چگونه یک تونل قطار از کار افتاده به میدان آزمایش خودرو با فناوری پیشرفته تبدیل شد؟

به نظر می رسد چرخ های عقب من تعادل ندارند. احساس می کنم دست انداز روی سطح جاده وجود دارد، اما هیچ. من از میان تونل کتسبی می گذرم، یک تونل راه آهن سابق در حومه انگلستان که به یک میدان آزمایش تبدیل شده است که شبیه هیچ دیگری نیست. برای حدود 1.7 مایل جاده صاف تا 2 میلی متر است. جان پاتون، مدیر عامل پروژه های Catesby، روی صندلی جلو نشسته و این واقعیت را به من یادآوری می کند. لرزش خفیفی که احساس کردم: قطعاً از ماشین می آید.

تونل کتسبی ظاهراً یک تونل باد است، اما بر خلاف تونل های دیگر، یک تونل کار است (به استثنای یک استثناء قابل توجه). در تونل کتسبی، به جای عبور باد از روی مدل ایستا، هوا ساکن است، اما شما می توانید یک ماشین را با سرعت 100 مایل در ساعت برانید و یک دید واقعی از نحوه جریان هوا بر روی ماشین ارائه دهید. اما از زمانی که در سال 2021 افتتاح شد، ثابت شده است که بسیار بیشتر از یک مرکز آزمایش آیرودینامیکی است.

دین اسمیت

دین اسمیت

دین اسمیت

تا حدودی طعنه آمیز، این تونل متعلق به شرکت TotalSim است که متخصص در دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) است.

پاتون می‌گوید: «تقریباً همیشه این سؤال مطرح می‌شود: «چرا شبیه‌سازی دقیق نیست؟» “مردم برای موتورسواری در مسیر مسابقه قضاوت می شوند و برای کار خودرویی در جاده قضاوت می شوند. و وقتی همه چیز به طور موثر با هم مطابقت ندارد، شما برای اینکه چرا شبیه سازی شما جواب نداده است، بهانه های زیادی می آورید.”

همیشه تفاوتی بین شبیه سازی کامپیوتری و واقعیت وجود دارد، حتی اگر هر سال قدرت محاسباتی به طور پیوسته افزایش یابد.

پاتون می گوید: «شبیه سازی ها همیشه اشتباه هستند. اما شما فقط سعی می‌کنید بفهمید کدام قسمت‌ها اشتباه هستند و آیا به دلایلی است که از آن راضی هستید یا اینکه ماشین‌های واقعی اشتباه هستند.

تونل به بستن این شکاف کمک می کند.

TotalSim اولین شرکتی نیست که چنین چیزی را ساخته است. تقریبا 20 سال پیش، Chip Ganassi Racing یک تونل استفاده نشده پنسیلوانیا Turnpike در خارج از پیتسبورگ را به یک مرکز آزمایش آیرودینامیک تبدیل کرد. گاناسی که به سرعت تبدیل به یک افسانه شد، سال ها نسبت به وجود خود دلسرد ماند. تونل گاناسی که نمادی از اسراف در مسابقات بود، تقریباً غیرممکن به نظر می رسید، یک “مزیت غیرمنصفانه” کلاسیک که بدون شک به موفقیت تیم ایندی کار و نسکار کمک کرد.

گاناسی و بن بولبی، آیرودینامیک باسابقه تیم (همچنین با شهرت DeltaWing و نیسان GT-R LM Nismo) حق اختراع استفاده از تونل ها برای آزمایش خودرو را دارند. بولبی، که اسناد خانه شرکت ها را در مورد تونل کیتسبی جستجو می کرد، در واقع با این شرکت درگیر بود، البته برای مدت کوتاهی.

دین اسمیت

این راب لوئیس، مدیر عامل توتال سیم بود که برای اولین بار ایده ساخت چیزی مشابه در بریتانیا را مطرح کرد. پاتون می‌گوید سهامداران فکر می‌کردند که او “کاملاً دیوانه” است، اما او فهرستی از تونل‌های راه‌آهن بلااستفاده در انگلیس تهیه کرد و آن را به گروه ارائه کرد. کتسبی که توسط ویکتوریایی‌ها در سال 1897 ساخته شد، طولانی‌ترین تونل فهرست بود و تنها 25 دقیقه با ماشین تا دفتر مرکزی توتال سیم در براکلی فاصله داشت. (به طور تصادفی، در دره اتومبیلرانی انگلستان واقع شده است.)

پاتون به یاد می‌آورد: «هفته بعد او ما را برای پیاده‌روی در مزرعه کشاورز برد، زیرا تونل کاملاً متروکه بود و گوسفندانی در اطراف بودند. سپس روند طولانی خرید زمین و متقاعد کردن مالکان آغاز شد که بله، آنها می‌خواهند این تونل متروکه را به مکانی تبدیل کنند که ماشین‌های مسابقه بتوانند رفت و آمد کنند. کار تبدیل در سال 2020 آغاز شد و تونل در نوامبر 2021 افتتاح شد.

پاتون در مورد آزمایش آیرودینامیکی از نظر مصالحه بین تکرارپذیری و واقع گرایی صحبت می کند. در دنیای واقعی، می‌توانید به سرعت یک خودروی واقعی را با لاستیک‌های واقعی آزمایش کنید، اما بیرون بودن، متغیرهای زیادی را معرفی می‌کند که تکرارپذیری واقعی را اساسا غیرممکن می‌کند. یک تونل باد امکان تکرارپذیری زیادی را فراهم می‌کند، اما بازنمایی عالی از واقعیت نیست.

پاتون می‌گوید: «چیزهایی مانند تسمه فولادی که زیر لاستیک قرار می‌گیرد، احتمالا دمای لاستیک‌ها اشتباه است، ترمزها احتمالا داغ نیستند، موتور داغ نیست، بنابراین گرادیان حرارتی شما کمی پایین است. او همچنین خاطرنشان می‌کند که در یک تونل باد در مقیاس کامل، باید ماشین را ببندید و این اثرات منفی دارد.

Paton می‌گوید: «تونل Catesby کمی متفاوت با این موضوع برخورد می‌کند.

دین اسمیت

این واقعیت که تونل در زیر زمین مدفون است به این معنی است که دما در تمام طول سال بین 50 تا 51 درجه فارنهایت باقی می ماند. و با دو میز گردان کنترل از راه دور در هر انتها، رفت و آمد برای مدت طولانی آسان است. در تئوری، شما می توانید در هر زمانی از روز تست کنید، اما ممکن است نیازی به این کار نداشته باشید. با آزمایش سنتی هوا، ممکن است لازم باشد 10 تکرار یک آزمایش را برای اطمینان از چیزی شبیه به دقت آماری انجام دهید. در Catesby، فقط یک سفر رفت و برگشت کافی است. به این ترتیب می توانید در زمان صرفه جویی کنید و از آن زمان برای آزمایش چیزهای دیگر استفاده کنید.

TotalSim یکی از زیرمجموعه های تیم سابق هوندا فرمول 1 است که بعدها به تیم مرسدس-ای ام جی تبدیل شد. بنابراین، این شرکت به شدت به ورزش موتوری متعهد است. با این حال، این تونل در توسعه اتومبیل های جاده ای بسیار مفید است. آیرودینامیک همیشه برای خودروهای جاده‌ای مهم بوده است، به‌ویژه در دوران EV که باید بازده را به هر کجا که می‌توان یافت، افزایش داد.

تست ساحلی بخش بزرگی از تجارت Catesby است. در اینجا، شما یک ماشین را تا یک سرعت خاص رانندگی می کنید، آن را در حالت خنثی قرار می دهید و ببینید چقدر طول می کشد تا ماشین کم شود. این به شما کمک می کند تا ضریب اصطکاک و مقاومت غلتشی را تعیین کنید. دولت‌ها در سراسر جهان به چنین آزمایش‌هایی نیاز دارند تا خودروهای جاده‌ای را تایید کنند. در ایالات متحده، مطالعه ساحلی توسط خودروسازان به عنوان بخشی از تست های مصرف سوخت EPA استفاده می شود.

اما چیزی بیش از آزمایش آیرودینامیکی در Catesby وجود دارد.

پاتون می‌گوید: «به‌عنوان متخصصان آیرودینامیک، ما انتظار داشتیم 90 درصد کار تحقیق و توسعه آیرودینامیک باشد، اما من فکر می‌کنم که این به طور فزاینده‌ای به نان و کره تبدیل نمی‌شود. “قوانینی وجود دارد، افرادی هستند که چراغ‌های جلو را آزمایش می‌کنند، افرادی هستند که آکوستیک را آزمایش می‌کنند، افرادی هستند که آلودگی را آزمایش می‌کنند، افرادی هستند که ارتباطات خودرو را آزمایش می‌کنند… این یک طیف کامل از چیزها است.”

حقیقت این است که این تونل زیرزمینی انواع امکانات را ارائه می دهد. ظاهراً یکی از مهندسان خودرو تقریباً گریه می‌کرد زیرا سطح صاف و طولانی آن باعث می‌شد لرزشی در میل محرک احساس کند که در هیچ جای دیگری خود را نشان نداد. و نشان می داد که چرخ هایم کمی لیز می خورد.

دین اسمیت

من در یک روز آرام از کیتسبی بازدید کردم. این یکی از آن موقعیت‌های کلاسیک «اگر نمی‌دانی» بود که از جاده اصلی بسیار دور است و هیچ سرنخی از وجود آن وجود ندارد، حتی اگر از روی آن رانندگی کنید. شما نمی توانید صدای ماشین ها را از بیرون بشنوید، حتی دیوانه ترین ماشین های مسابقه ای. TotalSim اخیراً یک ساختمان جدید به نام Catesby Projects افتتاح کرده است، اما حتی آن نیز طوری طراحی شده بود که قدیمی به نظر برسد. پاتون می‌گوید که از یک ایستگاه راه‌آهن در براکلی، روبروی مقر سابق توتال سیم الهام گرفته شده است.

در داخل، ساختمان جدید شبیه یک دفتر راه اندازی است. مدرن، روشن، با تعداد زیادی شیشه. تونل کاملا متفاوت است. درست در خارج از دهانه تونل، وارد ساختمان بزرگی می شوید که دارای محوطه ای برای قرار دادن وسایل نقلیه و تجهیزات است. یک نوع تریلر اداری ساختمانی نیز به اتاق کنترل تبدیل شده است.

این تونل تقریباً مستقل از TotalSim عمل می کند و یک تیم عملیاتی کوچک و پرسنل امنیتی در محل برای آزمایش با سرعت بالا در محل کار می کند. این امر حریم خصوصی مشتریان را تضمین می کند (اگرچه بسیاری از مشتریان Catesby کار خود را در تونل عمومی کرده اند). پاتون نمی خواهد بداند چه کسی آنجاست و چه می کند. تمام آن چیزی که در اختیار دارد داده های ایستگاه های هواشناسی است که خیلی مهم نیست زیرا دما به سختی تغییر می کند.

دین اسمیت

درب گاراژ باز می شود تا خود تونل نمایان شود. این همان چیزی است که از یک تونل قطار که مدت‌ها مورد استفاده قرار نمی‌گرفت، انتظار دارید. سرد، تاریک و مرطوب – اگرچه کتسبی در تلاش است تا رطوبت را کاهش دهد – هنوز یک دره تا حدودی وهم انگیز وجود دارد. شما نمی توانید انتهای دیگر را ببینید و سطح جاده کاملا صاف و هموار است. بدون تیم ایمنی، ما محدود به رانندگی با سرعت 30 مایل در ساعت هستیم، که واقعاً باعث می شود از مدت زمان آن قدردانی کنید. با سرعت متوسط ​​30 مایل در ساعت، کمی بیش از سه دقیقه طول می کشد تا به پایان برسد. علائم ترمز برای کسانی که خیلی سریع تر حرکت می کنند وجود دارد.

بر روی دیوارها برچسب های ریزی وجود دارد که روی آنها اهداف نوشته شده و یک سیستم دوربین پرسرعت که سرعت را اندازه گیری می کند. (هیچ اتصال GPS تا این اندازه در زیر زمین وجود ندارد.) همچنین خانه های پرنده کوچکی برای خفاش هایی وجود دارد که کتسبی را خانه می نامند.

این خفاش ها TotalSim را آزار می دهند. یک گونه حفاظت شده در انگلستان، آنها یک “هتل خفاش” برای آنها در انتهای تونل ساختند، اما خفاش ها تصمیم گرفتند که سمت نزدیک را بیشتر دوست دارند، بنابراین خانه های پرندگان تخته سه لا ساختند. این یک استعاره مناسب برای چالش تبدیل Catesby به یک مرکز آزمایش خودرو است.

پاتون می‌گوید: «هیچ‌کس تا به حال جاده‌ای به این راستی نگذاشته است. «هیچ کس سعی نکرد قطره چکه را در تونل راه آهن ویکتوریایی به طول 2.7 کیلومتر بپوشاند یا متوقف کند. روشنایی، می دانید، 2.7 کیلومتر است و فقط در یک انتهای آن برق وجود دارد. بله. چگونه این را رفع کنیم؟ بعدی یک دستگاه رطوبت گیر است. اینها همه چیزهایی در مقیاس گسترده هستند. چگونه می توان یک بخش 42 متری را برای 2.7 کیلومتر رطوبت زدایی کرد؟ “این یک چالش بزرگ است.”

دین اسمیت

اما امکانات به ظاهر بی پایان ارزش سختی ها را دارند. اخیراً یک تیم مسابقه ای وارد شده و میزان تأثیر تغییرات جزئی در انگشت عقب را بر مقاومت غلتشی و کشش آیرودینامیکی اندازه گیری کرده است. به طور معمول شما باید این را در خارج و در یک تونل باد آزمایش کنید. پاتون این واقعیت را پنهان نمی کند که تست ها در Catesby گران تر از گزینه های جایگزین هستند، اما شما می توانید کارهایی را در آنجا انجام دهید که در هیچ جای دیگری نمی توانید انجام دهید.

پاتون می‌گوید Catesby و TotalSim در تجارت سود حاشیه‌ای هستند. ساخت و راه اندازی این تأسیسات فقط برای تعقیب یک دهم درصد کار بسیار زیادی به نظر می رسد، اما این تجارت خودرو در هر دو بخش اتومبیل های جاده ای و اتومبیل های مسابقه ای است. فقط نگاه کنید که چیپ گاناسی در 20 سالی که تونل خود را حک می کند، چند قهرمانی در ایندی کار برده است.

در پایان، این فقط ابزار دیگری در زرادخانه مهندسان است. پاتون می گوید: “ما یک شرکت شبیه سازی هستیم، پس چرا باید بیرون برویم و یک مرکز آزمایشی بسازیم؟ زیرا دلایلی وجود دارد که می خواهید از هر دو استفاده کنید. یکی سریع و آسان برای تکرار است، و دیگری پاسخ واقعی است. “