formula One නීති රීතිවලට යටත්ව නිර්මාණය කරන ලද, මෝටර් රථ ඉංජිනේරු විද්‍යාවේ උච්චතම අවස්ථාව නියෝජනය කරන, සැබැවින්ම විප්ලවීය තාක්ෂණයන් ගණනාවක් කැටි කරගත් අපූර්ව යන්ත්‍රයක් ලෙස හඳුන්වන්න පුලුවන්.

රියදුරු සමඟ දළ වශයෙන් 798 kg බරකින් යුක්ත වන මෙය,  තනි ආසන, නිරාවරණය වූ ටයර් සහිත විවෘත රෝද (open wheel) සැලැස්මකින් සහ ධාවන පථයේ හා චැසිය අතර පරතරය ඉතාමත් අඩු (very low ground clearance) නිර්මාණයක් වන අතර, චැසිය සැහැල්ලු එහෙත් ශක්තිමත් කාබන්-ෆයිබර් වලින් නිර්මාණය කර තිබෙනවා.

දෙමුහුන් පද්ධතියකින් (hybrid power unit) බලගැන්වෙන මෙම මෝටර් රථය තත්පර 2කට අඩු කාලයකදී 0 සිට 100 km/h දක්වා වේගවත් වන අතර 350 km/h ඉක්මවූ ඉහළ වේගයන් කරා ළඟා වෙන්නට පුලුවන්.

F1 මෝටර් රථයක සෑම උපාංගයක්ම විවිධ ධාවන පථවලදී ඉහළ කාර්යසාධනයක් සඳහා සෑම තරඟයකටම පෙර ඔප්ටිමයිස් හෙවත් ප්‍රශස්තකරන ක්‍රියාවලියකට බඳුන්කරනවා. . දළ වශයෙන් 305 km ක ධාවන දුරක් තුළදී මෝටර් රථය විශිෂ්ට වායුගතිකත්වයක් පෙන්විය යුතු අතර, එන්ජිම (මෙය ෆෝමියුලා රේසින් වහරේ Power Unit හෙවත් බල ඒකකය ලෙස දැන් හඳුන්වනවා) නොකඩවා අධික උෂ්ණත්ව හා පීඩනයන්, ත්වරණ හා ක්ෂණික තිරිංග යෙදවීම් හා යලිත් ත්වරණය කිරීම් හමුවේ ඉතාමත් විශ්වාසදායි ලෙස ක්‍රියාකල යුතුය.

Engine and Power Unit

F1 මෝටර් රථයක හදවත වන්නේ, දෙමුහුන් බල ඒකකයක් (hybrid power unit) සමඟ ඒකාබද්ධ කරන ලද ලීටර් 1.6 ධාරිතාවය ඇති ටර්බෝචාජ්  V6 මාදිලියේ අභ්‍යන්තර දහන (ICE) එන්ජිමක්.  FIA ෆෝමියුලා වන් නීතිවලට අනුව ෆෝමියුලා වන් එන්ජිමක් අශ්වබල 840ක සාමාන්‍ය ජවයක් නිපදවිය හැකි ලෙස නිර්මාණය කල යුතුයි. 

FIA නීති F1 එන්ජිමක අශ්වබල ජවය සීමා කර නැතත් එන්ජිමට ඉන්ධන ලබාදෙන ඉන්ධන ප්‍රවාහය (fuel flow-rate) 100 kg/hour ලෙස සීමා කිරීම හා එන්ජිම ක්‍රියාත්මක විය හැකි උපරිම RPM අගය 15,000RPM ලෙස සිමා කර ඇති නිසා ලීටර් 1.6 එන්ජිමකට ප්‍රායෝගිකව සාමාන්‍ය ධාවනයේදී අශ්වබල 840-850 පරාසය ඉක්මවන්නට හැකිවන්නේ කෙටි කාලයකට පමණයි. එන්ජිමක උපරිම බලය බොහෝවිට අශ්වබල 1000කට පමණ සීමා වෙනවා. 

මෙවැනි බලයක් වෙනත් රථ ඉස්සර කිරීමේදී පමණක් යොදාගැනීමට F1 රියදුරන් පරිස්සම් වෙන්නේ අධික ලෙස එන්ජිම ජවගැනිවීම මගින් එන්ජිමේ ආයුකාලය අඩුවී රියදුරාට හා කණ්ඩායමට දඬුවම් තීරණ වලට යටත්වීමේ අවදානම ඇති නිසයි.

ෆෝමියුලා වන් රථයක ICE එන්ජිමට බද්ධ කරන ලද හයිබ්‍රිඩ් පද්ධතියක්ද තිබෙන අතර මේ පද්ධතිය Motor Generator Unit-Kinetic (MGU-K) හා Motor Generator Unit-Heat (MGU-H) ලෙස කොටස් දෙකකින් යුතුවෙනවා.

Motor Generator Unit-Kinetic (MGU-K) පද්ධතිය හරහා රථයේ තිරිංග භාවිතයේදී අපතේ යන ශක්තිය (breaking energy recovery) බැටරිය චාර්ජ් කරගැනීම සඳහා ප්‍රයෝජනයට ගන්නා අතර Motor Generator Unit-Heat (MGU-H) පද්ධතිය මගින් රථයේ විමෝචන පද්ධතියේ (exhaust system) සිදුවන අධික රත්වීමෙන් අපතේ යන බලශක්තිය නැවත උකහාගෙන ටර්බෝ චාජරය ක්‍රියාත්මක කරවීමට යෙදීමෙන් රථයේ ටර්බෝ-ලැග් (turbo lag) හෙවත් ටර්බෝ-චාජරයෙන් ජවය ලබාදීමේදී ඇතිවන සුළු පසුබෑම අවම කරනවා.

එමෙන්ම FIA නීති වලට අනුව Formula One එන්ජිමක් තරඟවාර කිහිපයක් සඳහා භාවිතා කල යුතුයි. තරඟ 24ක F1 තරඟාවලියකදී එක් රථයකට ICE එන්ජින් 4ක්, ටර්බෝ චාජර් 4ක්, MGU-H ඒකක 4ක් MGU-K ඒකක 4ක් හා විමෝචන පද්ධති 8ක් හා බැටරි පද්ධති දෙකක් භාවිතයට අවසර දී තිබෙනවා. මෙම කෝටාව ඉක්මවා යන්නේ නම් කණ්ඩායම්ට විශාල ලෙස පාඩුවන දඬුවම් තීරණ ලැබෙනවා.

අණතුරුවලින් හෝ ගිණිගැනීම්, අධික ලෙස රත්වීම් නිසා එන්ජින් විනාශවුවත්, සෑම කණ්ඩායමක්ම සිය රථ දෙකට ලබාදී ඇති පවර් යුනිට් කෝටාව තුල තරඟ 24ම කරගෙන යාමට සමත්විය යුතුයි.

Chassis and Safety Technologies

F1 මෝටර් රථයක චැසිය 'මොනොකොක් - monocoque' ලෙස හඳුන්වනු ලබන අතර, අසාමාන්‍ය ශක්තියක් ඇති සැහැල්ලු බවක් සඳහා කාබන්-ෆයිබර් සංයුක්තවලින් (carbon-fiber composites) නිෂ්පාදානය කරනවා. 

'මොනොකොක්' යනු, F1 වාහනයක ප්‍රධාන බඳ සෑදෙන තනි ව්‍යූහයකි. මෙහිදී, අභ්‍යන්තර  වානේ හෝ ටයිටේනියම් රාමුවක් වෙනුවට මොනෝකොක් හැඩය හා එයට යොදාගන්නා කාබන් ෆයිබර් පොත්ත (carbon fiber shell) මගින් ශක්තිය හා දෘඩතාවය සපයනවා.

මෙම චැසියට, පැයට කිලෝමීටර 350 ඉක්මවූ අධික වේගයකදී පවා සිදුවිය හැකි භයානකම අනතුරුවලින් රියදුරු ආරක්ෂා කිරීම සඳහා, 'සර්වයිවල් සෙල්' (survival cell) එකක්ද ඇතුලත් කිරීම අනිවාර්ය කර තිබෙනවා.

අනිවාර්ය FIA ආරක්ෂිත විශේෂාංග අතරට අණතුරකදී ගැලෙවෙන ටයර් හා වෙනත් දෘඩ කැබලි රියදුරාගේ හිසේ වැදීම නැවැත්වීමට සකසා ඇති හේලෝ (Halo) නම් ටයිටේනියම් ව්‍යුහයක් සහ අණතුරකදී හිසෙහි ගැස්සීම මගින් බෙල්ලට සිදුවිය හැකි හානි අවම කරන (Hand and Neck Support - HANS) පද්ධතිය ඇතුළත් වෙනවා.

ඊට අමතරව, ධාවකයන් ගිනි-ප්‍රතිරෝධී ධාවන ඇඳුමක් (fire resistant driver suit) ඇඳිය ​​යුතු අතර, රියදුරාගේ නාඩි, හද ගැස්ම, රුධිර පීඩනය නිරීක්ෂණය කරන සංවේදක සහිත Biosensor අත්වැසුම්  පැළඳිය යුතුයි. මෙම දත්ත telemetry ක්‍රමයට ධාවන පථයේ ඇති "පිට් වෝල්" (pit wall) නම් කණ්ඩායම් පාලන මධ්‍යස්ථානයට රථයේ දත්ත සම්ප්‍රේෂණ පද්ධතිය හරහා නිරන්තරයෙන් සම්ප්‍රේෂණය කරනවා.

Braking

F1 මෝටර් රථයක තිරිංග පද්ධතිය කාබන්-ෆයිබර් තිරිංග තැටි (carbon-fiber brake discs) සහ කාබන් ෆයිබර් තිරිංග පෑඩ් (carbon fiber brake pads) මගින් ක්‍රියාත්මක වෙනවා. මේවාට තත්පර 3කට අඩු කාලයකදී F1 රථයක වේගය 300 km/h සිට 100 km/h දක්වා වේගය අඩු කිරීමට හැකියාව තිබෙනවා. 

කෙසේ වෙතත් FIA Formula One රෙගුලාසි අනුව F1 රථයකට anti-lock breaking system (ABS) සවිකිරීම තහනම්. ඒ නිසා එකවර තිරිංග යෙදවීමේදී wheel lock වීමෙන් රථය පාලනයෙන් ගිලිහීයාමේ අවධානම තිබෙන අතර ඒ අනුව රියදුරන් ඉතාමත් සුපරික්ෂාකාරී ලෙස සිය අධිවේගී ධාවනය සිදුකල යුතුයි.

Aerodynamics of a F1 car

වායුගතික විද්‍යා උපක්‍රම හරහා F1 රථයක් අධික වේගයෙන් ගමන් කරද්දී මෝටර් රථයේ බර ඉක්මවන 'ඩවුන්ෆෝස්' (downforce) බලයක් ජනනය කරවනවා. ඒ අනුව රථය පොලොව බදාගැනීම වැඩි කරන අතර, රථයට ඉතා වේගයෙන් වංගු ගැනීමේ හැකියාව ලබා දෙනවා.

F1 මෝටර් රථයක භාවිත වන ප්‍රධාන වායුගතික තාක්ෂණයන් වන්නේ: 

1. ඉදිරිපස සහ පසුපස තටු (front and rear wings)
2. වායු විසරණ යාන්ත්‍රණ (air diffusers)
3. බාර්ජ්බෝඩ්ස් උපක්‍රමය (bargeboards)

මේ යාන්ත්‍රණ මගින් රථය පසුකර යන සුලං ධාරාව මගින් රථයේ වේගයට හා ඉන්ධන දහනයට සිදුවන බලපෑම් අවම කරමින් රියදුරාට හැකි තාක් වේගයෙන් ධාවනයේ යෙදීමටත්, සුළං ධාරා නිසා රථය පාලනයෙන් ගිලිහීමේ අවධානමත් අවම කරනවා.

F1 කණ්ඩායම්, ගුවන් යානා නිර්මාණකරුවන් භාවිතා කරන wind tunnels ඔවුන්ගේ මෝටර් රථයේ වායුගති විද්‍යාව පරීක්ෂා කිරීමට සහ සියුම්ව සකස් කිරීමට යොදා ගන්නවා. බොහෝ තරග කණ්ඩායම් වලට ඔවුන්ගේම wind tunnels හෝ වායුගතික පරීක්ෂණ සහ අනුකරණ පද්ධති (simulation systems) තිබෙනවා.

කෙසේවෙතත්, ධනවත් F1 කණ්ඩායම්වලට අසාධාරණ වාසි ලැබීම වැළැක්වීම සඳහා, FIA විසින් wind tunnels සහ අනෙකුත් වායුගතික පරීක්ෂණ සඳහා දැඩි සීමාවන් පනවා තිබෙනවා. මෙයට හේතුව මෙම ආකාරයේ පරීක්ෂණ ඉතා මිල අධික වීමයි. 

Redbull, Aston Martin හෝ Mercedes Petronas වැනි ධනවත් කණ්ඩායම් හා සසඳන විට කුඩා කණ්ඩායම් වලට ඒ සඳහා මුදල් සොයා ගැනීම අපහසු වන අතරම FIA රෙගුලාසි අනුව සෑම තරඟ කණ්ඩායමක්ම වියදම් සීමා නීතියකට (cost cap rule) යටත් කර තිබෙන්නේත් කුඩා කණ්ඩායම් වලට සිදුවිය හැකි අවාස අඩුකරමින් ෆෝමියුලා වන් ධාවන තරඟ වලින් උපයන ලාභ කණ්ඩායම් වල රියදුරන්ට හා දහස් ගණනක් අනෙකුත් සේවක සේවිකාවන්ට ලාභ බෙදී යාමට සැලැස්වීමේ උපක්‍රමයක් ලෙසයි.

DRS

F1 ධාවන මෝටර් රථයක ඇති Drag Reduction System (DRS) මඟින් කෙටි කාලයක් සඳහා විශාල වේගයක් ලබා ගැනීමට මෝටර් රථයට ඉඩ සලසයි. මෙය සිදු කරනුයේ, පසුපස තටු පියන (rear wing flaps) තාවකාලිකව විවෘත කිරීමෙන් වාත ප්‍රතිරෝධය අඩු කර, මෝටර් රථයේ වේගය ක්ෂණිකව වැඩිවන්නට ඉඩදීමෙන්.

කෙසේ වෙතත්, ධාවකයන්ට DRS යෙදිය හැක්කේ සෑම ධාවන පථයකම DRS Zones ලෙස සලකුණු කර ඇති කලාපවලදී පමණයි. ධාවන පථයේ තීව්‍රර වංගු නොමැති, කෙලින් පථය දිවෙන කලාප DRS කලාප ලෙස සටහන් කරනවා. ධාවකයන්, අධිවේගී ඉස්සර කිරීමක් සඳහා උපකාරයක් ලෙස DRS භාවිතා කරනවා.

කෙසේ වෙතත් DRS නොසැලකිලිමත්ව භාවිතා කිරීම රථයට මෙන්ම අනෙකුත් රථවලටද අනතුරුදායක විය විය හැක්කේ වේගය අධිකවී රථය පාලනයෙන් ගිලිහීයාමට ඉඩ ඇති බැවින්. එබැවින්, නිවැරදි DRS යෙදවීමක් සඳහා සුවිශේෂී ධාවන කුසලතාවක් සහ කණ්ඩායම් සම්බන්ධීකරණයක් අත්‍යාවශ්‍ය වෙනවා.