Formulės 1 automobiliai – viskas, ką apie juos reikia žinoti
Turinys
Formulės 1 automobiliai yra fizinis naujausių automobilių pramonės pasiekimų įsikūnijimas. Lenktynių stebėjimas suteikia reikiamą jaudulio dozę, tačiau tikri gerbėjai žino, kad svarbiausi dalykai vyksta ne trasoje. Inovacijos, bandymai, inžinerinė kova, kad automobilis būtų net 1 km/h greitesnis.
Visa tai reiškia, kad lenktynės yra tik maža dalis to, kas yra Formulė 1.
Ir tu? Ar kada susimąstėte, kaip kuriamas Formulės 1 automobilis? Kokios jo savybės ir kodėl jis pasiekia tokį didžiulį greitį? Jei taip, vadinasi, atėjote į reikiamą vietą.
Iš straipsnio sužinosite apie viską.
Formulės 1 automobilis – pagrindiniai konstrukciniai elementai
Formulė 1 yra sukurta remiantis keliais pagrindiniais elementais. Panagrinėkime kiekvieną iš jų atskirai.
Monokokas ir važiuoklė
Automobilio dizaineriai visus elementus sumontavo į pagrindinę jo dalį – važiuoklę, kurios centrinis elementas yra vadinamasis monokokas.Jei Formulės 1 bolidas turėtų širdį, ji būtų čia.
Monokokas sveria maždaug 35 kg ir atlieka vieną iš svarbiausių užduočių – saugo vairuotojo sveikatą ir gyvybę. Todėl dizaineriai deda visas pastangas, kad atlaikytų net ir kritinius susidūrimus.
Taip pat šioje automobilio vietoje yra kuro bakas ir akumuliatorius.
Tačiau monokokas yra automobilio širdyje dėl kitos priežasties. Būtent ten dizaineriai surenka pagrindinius automobilio elementus, tokius kaip:
- pavaros blokas,
- pavarų dėžės,
- standartinės šlifavimo zonos,
- priekinė pakaba).
Dabar pereikime prie pagrindinių klausimų: iš ko susideda monokokas? Kaip tai veikia?
Pagrindas – aliuminio rėmas, t.y. tinklelio, forma mažai skiriasi nuo korio. Tada dizaineriai šį rėmą padengia mažiausiai 60 lankstaus anglies pluošto sluoksnių.
Tai tik darbo pradžia, nes tada monokokis praeina laminavimą (600 kartų!), oro išsiurbimą vakuume (30 kartų) ir galutinį kietėjimą specialioje krosnyje – autoklave (10 kartų).
Be to, dizaineriai didelį dėmesį skiria šoninėms glamžymosioms zonoms. Šiose vietose „Formulės 1“ bolidas yra ypač pažeidžiamas susidūrimų ir įvairių avarijų, todėl reikalauja papildomos apsaugos. Jis vis dar yra monokoko lygyje ir turi papildomą 6 mm anglies pluošto ir nailono sluoksnį.
Antrąją medžiagą taip pat galima rasti šarvuose. Jis pasižymi kinetinės jėgos sugėrimo savybėmis, todėl puikiai tinka ir Formulei 1. Taip pat yra ir kitur automobilyje (pavyzdžiui, galvos atramose, apsaugančioje vairuotojo galvą).
prietaisų skydelis
Lygiai taip pat, kaip monokoko yra centrinė viso automobilio dalis, kabina yra vienatūrio centras. Žinoma, tai yra ir vieta, iš kurios vairuotojas vairuoja transporto priemonę. Vadinasi, kabinoje yra trys dalykai:
- fotelis,
- vairas,
- pedalus.
Kita svarbi šio elemento savybė – sandarumas. Viršuje kabina yra 52 cm pločio – tiek, kad tilptų vairuotojui po rankomis. Tačiau kuo jis žemesnis, tuo siauresnis. Kojų aukštyje kabina yra tik 32 cm pločio.
Kodėl toks projektas?
Dėl dviejų labai svarbių priežasčių. Visų pirma, ankšta kabina vairuotojui suteikia daug daugiau saugumo ir apsaugos nuo perkrovų. Antra, dėl to automobilis tampa aerodinamiškesnis ir geriau paskirstomas svoris.
Galiausiai verta pridurti, kad F1 automobilis yra beveik linkęs vairuoti. Vairuotojas sėdi įkalnėje, kojos aukščiau nei klubai.
Vairas
Jei jaučiate, kad Formulės 1 vairas mažai kuo skiriasi nuo standartinio automobilio vairo, klystate. Tai ne tik forma, bet ir funkcijų mygtukai bei kiti svarbūs dalykai.
Visų pirma, dizaineriai vairą kuria individualiai konkrečiam vairuotojui. Jie paima sugniaužtas jo rankas ir tuo remdamiesi bei atsižvelgdami į ralio vairuotojo pasiūlymus, paruošia galutinį produktą.
Išvaizda automobilio vairas primena kiek supaprastintą lėktuvo prietaisų skydelio versiją. Taip yra todėl, kad jame yra daug mygtukų ir rankenėlių, kuriuos vairuotojas naudoja įvairioms transporto priemonės funkcijoms valdyti. Be to, jo centrinėje dalyje yra LED ekranas, o šonuose – rankenėlės, kurių, žinoma, negalėjo ir trūkti.
Įdomu tai, kad galinė vairo dalis taip pat yra funkcionali. Dažniausiai čia dedami sankabos ir svirties perjungikliai, tačiau kai kurie vairuotojai šią erdvę išnaudoja ir papildomiems funkcijų mygtukams.
halo
Tai palyginti naujas išradimas Formulėje 1, nes pasirodė tik 2018 m. Ką? Halo sistema yra atsakinga už vairuotojo galvos apsaugą avarijos metu. Jis sveria apie 7 kg ir susideda iš dviejų dalių:
- titano rėmas, kuris supa motociklininko galvą;
- papildoma detalė, kuri palaiko visą konstrukciją.
Nors aprašymas nėra įspūdingas, „Halo“ iš tikrųjų yra labai patikimas. Jis gali atlaikyti iki 12 tonų slėgį. Pavyzdžiui, tai yra vienodas pusantro autobuso svoris (priklausomai nuo tipo).
Formulės 1 automobiliai – vairavimo elementai
Jūs jau žinote pagrindinius automobilio elementus. Dabar atėjo laikas ištirti darbo komponentų temą, būtent:
- pakabukai,
- padangos
- stabdžiai.
Panagrinėkime kiekvieną iš jų atskirai.
Pakabos laikiklis
„Formulės 1“ automobilyje pakabos reikalavimai šiek tiek skiriasi nuo įprastų kelių automobilių. Visų pirma, jis nėra skirtas vairavimo komfortui užtikrinti. Vietoj to turėtų būti:
- automobilis buvo nuspėjamas
- padangų darbas buvo tinkamas,
- aerodinamika buvo aukščiausio lygio (apie aerodinamiką kalbėsime vėliau straipsnyje).
Be to, patvarumas yra svarbi F1 pakabos savybė. Taip yra dėl to, kad judėjimo metu jie susiduria su didžiulėmis jėgomis, kurias jiems reikia įveikti.
Yra trys pagrindiniai pakabos komponentų tipai:
- vidinis (įskaitant spyruokles, amortizatorius, stabilizatorius);
- išorinis (įskaitant ašis, guolius, ratų atramas);
- aerodinaminiai (svirtiniai ir vairo pavara) - jie šiek tiek skiriasi nuo ankstesnių, nes be mechaninės funkcijos sukuria slėgį.
Iš esmės suspensijai gaminti naudojamos dvi medžiagos: metalas vidiniams komponentams ir anglies pluoštas išoriniams komponentams. Tokiu būdu dizaineriai padidina visko patvarumą.
Pakaba F1 yra gana kebli tema, nes dėl didelės lūžimo rizikos ji turi atitikti griežtus FIA standartus. Tačiau čia plačiau apie juos nekalbėsime.
Padangos
Priėjome vieną iš paprasčiausių problemų Formulės 1 lenktynėse – padangas. Tai gana plati tema, net jei susitelkiame tik į svarbiausius klausimus.
Paimkime, pavyzdžiui, 2020 m. sezoną. Organizatoriai turėjo 5 rūšių padangas sausoms ir 2 šlapioms trasoms. Koks skirtumas? Na, sausos trasos padangos neturi protektoriaus (kitas jų pavadinimas yra slicks). Priklausomai nuo mišinio, gamintojas juos žymi simboliais nuo C1 (kiečiausias) iki C5 (minkštiausias).
Vėliau oficialus padangų tiekėjas Pirelli iš turimo 5 mišinių fondo atrinks 3 tipus, kuriais komandos galės naudotis lenktynių metu. Pažymi juos šiomis spalvomis:
- raudona (minkšta),
- geltona (vidutinė),
- baltas (kietas).
Iš fizikos žinoma, kad kuo minkštesnis mišinys, tuo geresnis sukibimas. Tai ypač svarbu posūkiuose, nes taip vairuotojas gali judėti greičiau. Kita vertus, kietesnės padangos privalumas yra patvarumas, o tai reiškia, kad automobiliui nereikia taip greitai nusileisti į dėžę.
Kalbant apie šlapias padangas, dviejų tipų padangos pirmiausia skiriasi savo drenažo pajėgumu. Jie turi spalvų:
- žalia (su nedideliu lietumi) - sąnaudos iki 30 l / s važiuojant 300 km / h;
- mėlyna (smarkiam lietui) – sąnaudos iki 65 l/s važiuojant 300 km/val.
Taip pat keliami tam tikri padangų naudojimo reikalavimai. Pavyzdžiui, jei vairuotojas patenka į trečiąjį kvalifikacinį etapą (Q3), jis turi startuoti su padangomis, kurių laikas buvo geriausias praėjusiame etape (Q2). Kitas reikalavimas – kiekviena komanda lenktynėse turi naudoti bent 2 padangų mišinius.
Tačiau šios sąlygos taikomos tik sausų bėgių kelio padangoms. Jie neveikia, kai lyja.
Stabdžiai
Esant didžiuliam greičiui, reikalingos ir reikiamos jėgos stabdžių sistemos. Kokio jis dydžio? Tiek, kad paspaudus stabdžių pedalą atsiranda perkrovų iki 5G.
Be to, automobiliuose naudojami anglies stabdžių diskai – tai dar vienas skirtumas nuo tradicinių automobilių. Iš šios medžiagos pagaminti diskai yra daug mažiau patvarūs (pakanka apie 800 km), bet ir lengvesni (sveria apie 1,2 kg).
Jų papildoma, bet ne mažiau svarbi savybė – 1400 ventiliacijos angų, kurios būtinos, nes šalina kritines temperatūras. Stabdomi ratais, jie gali pasiekti iki 1000°C.
Formulė 1 – variklis ir jo charakteristikos
Atėjo laikas tai, ką tigrai mėgsta labiausiai – Formulės 1 varikliui. Pažiūrėkime, iš ko jis susideda ir kaip jis veikia.
Na, o jau kelerius metus automobiliai varomi 6 litrų V1,6 hibridiniais turbokompresoriais varikliais. Jie susideda iš kelių pagrindinių dalių:
- vidaus degimo variklis,
- du elektros varikliai (MGU-K ir MGU-X),
- turbokompresorius,
- baterija.
Kiek žirgų turi Formulė 1?
Poslinkis nedidelis, bet neapsigaukite. Pavara pasiekia apie 1000 AG galią. Vidaus degimo variklis su turbokompresoriumi išvysto 700 AG, su papildomu 300 AG. generuoja dvi elektros sistemos.
Visa tai yra tiesiai už monokoko ir, be akivaizdaus pavaros vaidmens, taip pat yra konstruktyvi dalis. Ta prasme, kad mechanikai prie variklio pritvirtina galinę pakabą, ratus ir pavarų dėžę.
Paskutinis svarbus elementas, be kurio maitinimo blokas negalėjo išsiversti, yra radiatoriai. Automobilyje jų yra trys: du dideli šonuose ir vienas mažesnis iškart už vairuotojo.
Deginimas
Nors Formulės 1 variklio dydis yra nepastebimas, degalų sąnaudos yra visiškai kitas dalykas. Šiais laikais automobiliai dega apie 40 l/100 km. Pasauliečiui šis skaičius atrodo didžiulis, tačiau palyginti su istoriniais rezultatais, gana kuklus. Pirmieji Formulės 1 automobiliai sunaudojo net 190 l / 100 km!
Šio gėdingo rezultato sumažėjimą iš dalies lemia technologijų plėtra, o iš dalies – apribojimai.
FIA taisyklės numato, kad F1 automobilis vienose lenktynėse gali sunaudoti daugiausia 145 litrus degalų. Papildomas kuriozas – nuo 2020 metų kiekviename automobilyje bus po du degalų kiekį stebinčius srauto matuoklius.
„Ferrari“ iš dalies prisidėjo. Pranešama, kad šios komandos Formulė 1 naudojo pilkąsias zonas ir taip apeidavo apribojimus.
Galiausiai paminėsime kuro baką, nes jis skiriasi nuo standartinio. Kuris? Visų pirma, medžiaga. Gamintojas gamina tanką taip, lyg tai darytų karinei pramonei. Tai dar vienas saugos veiksnys, nes nuotėkis yra minimalus.
Užkrato pernešimas
Vairavimo tema yra glaudžiai susijusi su pavarų dėže. Jo technologija pasikeitė maždaug tuo pačiu metu, kai F1 pradėjo naudoti hibridinius variklius.
Kas jam būdinga?
Tai 8 greičių, pusiau automatinis ir nuoseklus. Be to, ji turi aukščiausią išsivystymo lygį pasaulyje. Vairuotojas perjungia pavaras per milisekundes! Palyginimui, ta pati operacija greičiausiems paprastiems automobilių savininkams užtrunka bent kelias sekundes.
Jei esate šioje temoje, tikriausiai girdėjote posakį, kad automobiliuose nėra atbulinės eigos. Tai yra tiesa?
Ne.
Kiekviena F1 pavara turi atbulinę pavarą. Be to, jo dalyvavimas yra būtinas pagal FIA taisykles.
Formulė 1 – g jėgos ir aerodinamika
Jau minėjome apie stabdžių perkrovas, bet prie jų grįšime plėtojant aerodinamikos temą.
Pagrindinis klausimas, kuris nuo pat pradžių šiek tiek praskaidrins situaciją – automobilio surinkimo principas. Na, o visa konstrukcija veikia kaip apverstas lėktuvo sparnas. Ta prasme, kad užuot kėlus automobilį, visi statybiniai blokai sukuria prispaudimo jėgą. Be to, jie, žinoma, sumažina oro pasipriešinimą judėjimo metu.
Prispaudžiamoji jėga yra labai svarbus parametras lenktynėse, nes užtikrina vadinamąją aerodinaminę trauką, kuri palengvina posūkius. Kuo jis didesnis, tuo greičiau vairuotojas pravažiuos posūkį.
O kada padidėja aerodinaminė trauka? Kai greitis didėja.
Praktiškai, jei važiuojate dujomis, jums bus lengviau apvažiuoti posūkį, nei jei būtumėte atsargūs ir gazuotų. Atrodo prieštaringai, bet daugeliu atvejų taip yra. Važiuojant maksimaliu greičiu, prispaudžiamoji jėga siekia 2,5 tonos, o tai žymiai sumažina slydimo ir kitų netikėtumų riziką posūkiuose.
Kita vertus, automobilio aerodinamika turi ir minusą – atskiri elementai sukuria pasipriešinimą, kuris sulėtina (ypač tiesiose trasos atkarpose).
Pagrindiniai aerodinaminio dizaino elementai
Nors dizaineriai sunkiai dirba, kad visas F1 automobilis atitiktų pagrindinę aerodinamiką, kai kurie dizaino elementai egzistuoja tik tam, kad sukurtų prispaudimo jėgą. Tai apie:
- priekinis sparnas – jis pirmasis susiliečia su oro srautu, todėl svarbiausia. Visa koncepcija prasideda nuo jo, nes jis organizuoja ir paskirsto visą pasipriešinimą likusiai mašinos daliai;
- šoniniai elementai – jie atlieka sunkiausią darbą, nes surenka ir organizuoja chaotišką orą iš priekinių ratų. Tada jie siunčia juos į aušinimo angas ir į automobilio galą;
- Galinis sparnas – surenka oro sroves iš ankstesnių elementų ir naudoja jas galinės ašies prispaudimo jėgai sukurti. Be to (dėka DRS sistemos) sumažina pasipriešinimą tiesiose atkarpose;
- grindys ir difuzorius – suprojektuoti taip, kad po automobiliu tekančio oro pagalba susidarytų slėgis.
Techninės minties raida ir perkrova
Vis geresnė aerodinamika ne tik padidina automobilio našumą, bet ir padidina vairuotojo įtampą. Nereikia būti fizikos žinovu, kad žinotum, jog kuo greičiau automobilis įsuka į posūkį, tuo didesnė jį veikianti jėga.
Tas pats ir su žmogumi, sėdinčiu automobilyje.
Bėgiuose su stačiausiais posūkiais G jėgos siekia 6G. Ar tai daug? Įsivaizduokite, jei kas nors spaudžia jūsų galvą 50 kg jėga, o kaklo raumenys turi su tuo susidoroti. Su tuo susiduria lenktynininkai.
Kaip matote, į perkrovą negalima žiūrėti lengvai.
Artėja pokyčiai?
Yra daug ženklų, kad artimiausiais metais automobilių aerodinamikos srityje įvyks revoliucija. Nuo 2022 metų F1 trasose pasirodys naujos technologijos, kuriose vietoj slėgio bus naudojamas siurbimo efektas. Jei tai pavyks, patobulintos aerodinaminės konstrukcijos nebereikės ir automobilių išvaizda iš esmės pasikeis.
Bet ar tikrai taip bus? Laikas parodys.
Kiek sveria Formulė 1?
Jūs jau žinote visas svarbiausias automobilio dalis ir tikriausiai norite sužinoti, kiek jos sveria kartu. Pagal naujausius reglamentus minimalus leistinas transporto priemonės svoris yra 752 kg (įskaitant vairuotoją).
Formulė 1 – techniniai duomenys, t.y. santrauka
Ar yra geresnis būdas apibendrinti F1 automobilio straipsnį nei svarbiausių techninių duomenų rinkinys? Galų gale jie aiškiai parodo, ką mašina gali.
Štai viskas, ką reikia žinoti apie F1 automobilį:
- variklis - V6 hibridas su turbokompresoriumi;
- talpa - 1,6 l;
- variklio galia - apytiksl. 1000 AG;
- įsibėgėjimas iki 100 km / h - apie 1,7 s;
- maksimalus greitis - tai priklauso.
Kodėl „tai priklauso nuo aplinkybių“?
Nes paskutinio parametro atveju turime du rezultatus, kuriuos pasiekė Formulė 1. Pirmajame maksimalus greitis buvo 378 km/val.. Šį rekordą 2016 metais tiesiojoje tiesioje pasiekė Valtteri Bottas.
Tačiau buvo ir kitas bandymas, kurio metu van der Merwe vairuojamas automobilis įveikė 400 km/h barjerą.Deja, rekordas nebuvo pripažintas, nes jis nebuvo pasiektas per du važiavimus (prieš vėją ir prieš vėją).
Straipsnį apibendriname automobilio kaina, nes tai irgi įdomus kuriozas. Šiuolaikinės automobilių pramonės stebuklas (atskirų dalių atžvilgiu) kainuoja kiek daugiau nei 13 mln. Tačiau atminkite, kad tai yra kaina, neįskaitant technologijų kūrimo išlaidų, o inovacijos labiausiai to vertos.
Tyrimams išleista suma siekia daugybę milijardų dolerių.
Patirkite „Formulės 1“ automobilius patys
Norite patirti, ką reiškia sėsti prie automobilio vairo ir pajusti jo galią? Dabar galite tai padaryti!
Peržiūrėkite mūsų pasiūlymą tapti F1 pilotu:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
