فورمولا ستيودنت هي مسابقة طلابية دولية للتصميم تشارك فيها فرق جامعية من جميع أنحاء العالم لتطوير وبناء وتقديم وتشغيل سيارات سباق الفورمولا الخاصة بهم. ويُعد فريق ELBFLORACE لطلبة الفورمولا في جامعة دريسدن التقنية أحد هذه الفرق. تأسس الفريق كجمعية مسجلة في عام 2006، ويشارك حوالي 80 طالباً في المشروع سنوياً، وهم يقومون بالفعل ببناء سيارتهم رقم 18 في موسم 2025/26. وسوف تسير هذه السيارة كهربائياً بالكامل حول حلبات السباق في أوروبا. وفي مقارنة عالمية، وضعهم أداؤهم ضمن أفضل 10% من المتسابقين لسنوات. كان من المستحيل تحقيق هذه النتائج بدون دعم الجامعة والجهات الراعية في الصناعة، بما في ذلك شركة ACE.

تزن السيارة من الموسم السابق، EFR17ed05، المعروفة أيضاً باسم "ZoE"، حوالي 168 كجم فقط وتسارعت من الثبات إلى 100 كم/ساعة في أقل من 2.3 ثانية في صيف 2025 بأربعة محركات محورية للعجلات مبردة بالماء بقوة 35 كيلوواط لكل منها، ومحركات عاكسة تم تطويرها داخلياً وهيكل أحادي مصنوع من البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP). للتحكم في سرعة سيارة السباق، يتوفر للسائق دواسة تسارع ودواسة فرامل تحت تصرفه. بالإضافة إلى ذلك، يتم دعم القيادة من خلال العديد من أدوات التحكم المطورة ذاتياً والتي، على سبيل المثال، تراقب انزلاق الإطارات أو تسمح بمزيد من المرونة في الانعطاف من خلال توجيه عزم الدوران.

تصميم الدواسة ونوابض الغاز لتلبية المتطلبات الخاصة

مقارنةً بسيارة الركاب القياسية، يتم توصيل الدواسات بالسيارة بطريقة مختلفة تماماً، كما أن الدواسات لها حركة مختلفة للدواسة وتفي أيضاً بمتطلبات أعلى من أجل تزويد السائق بتجربة قيادة مناسبة. على سبيل المثال، يجب مراعاة الاهتزازات الأكبر والاستجابة الديناميكية للسيارة وأقل قدر ممكن من الإرهاق البدني للسائق. يتم تركيب كلتا الدواستين على عربات خاصة بهما بحيث يمكن ضبط وضعيتهما على النحو الأمثل للسائقين المتغيرين.

ولتسريع سيارة السباق، يكون لدى السائق دواسة مصنوعة من البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP)، وهي مثبتة على مزلجة مطبوعة ثلاثية الأبعاد، مصنوعة أيضاً من البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP)، للحركة على قضبان أنبوبية من البلاستيك المقوى بألياف الكربون. وتوجد نقطة ارتكاز الدواسة عند كعب السائق على شكل مسمار مخدر مغناطيسياً. يتم تحديد دوران الدواسة وبالتالي دوران البرغي بشكل زائد عن طريق مستشعرين من مستشعرات هول مصممين بشكل مختلف. يعمل نوابض ضغط الغاز الصناعي المتوازيان على تثبيت حركة الدواسة وتزويد الراكب بمقاومة ميكانيكية إضافية لتجربة الركوب. يمكن تكييف هذه المقاومة مع ملاحظات السائق. تُعد شركة ACE Stoßdämpfer GmbH داعمًا رئيسيًا في هذا المجال من تصميم سيارات السباق، حيث قامت برعاية ELBFLORACE e.V. لعدة سنوات بنوابض الغاز الصناعية GS-10-20-AD-100N و GS-12-20-AD-100N. ودائماً ما يكون التواصل مع الشركة غير معقد ولطيف ومليء بالمعلومات القيمة التي يشعر الفريق بالامتنان الشديد لها.

عناصر ماكينة مدمجة وخفيفة الوزن لتحقيق التكامل الأمثل

نظراً للوائح فورمولا ستيودنت ومتطلبات السلامة المرتبطة بها، فإن حرية تصميم دواسة المكابح محدودة. وبناءً على ذلك، فإن الدواسة والعربة والقضيب مصنوعة من سبيكة الألومنيوم EN-AW-7075، وموجهات القدم فقط مصنوعة من البلاستيك المقوى بألياف الكربون. عندما يتم الضغط على دواسة الفرامل، يتم تشغيل مستشعر قوة الحجاب الحاجز المثبت في سلسلة حتى القوة المحددة بواسطة نابض ضغط الغاز الفردي. يتم كبح سيارة السباق واستعادة الطاقة عبر إشارة الخرج من خلية الحمل واستعادة المحركات الكهربائية الأربعة. لا يتم بدء الكبح الميكانيكي إلا عبر أسطوانتي المكابح الرئيسية لدائرتي المكابح الأمامية والخلفية عندما يتم تجاوز قوة الانقطاع ويتحرك نابض ضغط الغاز بشكل كبير نتيجة لذلك.

وعلى وجه الخصوص، تبرر قوة الإدخال المحددة عند تمديد قضيب المكبس والمسافة الضئيلة حتى الوصول إلى ذلك استخدام نوابض الغاز لفريق طلاب الفورمولا ELBFLORACE. ويضمن ذلك أن عملية الكبح الميكانيكية وفقدان الطاقة المصاحب لها لا تبدأ إلا عند ضغط الدواسة المصمم. وبالإضافة إلى ELBFLORACE، يمكن العثور على الدعامات الغازية في سيارات طلاب الفورمولا للعديد من الفرق الأخرى. تستفيد جميعها من حقيقة أن النوابض الغازية مدمجة وخفيفة الوزن مقارنة بأنواع النوابض الأخرى. وهذا ما يسمح باستخدامها في الواجهة الأمامية الضيقة لسيارات الفورمولا لرياضة السيارات.

وبفضل ضغط الغاز القابل للتعديل بشكل فردي عن طريق صمام تعبئة واستبدال النابض بأكمله ببساطة، فإن ELBFLORACE مرنة عندما يتعلق الأمر بتعديل الدواسات. أبعاد النابض الغازي مستقلة عن قوة التمديد والسحب في نطاق التطبيق. إن نوابض الغاز من شركة ACE Stoßdämpfer GmbH لا تحتاج إلى صيانة ويتجاوز عمرها الافتراضي فترة الخدمة بكثير فترة موسم واحد، حتى مع الاستخدام المكثف.

نوابض غازية مصنوعة من مواد خفيفة الوزن في المستقبل؟

باختصار، يُظهر فريق ELBFLORACE Formula Student Team TU Dresden e.V. كيف يمكن للتكنولوجيا المبتكرة وعمليات التطوير المستهدفة تحقيق أفضل أداء في بيئة طلابية. وبفضل وجود فريق متحمس للغاية واستخدام أحدث المواد والتقنيات، يتم تطوير سيارات كل عام تضع معايير من حيث البنية خفيفة الوزن وتكنولوجيا القيادة وهندسة التحكم. لا يقتصر الجمع بين المعرفة النظرية والتطبيق العملي على إعداد الطلاب على النحو الأمثل لمستقبلهم المهني فحسب، بل يعزز أيضاً التقدم التكنولوجي في مجال رياضة السيارات الكهربائية وذاتية القيادة.

من أجل تحسين البناء خفيف الوزن بشكل أكبر، سيكون من المرغوب فيه أن تشارك ELBFLORACE e.V. في تطوير نوابض الغاز المصنوعة من مواد خفيفة الوزن وتنفيذها في المركبات في المستقبل. يؤكد الدعم المستمر والتعاون الوثيق مع الشركاء الصناعيين مثل شركة ACE على أهمية المشروع بالنسبة للتعليم وروح الابتكار في الجامعات في جميع أنحاء العالم.