प्रारूपण (वायुगतिकी)

प्रारूपण या स्लिपस्ट्रीमिंग एक वायुगतिकीय विधि है। जहां दो वाहन या अन्य गतिशील वस्तुओं को एक निकट समूह में संरेखित करने के कारण होता है। जिससे लीड ऑब्जेक्ट की स्लिपस्ट्रीम का शोषण करने के कारण ड्रैग (भौतिकी) के समग्र प्रभाव को कम किया जाता है। विशेष रूप से जब उच्च गति सम्मिलित होती है। जैसे कि मोटर रेसिंग और साइकिलिंग में, ड्राफ्टिंग रोड साइकिल रेसिंग को महत्वपूर्ण रूप से कम कर सकता है। प्रारूपण में निश्चित गति को बनाए रखने के लिए आवश्यक रणनीति का औसत ऊर्जा व्यय और लीड वाहन या वस्तु के ऊर्जा व्यय को थोड़ा कम कर सकता है।

खेल में प्रारूपण
ड्राफ्टिंग का उपयोग हवा के प्रतिरोध को कम करने के लिए किया जाता है और सामान्यतः साइकिल दौड़, मोटरसाइकिल रेसिंग, कार रेसिंग और तेज़ स्केटिंग में देखा जाता है। चूंकि ड्राफ्टिंग का उपयोग संभवतः क्रॉस कंट्री स्कीइंग, डाउनहिल स्केटबोर्डिंग और दौड़ने में भी किया जाता है। ट्राइथलॉन के कुछ रूप प्रारूपण की स्वीकृति देते हैं। ड्राफ्टिंग तैराकी (खेल) में भी होती है। खुले पानी की दौड़ (पानी के प्राकृतिक निकायों में होने वाली) और स्विमिंग पूल प्रतियोगिता पूल में पारंपरिक दौड़ दोनों में इसका प्रयोग किया जाता है। प्रतियोगिता पूल में एक तैराक उस लेन लाइन को गले लगा सकता है। जो उन्हें तैराक से अलग करती है। जिससे वे दूसरे तैराक के तरल स्लिपस्ट्रीम का लाभ लेते हैं। प्रारूपण प्रतिस्पर्धी लान्गबोर्डिंग में भी होता है।

यह माना जाता है। किन्तु अभी तक निर्णायक रूप से सिद्ध नहीं हुआ है कि विशेष रूप से लंबी दौड़ में शुद्ध जाति के घोड़े एक-दूसरे का लेख तैयार करते हैं।

साइकिल चलाना
साइकिल चलाने में किसी भी समय एक साइकिल चालक दूसरे के पीछे सवारी कर रहा होता है। जिससे विशेष रूप से उच्च गति पर ऊर्जा संरक्षित होती है।

सड़क साइकिल दौड़ में तेजी से भरे हुए साइकिल चालकों के मुख्य समूह को पल्टन कहा जाता है। जहां साइकिल चालक लंबी संरचना में सवारी करते हैं। (किन्तु पहले सवार नहीं) उनके सामने दूसरों के पीछे ड्राफ्टिंग करते हैं।

जब साइकिल चालक तेजी से सवारी करते हैं। तो वे एक रोड साइकिल रेसिंग बनाते हैं। प्रत्येक साइकिल चालक पहले को छोड़कर दूसरे के पीछे लेख तैयार कर रहा है। बहुत तेजी से सवारी करने के लिए कुछ कुशल साइकिल चालकों की टीम बेल्जियम टूर्निकेट बना सकती है। क्रमिक रूप से प्रत्येक साइकिल चालक समूह का नेतृत्व करता है। प्रारूपण सहयोगी हो सकता है। कई प्रतियोगी बारी-बारी से अग्रणी स्थिति में आ जाते हैं। जिसके लिए सबसे अधिक प्रयास और ऊर्जा व्यय की आवश्यकता होती है। यह प्रतिस्पर्धी या सामरिक भी हो सकता है। एक प्रतियोगी दूसरे के पीछे निकटता से रहने का प्रयत्न करेगा, जिससे अनुयायी को फिनिश लाइन पर ब्रेक-अवे पुश के लिए अधिक ऊर्जा के साथ छोड़ देगा।

दौड़ना
दूसरे धावक के पीछे दौड़ने से ऊर्जा की बचत हो सकती है। चूंकि गति कम होने के कारण साइकिल चलाने की तुलना में प्रभाव कम होता है।

नाइके इंक न्यू हैम्पशायर विश्वविद्यालय में वायुगतिकी विशेषज्ञ रॉबी केचेल के साथ प्रयोग करने और पेसमेकर के गठन का चयन करने के लिए काम किया। जो इसे ब्रेकिंग2 नामक परियोजना में प्रायोजित कुशल पर ड्रैग को कम करेगा। वायर्ड पत्रिका की एक सूची, जिसमें नाइके से संबद्ध और असंबद्ध विभिन्न विशेषज्ञों का साक्षात्कार लिया गया, उन्होंने पाया कि वे ब्रेकिंग2 के बाद चलने में सार्वभौमिक रूप से अधिक समन्वित पेसिंग प्रयासों की अपेक्षा करते हैं। जिनमें से दो उद्धृत विशेषज्ञों ने भविष्यवाणी की है कि सहकारी प्रारूपण या दौड़ जैसे व्यवहार। जो साइकिल-पेलोटन-जैसे को प्रोत्साहित करते हैं और चलने के समय में सुधार कर सकता है।

रोड रेसिंग
सिंगल सीटर में ओपन व्हील रेसिंग सीरीज़ जैसे फार्मूला वन और इंडीकार सीरीज साथ ही स्पोर्ट्स कार रेसिंग में स्लिपस्ट्रीमिंग के रूप में विख्यात विधि का उपयोग किया जाता है। एक लंबी सीधी कार के साथ-साथ एक अन्य के पीछे एक कार लीड द्वारा उनके बीच के अंतर को बंद करने के लिए बनाई गई स्लिपस्ट्रीम का उपयोग करती है। अगले कोने के लिए ब्रेकिंग के अनुसार प्रथम चालक से आगे निकलने में सक्षम होने की उम्मीद है या यदि उनके पास सीधी गति का लाभ है। चूंकि कारों के लिए तेजी से कोनों में एक साथ एक-दूसरे का पीछा करना बहुत कठिन होता है क्योंकि लीड कार से निकलने वाली गंदी (अशांति) हवा पिछली कार को असंतुलित कर देती है क्योंकि इसके वायुगतिकीय उपकरण कम पकड़ प्रदान करते हैं। 4-बार के इंडियानापोलिस 500 विजेता रिक मियर्स को 2015 में मोटेस्पोर्ट डॉट कॉम के लेखक डेविड मालशेर ने यह कहते हुए उद्धृत किया था कि वायुगतिकीय डाउनफोर्स द्वारा बनाई गई पकड़ हमारे लिये हानिकारक होता है। परन्तु डाउनफोर्स इतना अधिक होता है कि यह हैंडलिंग को मास्क करता है और दौड़ के समय दर्द होता है।

स्टॉक कार रेसिंग
नेसकर और अमेरिका का ऑटोमोबाइल रेसिंग क्लब द्वारा उपयोग किए जाने वाले तेज स्पीडवे और सुपरस्पीडवे पर, दो या दो से अधिक वाहन तेजी से दौड़ सकते हैं। जब एक कार अकेले दौड़ सकती है। जब सामने से पीछे की ओर पंक्तिबद्ध होती है। समूह की अग्रणी कार के पीछे कम दबाव पिछली कार के सामने वायुगतिकीय प्रतिरोध को कम करता है। जिसके कारण दूसरी कार को पास खींचने की स्वीकृति मिलती है। जैसे ही दूसरी कार पहली कार के पास आती है। वह उच्च दबाव वाली हवा को आगे की ओर दबाव डालती है। इसलिए कम तेज़ गति वाली हवा मुख्य कार के स्पॉइलर से टकराती है। परिणाम दोनों कारों के लिए कम ड्रैग है। जिससे तेज गति की स्वीकृति मिलती है।

ड्राफ्ट के कारण संतुलन परिवर्तन से कोनों में हैंडलिंग प्रभावित होती है। अग्रणी कार में सामान्य फ्रंट डाउनफोर्स होता है। किन्तु रियर डाउनफोर्स कम होता है। ट्रेलिंग कार में फ्रंट डाउनफोर्स कम होता है। किन्तु रियर डाउनफोर्स सामान्य होता है। आगे और पीछे दोनों तरफ ड्राफ्टिंग पार्टनर वाली कार दोनों सिरों पर डाउनफोर्स को नष्ट कर देती है।

साइक्लिंग में बेल्जियन टूर्निकेट के समान स्लिंगशॉट पास ड्राफ्टिंग से जुड़ा सबसे नाटकीय और व्यापक रूप से विख्यात नियम है। एक पीछी से आ रही कार (ड्रॉफ्टिंग कारों की एक पंक्ति द्वारा धकेल दी जाती है) एक सीधी रेखा के अंत में अधिकतम गति के साथ खींचने के लिए लीड कार के वेक का उपयोग करती है और एक उच्च मोड़ में प्रवेश करती है। लीड कार के वेक में नीचे की ओर मुड़ती है। डाउनहिल दौड़ने और सबसे कम वायुगतिकीय ड्रैग के क्षेत्र में चलने का संयोजन पिछली कार को अतिरिक्त गति ले जाने और नेतृत्वकर्ता के अंदर जाने की स्वीकृति प्रदान करता है।

ड्राफ्टिंग की खोज स्टॉक कार रेसर्स द्वारा 1960 डेटोना 500 डेटोना 500 में की गई थी। जब जूनियर जॉनसन ने पाया कि वह ड्राफ्टिंग को एक रणनीति के रूप में प्रयोग कर सकते हैं। जिससे उन्हें इस तथ्य पर नियंत्रण करने में सहायता मिली कि उनका शेवरले अन्य कारों के साथ नहीं रह सकता। जिससे उन्हें रेस जीतने की स्वीकृति मिली। जॉनसन की प्रकार अन्य ड्राइवरों ने पाया कि वे अन्य कारों के पीछे दौड़ते हुए गति पकड़ते हैं और जैसा कि उन्होंने प्रयोग किया। उन्होंने पाया कि कारों की पंक्ति उच्च गति को बनाए रख सकती है और एक अकेले कार की तुलना में कम गैस का उपयोग कर सकती है।

वर्तमान वर्षों में मध्यवर्ती अंडाकार पटरियों (1.33 और 2 मील के बीच) पर स्टॉक कारों के प्रदर्शन के लिए वायुगतिकी तेजी से महत्वपूर्ण हो गई है और सुपरस्पेडवे को प्रतिबंधक प्लेटों (जैसे इंडियानापोलिस मोटर स्पीडवे) की आवश्यकता नहीं है। अशांत या गंदी हवा का प्रभाव जब किसी अन्य कार के पीछे ओपन-व्हील रेसिंग (नेसकर हलकों में एयरो पुश के रूप में वर्णित स्थिति) में ऊपर वर्णित के समान हो गया है और प्रायः ओवरटेक की मात्रा में कमी के मुख्य कारण के रूप में उद्धृत किया जाता है।

बम्प ड्राफ्टिंग
नेसकर के प्रतिबंधक प्लेट ट्रैक्स तल्लाडेगा सुपरस्पेडवे और डेटोना इंटरनेशनल स्पीडवे में ड्राफ्टिंग सबसे महत्वपूर्ण है। जहां प्लेटों का अर्थ है कि हवा के माध्यम से बड़े पिंडों को धकेलने के लिए बहुत कम शक्ति उपलब्ध है। इन सुपरस्पीडवे पर रेस कारें अपनी उच्चतम गति तक पहुंचती हैं। इसलिए वायुगतिकीय बल उच्चतम होते हैं और ड्राफ्टिंग के प्रभाव सबसे शक्तिशाली होते हैं। चूंकि प्रतिबंधक प्लेटों का पहली बार सुरक्षा उपकरण के रूप में उपयोग किया गया था। इसलिए उनके प्रभाव ने आलेखन की प्रकृति को परिवर्तित कर दिया है। ड्राफ्ट से बाहर निकलने पर अपनी ड्राफ्टिंग गति को बनाए रखने के लिए वाहनों के पास अब पर्याप्त अश्वशक्ति या थ्रॉटल प्रतिक्रिया नहीं है। वे बाहर खींच सकते हैं और आगे बढ़ सकते हैं। किन्तु पास की जा रही कार को साफ करने के लिए प्रतिक्रिया की कमी होती है। यह गुलेल युद्धाभ्यास को कम करता है। परिणाम स्वरुप पासिंग प्रायः दो या दो से अधिक ड्राइवरों के बीच सहयोग का परिणाम होता है या पारित होने वाली कार के किनारे से हवा खींचकर प्राप्त किया जाता है। एक विधि जिसे साइड-ड्राफ्टिंग कहा जाता है, बम्प ड्राफ्टिंग टालडेगा और डेटोना में प्रयोग की जाने वाली विधि है। इस विधि को प्रारम्भ में 1980 के दशक के अंत में एससीसीए स्पोर्ट्रक श्रृंखला में आर्चर ब्रदर्स द्वारा लोकप्रिय बनाया गया था। यह सामान्य ड्राफ्टिंग के रूप में प्रारम्भ होता है। किन्तु अगली कार लीड कार को पीछे खींचती है और गति को बनाए रखने के लिए लीड कार को आगे धकेलते हुए इसके पीछे से टकराती है।

यदि सामान्यतः गलत स्थिति में किया जाता है (उदाहरण के लिए मोड़ के प्रवेश के पास)। तो यह विधि कभी-कभी दुर्घटना का कारण बनने वाली लीड कार की हैंडलिंग को अस्थिर कर सकती है। इस विधि का उपयोग स्लैम आलेखन के रूप में जाना जाता है। भय के कारण नेसकर ने कारों पर बंपर पर ब्रेसिंग को सीमित करने का प्रयास किया है। बारी-बारी से बम्प ड्राफ्टिंग की स्वीकृति नहीं दी है। स्पीडवे के कुछ भागों पर नो बम्प ज़ोन की प्रारम्भ की है। जहाँ यह अभ्यास प्रचलित है और ड्राइवर जो बम्प ड्राफ्टिंग में बहुत मोटे हैं, 2010 नेसकर सीज़न ने ड्राइवरों को अधिक स्वतंत्रता की स्वीकृति दी। बम्प ड्राफ्टिंग को मोड़ सहित कहीं भी स्वीकृति दी गई थी।

काइल बुस्च अलग प्रकार के बम्प ड्राफ्टिंग के लिए अधिक उत्तरदायी हैं। जिसे अब टू-कार ड्राफ्टिंग कहा जाता है और अग्रानुक्रम आलेखन तल्लाडेगा में 2007 के परीक्षण सत्र में उन्होंने रेयान न्यूमैन (रेसिंग ड्राइवर) से उन्हें पीछे से धक्का देने के लिए कहा और यह जानकर आश्चर्यचकित रह गए कि न्यूमैन की सहायता से वह दो सेकंड तेज थे। 2011 में नए पक्के डेटोना इंटरनेशनल स्पीडवे पर बुस्च ने पहली बार महसूस किया था कि ट्रैक की पूरी लंबाई के लिए दो-कार ड्राफ्ट की स्वीकृति देने के लिए कोने अधिक चिकने थे। ट्रैक पर परीक्षण सत्रों के समय जब बुस्च को उनके भाई कर्ट बुश के पेंसके रेसिंग टीम के साथी ब्रैड केसेलोव्स्की ने धक्का दिया। तो वे एकल कारों की तुलना में 15 मील प्रति घंटे की गति से दौड़े। अन्य ड्राइवरों ने बुस्च की रणनीति को जल्दी से उठाया और दो-कार ड्राफ्ट 2011 डेटोना 500 और 2011 बडवाइजर शूटआउट पर भारी हो गए। तल्लाडेगा में भी यह रणनीति बहुत प्रमुख रही थी। 2011 में दो-कार टेंडेम ड्राफ्टिंग का उपयोग 2011 हारून के 499 हारून के 499 की सीमा के लिए किया गया था। जिसमें कई ड्राइवर अपने स्वयं के साथियों का लेख तैयार करते थे (जैसे, जिम्मी जॉनसन और डेल अर्नहार्ड जूनियर ने एक साथ लेख तैयार किया था, जैसा कि जेफ गॉर्डन और मार्क मार्टिन ने किया था)। 2012 वर्ष के लिए स्प्रिंट कप सीरीज़ कारों को इस प्रकार से संशोधित किया गया था। जिससे पैक रेसिंग में वापस आने के लिए अग्रानुक्रम असंभव हो गया। 2014 में राष्ट्रव्यापी श्रृंखला और कैम्पिंग विश्व ट्रक श्रृंखला में नेसकर द्वारा बंप ड्राफ्टिंग पर प्रतिबंध लगा दिया गया था। टेंडेम ड्राफ्टिंग ने वापसी की जब नेसकर ने प्रतिबंधित प्लेट को हटा दिया और उन्हें टेपर्ड स्पेसर्स के साथ बदल दिया और आधुनिक जनरल 6 कारों के फ्लैट नाक और बंपर के साथ ड्राइवर अधिक आसानी से गति प्राप्त कर सकते थे। 2020 डेटोना 500 में रयान न्यूमैन की भयावह दुर्घटना के बाद नेसकर ने सुपरस्पेडवेज़ पर ड्राफ्टिंग को बदलने के प्रयास किए। जहाँ कम अश्वशक्ति का उपयोग किया गया था। टैंडेम ड्राफ्टिंग को नष्ट करने और समापन दरों को कम करने के लिए एयरो डक्ट्स को हटाना और एक छोटी थ्रॉटल बॉडी की मात्रा को कम करना इसका प्रमुख उद्देश्य था।

टेलगेटिंग और हाइपरमाइलिंग
कुछ ड्राइवरों को ईंधन बचाने के लिए अन्य वाहनों के पीछे ड्राफ्ट करने के लिए जाना जाता है। विशेष रूप से बड़े वाहनों को टेलगेट करने के लिए। उदाहरण के लिए इस विधि का उपयोग करने वाले हाइपरमाइलर्स 75 मील प्रति गैलन या अधिक (कुछ हाइब्रिड वाहनों की दक्षता में 10% की वृद्धि) प्राप्त कर सकते हैं। कुछ सूत्रों का कहना है कि सबसे सामान्य टेलगेटिंग फ्रीवे गति पर भी गैसोलीन को नहीं बचाती है क्योंकि किसी को इतनी तेजी से और ब्रेक लगाने की संभावना होती है कि ब्रेक के माध्यम से कोई भी वायुगतिकीय बचत खो जाती है। माइथबसटर्स शो में 18-पहिया ट्रक के पीछे ड्राफ्टिंग का परीक्षण किया गया और परिणामों से पता चला कि यात्रा करना ट्रक के पीछे समग्र एमपीजी दक्षता में 11% की वृद्धि हुई। यात्रा का ट्रक के पीछे दक्षता में 39% लाभ हुआ। इसके अतिरिक्त इसी कड़ी मे मिथबस्टर्स ने प्रदर्शित किया कि यदि ट्रक के टायरों में से एक (या उनके नई रबर चढ़ाना) प्रदूषण निम्न कार के लिए यह बहुत हानिकारक हो सकता है क्योंकि निकाले गए रबर के टुकड़े अधिक बड़े हो सकते हैं। जिससे गंभीर हानिकारक हो सकता है। यहां तक ​​कि मृत्यु भी हो सकती है। बहुत पास से पीछा करने वाले ड्राइवर के लिए ड्राफ्टर्स को इस बात का भी भय होता है कि यदि सामने वाली गाड़ी अचानक रुक जाए। तो रिएक्ट करने के लिए बहुत कम समय मिलता है। सुरक्षा बढ़ाने के साथ-साथ लाभ प्राप्त करने के साधन के रूप में पलटन (ऑटोमोबाइल) का अध्ययन किया जा रहा है।

ड्राफ्टिंग का कंप्यूटर सिमुलेशन
आलेखन का विश्लेषण करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन (कम्प्यूटेशनल द्रव गतिकी या सीएफडी) का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। लेख तैयार करते समय मोटर वाहन के वायुगतिकीय व्यवहार को समझना महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए यदि पीछे वाली कार सामने वाली कार के बहुत पास है। तो उसके रेडिएटर को हवा की आपूर्ति कम हो जाएगी और इंजन के अधिक गरम होने की संभावना है। अधिकांश मोटर स्पोर्ट वायुगतिकीय विश्लेषण पवन सुरंग परीक्षण का उपयोग करके किया जाता है। ड्राफ्टिंग स्थितियों के लिए यह कठिन हो जाता है। यदि केवल इसलिए कि एक बहुत बड़ी पवन सुरंग की आवश्यकता होती है। सीएफडी, एक प्रकार की वर्चुअल विंड टनल, का उपयोग रेस टीमों द्वारा ड्राफ्टिंग के समय कार के प्रदर्शन को समझने के लिए किया जाता है।

मारियो कार्ट श्रृंखला में अधिकांश रेसिंग खेल खिलाड़ी को गति बढ़ाने के द्वारा अनुकरण करते हैं।

प्रकृति में प्रारूपण
जानवरों को ऑटो रेसिंग या साइकिल चलाने की याद दिलाने वाले वास्तविक प्रारूपण व्यवहार का उपयोग करने के लिए देखा गया है। उदाहरण के लिए कैरेबियाई काँटेदार झींगा मछलियों को पासी एकल-फ़ाइल निर्माण लॉबस्टर ट्रेनों में प्रवास करने के लिए जाना जाता है।

भंवर सर्फिंग
भंवर सर्फिंग एक संबंधित घटना है। जिसकी वर्तमान में अमेरिकी वायु सेना द्वारा लंबी दूरी की उड़ानों पर ईंधन बचाने के लिए जांच की जा रही है। एक प्रमुख विमान के विंगटिप भंवर के ऊपरी भाग में विमान उड़ाने का विचार है। 2003 में नासा ने कहा कि उसके एक एफ/ ए-18 परीक्षण विमान ने डगलस डीसी-8 के विंगटिप वोर्टेक्स में उड़ान भरकर 29% ईंधन की बचत की। डीसी-8 या एफ/ ए-18 उड़ान एक लड़ाकू विमान पर बड़े विमान भंवर-प्रेरित प्रदर्शन लाभों की खोजपूर्ण जांच थी। विमान ने 25,000 फीट की ऊंचाई पर पास 200 फीट नाक-से-पूंछ की दूरी के साथ उड़ान भरी। नासा ने उस समय कहा कि भंवर प्रभावों का पता लगाने के लिए एफ/ ए-18 धीरे-धीरे पार्श्व में चला गया। वायु सेना ने 2012 में ऑटो पायलट का उपयोग करते हुए बोइंग सी-17 ग्लोबमास्टर III सी-17 के साथ वोर्टेक्स सर्फिंग का भी परीक्षण किया है और 10% ईंधन की बचत का संकेत दिया है। 2013 में टेस्ट ने और भी अधिक ईंधन बचत का उत्पादन किया।

भंवर प्रकृति में सर्फिंग
ड्राफ्टिंग जैसी सहकारी द्रव गतिकी विधि भी प्रकृति में पाई जाती हैं। हंस के झुंड और कुछ अन्य पक्षी वी गठन में उड़ते हैं क्योंकि सामने वाले पक्षी द्वारा उत्पन्न पंखों वाला भंवर अप-वॉश सर्कुलेशन बनाएंगे। पीछे उड़ने वाले पक्षियों को इन अप-वॉश भंवरों से उत्थापन बल प्राप्त होगा। इस प्रकार झुंड में अन्य पक्षियों को लिफ्ट प्राप्त करने के लिए अधिक परिश्रम करने की आवश्यकता नहीं होती है। अध्ययनों से पता चलता है कि वी गठन में पक्षी सरल वायुगतिकीय सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई अधिकतम दूरी पर स्वयं को सामान्यतः रखते हैं।