إطارات الرالي: البقاء في الظروف الصعبة

الهندسة والأداء لإطارات الرالي في الظروف القاسية

كيف تتحمل إطارات الرالي أقسى الظروف البيئية

تتحمل إطارات الرالي قوى شديدة - من تأثيرات الطرق الوعرة الحادة إلى الاحتكاك الم abrasive للأسفلت. يعتمد بقاؤها على أربعة تعديلات رئيسية:

• مركبات مطاطية متعددة الكثافة تمنع التمزق مع الحفاظ على المرونة
• أحزمة نايلون معززة لح deflection الحطام وتقليل الثقوب
• كتل نمط السير الاتجاهي التي تقوم بتنظيف الوحل ذاتيًا أثناء الدخول في الأسطح المفككة
• صلابة جدار الجانب التدريجية لاستيعاب الصدمات دون التأثير على ردود الفعل أثناء المنعطفات

مبادئ الهندسة الأساسية وراء المتانة القصوى

عندما يتعلق الأمر بصنع إطارات لسباقات الرالي، فإن على الشركات المصنعة الموازنة بدقة بين متطلبات مختلفة. وفقًا لتقرير الاتحاد الدولي للسيارات (FIA) من العام الماضي، فإن مركبات المطاط الحديثة ذات المحتوى العالي من السيليكا تُفقد الحرارة أسرع بنسبة 23% مقارنة بالإطارات العادية المستخدمة في الرالي. وهو أمر مثير للإعجاب حقًا إذا أخذنا في الاعتبار أن هذه الإطارات ما زالت بحاجة إلى الحفاظ على مرونتها حتى في درجات الحرارة التي تنخفض دون نقطة التجمد، حيث تعمل بشكل جيد حتى حوالي 14 درجة فهرنهايت. تحت كل ذلك المطاط، توجد أحزمة فولاذية متشابكة خاصة تمنح قوة إضافية أثناء تلك القفزات عالية السرعة التي يواجهها السائقون على الطرق الجبلية. وقد ساهمت هذه التحسينات حقًا في إحداث فرق، حيث خفضت من حالات فشل الإطارات في منتصف سباقات WRC بنسبة تصل إلى 18%. بالنسبة للفِرق التي تنافس في هذا المستوى، فإن كل ميزة صغيرة تُحدث فرقًا.

دراسة حالة: أداء الإطارات في رالي مونت كارلو 2023

ما حدث في الرالي كان مثيرًا للاهتمام حقًا. وضعت الحلبة كل شيء على الإطارات بما في ذلك أسطح الأسفلت الجافة، والأقسام المغطاة بالجليد الأسود، والكثبان الثلجية الكبيرة على الجوانب. الأطقم التي استخدمت تلك المسارات الهجينة الخاصة أدت بشكل أفضل بشكل عام. كانت هذه المسارات تحتوي على خلطات مطاطية مختلفة بالإضافة إلى شقوق تباينت أعمقها عبر السطح. وعلى تلك الأجزاء الصعبة من المسار، فقد حققت مكاسب بلغت نحو ثانيتين لكل كيلومتر مقارنة بالإطارات العادية. إن استعراض كل البيانات التي تم جمعها بعد الحدث يُظهر شيئًا مثيرًا أيضًا. حتى عندما تذبذبت درجات الحرارة بين 28 درجة فهرنهايت و55 درجة فهرنهايت (أي ما يعادل تقريبًا -2 مئوية إلى 13 مئوية)، فقد ظلت هذه الإطارات تحتفظ بنحو 91% من قوتها القصوى المفترضة في الظروف المثالية.

التطورات في مقاومة الحرارة والبرودة لإطارات الرالي

تُستخدم أحدث مواد التغير الطوري داخل نواة الإطارات للحفاظ على برودة الداخل، مما يمنع مركبات المطاط من التحلل عندما تدور الإطارات بسرعات عالية لفترات طويلة. وقد اختبر أحد كبرى شركات تصنيع الإطارات مؤخراً نموذجاً أولياً جديداً لها، ووجد أن الإطار حافظ على أداء ثابت عبر 12 مرحلة تتابعية على الطرق الوعرة حتى عندما بلغت درجات الحرارة 97 درجة فهرنهايت في عام 2023. وقد خضع هذه الإطارات لاختبارات قاسية جداً من قبل فرق الرالي، وجاءت النتائج مُرضية بتحقيق تحسناً بنسبة 15 في المئة في التحكم بالحرارة مقارنة بالإطارات الأقدم. وبالنسبة لأي شخص يفهم في سباقات السيارات، فإن هذا النوع من التحسين قد يكون الفارق بين الفوز والخسارة.

مطابقة اختيار الإطارات لظروف الطقس غير المتوقعة

تستخدم الفرق الحديثة في الرالي نماذج تنبؤية تعتمد على الذكاء الاصطناعي تُحلل البيانات التالية بشكل متزامن:

تسمح القياسات عن بُعد في الوقت الفعلي للفِرَق بتبديل المركبات بين الأسطح الناعمة والمتوسطة والصلبة خلال الحدث، وقدرةٌ أدت إلى تقليل العقوبات الزمنية بنسبة 43% خلال موسم 2023 من راليات الطقس المتغير في WRC.

اختيار إطارات الرالي حسب نوع السطح: الإسفلت، والرمال، والثلج، والجليد

أنماط الأسنان وتحسين الجر على مختلف الأسطح

تم تصميم نتوءات الإطارات المستخدمة في راليات السباقات خصيصًا لأنواع مختلفة من الأسطح لتوفير قوة جر أفضل للسائقين والحفاظ على الاستقرار أثناء السباق. فيما يتعلق بالطرق المغطاة بالحصى، تكون نتوءات هذه الإطارات عميقة جدًا ومُرتّبة بأسلوب متداخل. فهي تنفذ داخل الحصى والتراب وتطرد الجُسيمات العالقة لتبقى الإطارات على اتصال جيد بالسطح. أما على الطرق المعبّدة مثل الطرق الإسفلتية، فإن التصميم يتغير تمامًا. تصبح النتوءات أكثر ضغطًا ومسطحة، مما يسمح للإطار بالالتصاق بشكل أفضل بسطح الطريق. ويجعل هذا المنعطفات أكثر حدة وتحكمًا حتى عند السرعات العالية. وفي الظروف الشتوية الصعبة على الجليد والثلج، يصمّع المصنعون نتوءات اتجاهية على شكل أسهم. تساعد هذه النتوءات في دفع الثلج بعيدًا عن أسفل الإطار أثناء تقدّمه، مما يعني تقليل الانزلاق الجانبي عندما يحتاج السائق إلى تنفيذ دوران مفاجئ.

مركبات المطاط: توافق كيمياء الإطارات مع نوع السطح ودرجة الحرارة

عند صناعة الإطارات، يخلط المصنعون أنواعًا مختلفة من المطاط للتوصل إلى التوازن المناسب بين المرونة واستمرارية العمر الافتراضي تحت ظروف طقس متنوعة. تعمل الخلطات الأطرى بشكل أفضل عندما تنخفض درجات الحرارة كثيرًا، مثل حوالي ناقص 20 درجة مئوية وحتى نحو 10 درجات مئوية، حيث تمنع جمود الإطارات على الجليد. أما في الأيام الأكثر دفئًا، التي تتراوح فيها الحرارة عادة بين 10 و30 درجة مئوية، فيُستخدم مطاط أقسى لكي لا تذوب الإطارات على الطرق الحصوية الساخنة بعد التعرض لأشعة الشمس طوال اليوم. تحتوي تركيبات الإطارات الشتوية الخاصة فعليًا على كمية من السيليكا التي تساعد في منعها من التصلب التام في درجات الحرارة المتجمدة. ووفقًا لدراسة حديثة نُشرت في تقرير مواد رياضة السيارات (Motorsport Materials Report) العام الماضي، فإن هذه المركبات الشتوية الخاصة توفر للسائقين تحسنًا بنسبة 18 بالمئة في قوة الجر مقارنة بالإطارات الصيفية العادية في ظروف الثلج والجليد.

مجموعة إطارات الرالي من بيريللي لأنواع الأسفلت والحصى والثلج والجليد

لقد أصبحت الشركات المصنعة الكبرى تأخذ إطارات الطرق الوعرة على محمل الجد في الآونة الأخيرة. خذ على سبيل المثال نموذجهم K4 الذي يُعد من الصلابة المتوسطة، أو KM6 المصمم خصيصًا لظروف الطين. تأتي هذه الإطارات بحماية للجوانب تبلغ عمقها 2.5 مرة أكثر من التصاميم العادية الموجودة في السوق اليوم. وفيما يتعلق بسباقات الطرق الممهدة، فقد طورت خطًا خاصًا يحمل اسم S7 مصنوع من مادة هجينة خاصة. وقد أفاد السائقون بأن هذه الإطارات تُبلى بمعدل أبطأ بنسبة 32٪ تقريبًا عند القيادة بسرعات عالية على الطرق الإسفلتية. ولا ننسى أيضًا سباقات الرالي الشتوية. فمجموعة إطارات Ice تحتوي على ما لا يقل عن 190 مسمارًا قابلًا للسحب مدمجًا في كل إطار. مما يمنحها تمسكًا أفضل بنسبة 40٪ على الأسطح الجليدية مقارنة بتلك الخيارات القديمة ذات المسامير الثابتة التي لا تزال موجودة.

Hankook Dynapro R213: التكنولوجيا والتكيف مع السطح

قام مصنع مختلف لإطارات السيارات بتطوير إطارات الرالي المميزة لديهم باستخدام ما يسمى بالهندسة المتغيرة لتربة الإطارات. تم تصميم الشقوق الدقيقة في هذه الإطارات باستخدام نماذج حاسوبية بحيث تتغير شكلها حسب الظروف. تصبح أوسع عند القيادة على الثلج، مما يساعد على زيادة التماسك مع سطح الطريق، ثم تنكمش عند القيادة على الطرق الوعرة لتمنع تعلق الحصى داخلها. وبحسب أحدث الاختبارات، يمكن للسائقين توقع قوة توقف تزيد بنسبة 22٪ على الأسطح الرطبة مقارنة بالإصدارات السابقة من نفس الإطارات. كما تجدر الإشارة إلى ميزة أخرى مفيدة وهي أن الكتل السداسية الشكل في المنتصف تقلل من الاهتزازات أثناء مراحل القيادة على الطرق الوعرة بنسبة تصل إلى 15٪ وفقًا لما ذكرته مجلة Rally Engineering Quarterly في العام الماضي.

تصميم التربة ومتانتها للتعامل مع الطرق الوعرة والطينية والرطبة

الميزات الأساسية للتربة الخاصة بالطرق الوعرة والتربة الطينية

تتطلب الإطارات المُصممة لسباقات الطرق الوعرة مثل الراليات ذات الطرق المغبرة أو الوعرة تلك الكتل الكبيرة والمُشبعة من التربة التي تكون متباعدة بشكل دقيق لتتمكن من الإمساك الجيد بالأرض الزلقة. عادةً ما تكون الأخاديد بين هذه الكتل بعمق يتراوح بين 6 إلى 8 مم، مما يساعد على منع تعلق الحصى فيها، مع الحفاظ على استقرار جانبي كافٍ عند الانزلاق في المنعطفات. لقد بدأ معظم العلامات التجارية الرائدة مؤخرًا بدمج أضلاع مُتعرجة في تصميماتها. وهذا يساعد في تقليل ذلك الاهتزاز المزعج في التربة الذي يحدث أثناء السرعة، وهو أمر يكرهه سائقو الراليات لأنه يؤدي إلى تآكل الإطارات بسرعة كبيرة على تلك الأقسام التقنية الصعبة حيث يعد كل ثانية مهمة.

تصميمات التربة ذاتية التنظيف لتفريغ أفضل للطين

تستخدم إطارات الرالي المخصصة للطين مآخذ على شكل قوس وحوائط قنوات مائلة لطرد 80% من الحطام العالق خلال 2-3 دورات للإطار. تُحافظ هذه القدرة على التنظيف الذاتي على 92% من قوة الجر الأصلية في الطين مقارنة بالتصاميم غير المُحسَّنة. بالإضافة إلى ذلك، تحسّن الشبكة المائلة من الأخاديد داخل كتل المداس من قوة الإطباق من خلال الانحناء لتتناسب مع التضاريس غير المستوية.

مقاومة التزلج المائي وقوة الإطباق في الظروف الرطبة والثلجية

تستخدم إطارات الرالي في الأجواء الماطرة أخاديدًا محيطية مع قنوات جانبية بزاوية 45 درجة لطرد 12 لترًا من الماء في الثانية عند سرعة 80 كم/ساعة. تزيد التخفيضات ذات الكثافة المتعددة (4-6 خناديد لكل بوصة مربعة) من حواف الإطباق دون التأثير على صلابة الكتل، مما يقلل من خطر التزلج المائي بنسبة 40% في المياه الراكدة.

إدارة اهتراء الإطارات وطول عمرها في مراحل الزلط التقنية

تزيد الأغطية المصنوعة من النايلون المقوى والأسطبات ذات المركبات المزدوجة من عمر الإطارات الوعرة بنسبة 35٪ على الأسطح الخشنة. ووجدت دراسة abrasion لعام 2023 أن الإطارات التي تحتوي على مطاطيات متغيرة في الصلابة (65 Shore A في المركز / 55 Shore A في الأكتاف) تقلل البلى غير المنتظم بنسبة 28٪ أثناء الأحمال المستمرة في المنعطفات.

تعظيم القبض على الثلج والجليد: المسامير، المركبات، والاستقرار

إطارات الرالي المُسَمَّرة مقابل غير المُسَمَّرة في ظروف الجليد

عندما يتعلق الأمر بحلبات الرالي المجمدة، يجب على الفرق الاختيار بين الإطارات المسننة والإطارات العادية. يتم تجهيز الإطارات المسننة بمسامير معدنية تُثبت في مداساتها لزيادة القدرة على التماسك مع الجليد. تشير بعض الاختبارات إلى أن هذه الإطارات توفر قبضًا يزيد بنسبة 50% مقارنة بالإطارات العادية، وهو فرق كبير عند السباق على الطرق المجمدة. ولكن هناك عيب أيضًا. لا تؤدي الإطارات ذات المسامير أداءً جيدًا عندما تحتوي الحلبة على أقسام من الجليد والزلط أو الأسفلت. علاوة على ذلك، تحظر العديد من المناطق استخدامها لأنها تتسبب في تآكل الطرق بمرور الوقت. هذا يجعل الإطارات غير المسننة خيارًا آخر. صُمّمت هذه الإطارات بشرائط دقيقة وأنماط خاصة في المداس لمساعدتها على الحفاظ على تماسكها مع مختلف الأسطح. وعلى الرغم من أنها ليست لزجة بنفس درجة الإطارات المسننة، إلا أنها تعمل بشكل معقول على مختلف أنواع الظروف الجليدية دون التسبب في تلف الطرق العامة.

مركبات المطاط اللينة لتحسين التماسك على الثلج

تُصنع إطارات الرالي هذه الأيام من مطاط خاص مخلوط بسليكا، مما يحافظ على مرونتها حتى في درجات الحرارة التي تنخفض دون 20 درجة مئوية (وهي حوالي 4 درجات فهرنهايت تحت الصفر). تساعد هذه المرونة الإطارات على التماسك بالثلج بشكل أفضل من الإطارات الشتوية العادية. كما يتكيف المركب مع التضاريس الوعرة ولا يصبح هشًا في الظروف المتجمدة. أظهرت بعض الاختبارات الحديثة أن هذه الإطارات المتطورة يمكن أن تقلل مسافات التوقف بنسبة تصل إلى 35 بالمئة على الطرق المغطاة بالثلج المضغوط مقارنةً بالإطارات الشتوية القياسية. يعمل مهندسو الإطارات بجد لتحديد المزيج المناسب بين النعومة الكافية للحصول على قوة جر جيدة والصلابة الكافية لجعل الإطار متينًا. وقد توصلوا إلى تصميمات نمط سطح معقدة تساعد على دفع الوحل الثلجي وتحventing الانزلاق المائي الخطر خلال السباقات.

الحفاظ على متانة الإطارات في درجات الحرارة دون الصفرية

عندما تبقى الإطارات في درجات حرارة متجمدة لفترة طويلة جداً، تبدأ في التآكل بشكل أسرع وتصبح أكثر عرضة لتشكيل الشقوق. شركات الإطارات الكبرى تعمل على حلول، مع ذلك، وتخلط في مواد خاصة مقاومة للبرد جنبا إلى جنب مع جدران جانبية أقوى وحماية إضافية ضد الثقب. ووفقاً للبحث المنشور العام الماضي، حافظت إطارات الرالي المصنوعة بهذه التحسينات على حوالي 90% من مرونتها حتى بعد قضاء 12 ساعة كاملة في درجة حرارة 25 درجة مئوية سالب (أي حوالي -13 درجة فهرنهايت) ، في حين أن الإطارات الشتوية العادية هذه الأنواع من التعديلات الهندسية تحدث فرقًا كبيرًا عندما يحتاج السائقون إلى قبضة ثابتة على مساحات طويلة من الطرق المتجمدة دون أن تفقد إطاراتهم كل فعاليتها.

الضغط الأمثل في الإطارات والبناء لتحمل المداومة

تعديلات ضغط الإطارات في الوقت الحقيقي للتكيف مع التضاريس

في سباقات الرالي، الفريقات دائماً تغير ضغط الإطارات اعتماداً على نوع السطح الذي يواجهونه. عندما تصبح الأمور صخرية وحصينية، الذهاب مع ضغوط أقل حول 20 إلى ربما 24 psi يساعد حقا في زيادة الجر لأنه يجعل الإطارات تنتشر أكثر على الأرض. لكن عندما يصلون إلى تلك المقاطع السهلة من الطريق المكشوف، السائقون عادة ما يضخون إطاراتهم إلى حوالي 28 أو حتى 32 psi حتى لا ينحني الجانبان كثيراً عند السرعات العالية. في هذه الأيام، تأتي العديد من السيارات مجهزة بأنظمة ذكية تقرأ ما يحدث تحت العجلات وتقترح تعديلات الضغط بينما هي في منتصف المرحلة. الهدف هو دائماً إيجاد نقطة الحلوة بين وجود ما يكفي من الالتصاق والتأكد من أن الإطارات تستمر طوال السباق دون أن تنفجر

موازنة الالتزام والارتداء من خلال التضخم الدقيق

يسرع التضخم الزائد من ارتداء مسار العمل في الوسط ويقلل من امتصاص الصدمات على التضاريس الصخرية ، في حين أن التضخم المنخفض يسبب ضرر الجدران الجانبية. تقوم الفرق بتحليل أنماط الارتداء لتحديد الضغط المناطق الحلوة التي تعظيم أوقات المرحلة. على سبيل المثال ، وجدت دراسة FIA لعام 2023 انخفاضًا بنسبة 12٪ في فصل مسار العمل عندما ظلت الضغوط داخل 2 PSI من الأهداف الخاصة بالظروف.

بناء الجدران الجانبية المعززة والإطارات المقاومة للثقب

الأحزمة النايلونية متعددة الطبقات والمعادن المطاطية عالية الكثافة تقوي الجدران الجانبية ضد الاصطدامات من الصخور الخفية أو الخرق. أظهرت الإطارات المُعززة بالكيفلار التي تم اختبارها في رالي شرق أفريقيا 2023 63% أقل من ثقب النماذج القياسية، وفقًا لمؤتمر الإطارات الدولي للرالي (IRTC). هذه التصاميم تحافظ على المرونة في درجات الحرارة القصوى، أمر حاسم في الأحداث التي تستغرق أكثر من يوم.

الإطارات الخفيفة مقابل الإطارات الثقيلة: المقايضات في الأداء في المراحل الطويلة

تُحسّن الإطارات الراليّة التي تقلّ عن 12 كجم من التسارع والمناورة بشكل ملحوظ عند المرور عبر الأقسام التقنية الضيقة، على الرغم من أنها تميل إلى التآكل أسرع بنسبة تقارب 22 بالمئة على الطرق الوعرة. من ناحية أخرى، تدوم الإطارات الثقيلة التي تزيد عن 15 كجم لفترة أطول بكثير خلال السباقات الطويلة، لكنها تأتي بثمن. فهي تضيف وزنًا إضافيًا يؤدي إلى إبطاء السرعة، وتقلّل السرعة القصوى ما بين 4 إلى 7 كيلومترات في الساعة. عادةً ما تحدّد الفرق نوع الإطارات التي تستخدمها بناءً على طول كل مرحلة. إذ إن الإطارات الخفيفة تُعتبر عمليًا المعيار في السباقات القصيرة التي تقلّ عن 15 كم حيث تكون السرعة هي العامل الأهمّ. ولكن عندما تتجاوز مراحل السباق 30 كم، يلجأ السائقون إلى الإطارات المعزّزة التي تتحمل الضغط بشكل أفضل، حتى وإن لم تكن سريعة بنفس القدر عند الانطلاق.

تعديل استراتيجية الإطارات بناءً على ملاحظات المرحلة والتغيرات الجوية

تحلل اهتراء الإطارات بعد المرحلة وتحديثات رادار الطقس يقودان تغييرات استراتيجية في الوقت الفعلي. خفضت فريق WRC الرائد بنسبة 41٪ الحوادث على المراحل الممطرة في 2023 من خلال التحول إلى إطارات ذات تجاويف متوسطة العمق عندما تجاوزت شدة المطر 8 مم/ساعة، وذلك وفقًا لإرشادات IRTC الخاصة بالتماسك والرطوبة.

الأسئلة الشائعة

ما الذي يجعل إطارات الرالي مناسبة لأنواع مختلفة من الأسطح؟

تم تصميم إطارات الرالي بشكل خاص بوجود أنماط تجاويف ومكونات مطاطية فريدة لتوفير قوة جر ومتانة مثالية على مختلف الأسطح مثل الإسفلت والرمال والثلج والجليد.

كيف تختار الفرق الحديثة لإطارات الرالي الإطار المناسب عند تغيرات الطقس غير المتوقعة؟

تستخدم الفرق الحديثة في الرالي نماذج تنبؤية تعتمد على الذكاء الاصطناعي وبينات القياس عن بعد في الوقت الفعلي لتعديل اختيار الإطارات ومكوناتها بناءً على تغيرات الطقس وحالة الطرق.

ما هي الابتكارات التي تمت في تصنيع إطارات الرالي لتحسين الأداء؟

لقد قدمت الشركات المصنعة مواد تغيير الطور، أحزمة نايلون مُعززة، ومركبات مطاطية متقدمة لتحسين مقاومة الحرارة والبرودة، ومقاومة الثقب، والأداء في مختلف الظروف.

كيف تُحافظ إطارات الرالي على المتانة في درجات الحرارة القصوى؟

تستخدم الشركات المصنعة خلطات مطاطية خاصة تحافظ على المرونة حتى في درجات الحرارة تحت الصفر، إلى جانب جدران جانبية أقوى ومواد واقية لمنع التآكل والضرر.