Avtomobili formule 1 - vse, kar morate vedeti o njih
Vsebina
Dirkalnik Formule 1 je fizično utelešenje najnovejšega napredka v avtomobilski industriji. Gledanje dirk je samo po sebi pravo dozo vznemirjenja, a pravi navijači vedo, da se najpomembnejše stvari zgodijo izven steze. Inovacije, testiranje, inženiring se borijo, da bi bil avto še 1 km/h hitrejši.
Vse to pomeni, da je dirkanje le majhen del tega, kar Formula 1 je.
In ti? Ste se kdaj vprašali, kako je izdelan avtomobil formule 1? Kakšne so njegove značilnosti in zakaj dosega tako izjemno hitrost? Če da, potem ste prišli na pravo mesto.
O vsem boste izvedeli iz članka.
Dirkalnik formule 1 - osnovni strukturni elementi
Formula 1 je zgrajena okoli več ključnih elementov. Razmislimo o vsakem od njih posebej.
Monokok in tekaška oprema
Snovalci avtomobila so vse elemente namestili na njegov glavni del - šasijo, katere osrednji element je tako imenovani monokok.Če bi dirkalnik formule 1 imel srce, bi bilo tukaj.
Monokok tehta približno 35 kg in opravlja eno najpomembnejših nalog – varuje zdravje in življenje voznika. Zato se oblikovalci trudijo vzdržati tudi kritične trke.
Tudi v tem predelu avtomobila je rezervoar za gorivo in baterija.
Vendar pa monokok podpira avtomobil iz še enega razloga. Tam oblikovalci sestavijo glavne elemente avtomobila, kot so:
- pogonska enota,
- menjalniki,
- standardna območja brušenja,
- sprednje vzmetenje).
Zdaj pa preidimo na glavna vprašanja: iz česa je sestavljen monokok? Kako deluje?
Osnova je aluminijast okvir, t.j. mreža, po obliki malo drugačna od satja. Oblikovalci nato ta okvir prekrijejo z najmanj 60 plastmi prožnih ogljikovih vlaken.
To je šele začetek dela, saj gre nato monokok skozi laminacijo (600-krat!), sesanje zraka v vakuumu (30-krat) in končno strjevanje v posebni pečici – avtoklavu (10-krat).
Poleg tega oblikovalci veliko pozornost posvečajo stranskim zmečkanim conam. Na teh mestih je dirkalnik formule 1 še posebej ranljiv za trke in različne nesreče, zato potrebuje dodatno zaščito. Še vedno je na ravni monocoque in je dodatna 6 mm plast iz ogljikovih vlaken in najlona.
Drugi material lahko najdemo tudi v neprebojnih jopičih. Ima lastnosti absorpcije kinetične sile, zato je odličen tudi za formulo 1. Najdemo ga tudi drugje v avtomobilu (na primer v vzglavniku, ki ščiti voznikovo glavo).
armaturna plošča
Tako kot je monocoque osrednji del celotnega avtomobila, je pilotska kabina središče monocoqueja. Seveda je to tudi kraj, od koder voznik upravlja vozilo. Zato so v kokpitu tri stvari:
- fotelj,
- volan,
- pedala.
Druga pomembna lastnost tega elementa je tesnost. Na vrhu je kabina široka 52 cm – ravno toliko, da se prilega pod roke voznika. Vendar, nižje kot je, ožje je. V višini nog je pilotska kabina široka le 32 cm.
Zakaj takšen projekt?
Iz dveh zelo pomembnih razlogov. Prvič, utesnjena kabina zagotavlja vozniku veliko več varnosti in zaščite pred preobremenitvami. Drugič, naredi avto bolj aerodinamičen in bolje porazdeli težo.
Za konec velja dodati, da se dirkalnik F1 vozi skoraj leže. Voznik sedi pod kotom, noge nad boki.
Volan
Če se vam zdi, da se volan formule ena ne razlikuje veliko od običajnega avtomobilskega volana, se motite. Ne gre samo za obliko, ampak tudi za funkcionalne gumbe in druge pomembne stvari.
Najprej oblikovalci ustvarijo volan posebej za določenega voznika. Vzamejo odlitek njegovih stisnjenih rok, nato pa na podlagi tega in ob upoštevanju predlogov reli dirkača pripravijo končni izdelek.
Po videzu volan avtomobila spominja na nekoliko poenostavljeno različico armaturne plošče letala. To je zato, ker ima veliko gumbov in gumbov, s katerimi voznik upravlja različne funkcije avtomobila. Poleg tega je v njegovem osrednjem delu LED zaslon, ob straneh pa ročaji, ki seveda niso mogli manjkati.
Zanimivo je, da je funkcionalen tudi zadnji del volanskega obroča. Najpogosteje so tu nameščeni sklopka in lopatice, nekateri vozniki pa to mesto uporabljajo tudi za dodatne funkcijske gumbe.
halo
To je relativno nov izum v formuli 1, saj je izšel šele leta 2018. Kaj se je zgodilo? Sistem Halo je odgovoren za zaščito voznikove glave v nesreči. Teža približno 7 kg in je sestavljena iz dveh delov:
- okvir iz titana, ki obdaja voznikovo glavo;
- dodaten kos, ki podpira celotno strukturo.
Čeprav opis ni impresiven, je Halo pravzaprav izjemno zanesljiv. Lahko prenese pritisk do 12 ton. Za ponazoritev je to enaka teža avtobusa in pol (odvisno od tipa).
Avtomobili Formule 1 - Elementi vožnje
Osnovne gradnike avtomobila že poznate. Zdaj je čas, da raziščemo temo delovnih komponent, in sicer:
- obeski,
- pnevmatike
- zavore.
Razmislimo o vsakem od njih posebej.
Vzmetni nosilec
Vozilo formule 1 ima nekoliko drugačne zahteve glede vzmetenja kot avtomobili na običajnih cestah. Prvič, ni zasnovan za zagotavljanje udobja pri vožnji. Namesto tega naj bi storil:
- avto je bil predvidljiv
- zmogljivost pnevmatik je bila primerna,
- aerodinamika je bila na najvišji ravni (o aerodinamiki bomo govorili v nadaljevanju članka).
Poleg tega je vzdržljivost pomembna lastnost vzmetenja F1. To je posledica dejstva, da so med gibanjem izpostavljeni ogromnim silam, ki jih morajo premagati.
Ko gre za komponente vzmetenja, obstajajo tri glavne vrste:
- notranji (vključno z vzmetmi, amortizerji, stabilizatorji);
- zunanji (vključno z osmi, ležaji, nosilci koles);
- aerodinamične (zibalne roke in krmilni mehanizem) - se nekoliko razlikujejo od prejšnjih, saj poleg mehanske funkcije ustvarjajo pritisk.
V osnovi se za izdelavo vzmetenja uporabljata dva materiala: kovina za notranje komponente in ogljikova vlakna za zunanje komponente. Na ta način oblikovalci povečajo obstojnost vsega.
Vzmetenje v F1 je precej kočljiva tema, saj mora zaradi velike nevarnosti zloma ustrezati strogim standardom FIA. Vendar se tukaj ne bomo podrobneje ukvarjali z njimi.
Pnevmatike
Prišli smo do ene najpreprostejših težav v dirkanju Formule 1 – pnevmatik. To je precej široka tema, tudi če se osredotočimo le na najpomembnejša vprašanja.
Vzemimo za primer sezono 2020. Organizatorji so imeli na voljo 5 vrst pnevmatik za suho in 2 za mokro stezo. Kakšna je razlika? No, gume za suho stezo nimajo tekalne plasti (njihovo drugo ime je slicks). Odvisno od mešanice jih proizvajalec označi s simboli od C1 (najtrši) do C5 (najmehkejši).
Pozneje bo uradni dobavitelj pnevmatik Pirelli izbral 5 tipov iz razpoložljive skupine 3 zmesi, ki bodo na voljo ekipam med dirko. Označite jih z naslednjimi barvami:
- rdeča (mehka),
- rumena (srednja),
- bela (trda).
Iz fizike je znano, da čim mehkejša je mešanica, boljši je oprijem. To je še posebej pomembno pri zavijanju, saj vozniku omogoča hitrejše premikanje. Po drugi strani pa je prednost trše pnevmatike vzdržljivost, kar pomeni, da avtomobilu ni treba tako hitro pasti v škatlo.
Ko gre za mokre pnevmatike, se dve razpoložljivi vrsti pnevmatik razlikujeta predvsem po zmogljivosti odvajanja vode. Imajo barve:
- zelena (z rahlim dežjem) - poraba do 30 l / s pri 300 km / h;
- modra (za močan dež) - poraba do 65 l / s pri 300 km / h.
Obstajajo tudi določene zahteve za uporabo pnevmatik. Če na primer dirkač napreduje v tretji krog kvalifikacij (Q3), mora startati na pnevmatikah z najboljšim časom v prejšnjem krogu (Q2). Druga zahteva je, da mora vsaka ekipa uporabiti vsaj 2 zmesi pnevmatik na dirko.
Vendar ti pogoji veljajo samo za pnevmatike za suhe gosenice. Ne delajo, ko dežuje.
Zavore
Pri vrtoglavih hitrostih so potrebni tudi zavorni sistemi s pravo mero sile. Kako velik? Toliko, da pritisk na zavorni pedal povzroči g-sile do 5G.
Poleg tega avtomobili uporabljajo karbonske zavorne diske, kar je še ena razlika od tradicionalnih avtomobilov. Diski iz tega materiala so veliko manj vzdržljivi (dovolj za približno 800 km), a tudi lažji (teža približno 1,2 kg).
Njihova dodatna, a nič manj pomembna lastnost je 1400 prezračevalnih lukenj, ki so nujne, ker odvajajo kritične temperature. Pri zaviranju s kolesi lahko dosežejo do 1000 °C.
Formula 1 - motor in njegove značilnosti
Čas je za tisto, kar tigri najbolj ljubijo, motor formule 1. Poglejmo, iz česa je narejen in kako deluje.
No, že nekaj let so avtomobili opremljeni s 6-litrskimi hibridnimi motorji V1,6 s turbopolnilnikom. Sestavljeni so iz več glavnih delov:
- motor z notranjim izgorevanjem,
- dva elektromotorja (MGU-K in MGU-X),
- turbo polnilniki,
- baterija.
Koliko konj ima Formula 1?
Motor je majhen, a naj vas to ne zavede. Pogon doseže moč okoli 1000 KM. Motor z notranjim zgorevanjem s turbopolnilnikom proizvede 700 KM in dodatnih 300 KM. ki ga proizvajata dva električna sistema.
Vse to se nahaja takoj za monokokom in je poleg očitne vloge pogona tudi konstruktivni del. V smislu, da mehanika pritrdi zadnje vzmetenje, kolesa in menjalnik na motor.
Zadnji pomemben element, brez katerega pogonska enota ne more storiti, so radiatorji. V avtu so trije: dva velika ob straneh in en manjši takoj za voznikom.
Izgorevanje
Medtem ko je velikost motorja formule 1 nemoteča, je poraba goriva povsem druga stvar. Avtomobili dandanes porabijo okoli 40 l/100 km. Za laika se ta številka zdi ogromna, a v primerjavi z zgodovinskimi rezultati precej skromna. Prvi avtomobili formule 1 so porabili celo 190 l / 100 km!
Zmanjšanje tega sramotnega rezultata je delno posledica razvoja tehnologije, delno pa omejitev.
Pravila FIA pravijo, da lahko dirkalnik F1 na eni dirki porabi največ 145 litrov goriva. Dodatna zanimivost je dejstvo, da bo od leta 2020 vsak avtomobil imel dva merilnika pretoka, ki nadzirata količino goriva.
Delno prispeval k Ferrariju. Poročali so, da je formula 1 te ekipe izkoriščala sive površine in tako zaobšla omejitve.
Na koncu bomo omenili še rezervoar za gorivo, saj se razlikuje od standardnega. kateri? Najprej material. Proizvajalec izdeluje tank, kot da bi ga izdeloval za vojaško industrijo. To je še en varnostni dejavnik, saj je puščanje čim manjše.
menjalnik
Tema pogona je tesno povezana z menjalnikom. Njegova tehnologija se je spremenila hkrati, ko je F1 začel uporabljati hibridne motorje.
Kaj je značilno zanj?
To je 8-stopenjski, polavtomatski in sekvenčni. Poleg tega ima najvišjo stopnjo razvoja na svetu. Voznik menja prestave v milisekundah! Za primerjavo, enaka operacija najhitrejšim navadnim lastnikom avtomobilov vzame vsaj nekaj sekund.
Če ste seznanjeni, ste verjetno že slišali pregovor, da v avtomobilih ni vzvratne prestave. Ali je res?
Št.
Vsak pogon F1 ima vzvratno prestavo. Poleg tega je njegova prisotnost zahtevana v skladu s pravili FIA.
Formula 1 - g-sile in aerodinamika
Zavorne g-sile smo že omenili, a se jim bomo vrnili, ko se bo razvijal predmet aerodinamike.
Glavno vprašanje, ki bo že na samem začetku nekoliko razvedrilo situacijo, je princip sestavljanja avtomobila. No, celotna struktura deluje kot obrnjeno krilo letala. V smislu, da namesto dvigovanja avtomobila vsi gradniki ustvarjajo tlačno silo. Poleg tega seveda zmanjšajo zračni upor med gibanjem.
Pritisk je zelo pomemben parameter pri dirkanju, saj zagotavlja tako imenovani aerodinamični oprijem, ki olajša zavijanje. Večja kot je, hitreje bo voznik prevozil ovinek.
In kdaj se aerodinamični potisk poveča? Ko se hitrost poveča.
V praksi se boste, če vozite na plin, lažje obrnili, kot če bi bili previdni in spustili plin. Zdi se protiintuitivno, a v večini primerov je. Pri največji hitrosti tlačna sila doseže 2,5 tone, kar znatno zmanjša tveganje zdrsa in drugih presenečenj pri zavijanju.
Po drugi strani pa ima aerodinamika avtomobila slabo stran - posamezni elementi ustvarjajo upor, ki upočasnjuje (predvsem na ravnih delih steze).
Ključni elementi aerodinamičnega oblikovanja
Medtem ko se oblikovalci zelo potrudijo, da zagotovijo, da celoten dirkalnik F1 ustreza osnovni aerodinamiki, nekateri elementi oblikovanja obstajajo samo za ustvarjanje potisne sile. To je približno:
- sprednje krilo - je prvo v stiku z zračnim tokom, zato je najpomembnejše. Celoten koncept se začne pri njem, saj on organizira in porazdeli ves odpor med preostali stroj;
- stranski elementi - opravljajo najtežje delo, saj zbirajo in organizirajo kaotičen zrak s sprednjih koles. Nato jih pošljejo do hladilnih odprtin in v zadnji del avtomobila;
- Zadnje krilo – zbira zračne curke iz prejšnjih elementov in jih uporablja za ustvarjanje pritiska na zadnjo os. Poleg tega (zahvaljujoč sistemu DRS) zmanjša upor na ravnih odsekih;
- tla in difuzor - oblikovani tako, da ustvarjajo pritisk s pomočjo zraka, ki teče pod avtomobilom.
Razvoj tehnične misli in preobremenitev
Vse bolj izboljšana aerodinamika ne povečuje le zmogljivosti avtomobilov, temveč tudi stres, ki ga doživljajo vozniki. Ni potreben strokovnjak za fiziko, da bi vedel, da hitreje ko avto zavije v ovinek, večja je sila, ki deluje nanj.
Enako velja za osebo, ki sedi v avtu.
Na progah z najostrejšimi zavoji preobremenitve dosežejo 6G. Je veliko? Predstavljajte si, če vam nekdo pritisne na glavo s silo 50 kg, s tem pa se morajo spopasti mišice vratu. Ravno s tem se soočajo dirkači.
Kot lahko vidite, preobremenitev ne gre jemati zlahka.
Ali prihajajo spremembe?
Veliko je znakov, da se bo v prihodnjih letih zgodila revolucija v aerodinamiki avtomobilov. Od leta 2022 bodo dirkališča F1 imela novo tehnologijo, ki uporablja sesanje namesto pritiska. Če bo delovalo, napredna aerodinamična zasnova ne bo več potrebna in videz avtomobilov se bo drastično spremenil.
Toda ali bo res tako? Čas bo povedal.
Koliko tehta Formula 1?
Vse najpomembnejše dele avtomobila že poznate in verjetno želite vedeti, koliko tehtajo skupaj. Po zadnjih predpisih je najmanjša dovoljena masa vozila 752 kg (vključno z voznikom).
Formula 1 - tehnični podatki, tj. povzetek
Kakšen boljši način za povzetek članka o dirkalniku F1 kot povzetek najpomembnejših tehničnih podatkov? Navsezadnje jasno povedo, česa je stroj sposoben.
Če povzamem vse, kar morate vedeti o dirkalniku F1:
- motor - V6 hibrid s turbopolnilnikom;
- prostornina - 1,6 l;
- moč motorja - pribl. 1000 KM;
- pospešek do 100 km / h - približno 1,7 s;
- največja hitrost - odvisno.
Zakaj "odvisno"?
Ker imamo v primeru zadnjega parametra dva rezultata, ki ju je dosegla Formula 1. Največja hitrost v prvem je bila 378 km / h. Ta rekord je leta 2016 na ravnini postavil Valtteri Bottas.
Je pa bil tudi drugi test, pri katerem je avto, ki ga je vozil van der Merwe, prebil oviro 400 km/h, vendar rekorda niso priznali, saj ni bil dosežen v dveh vožnjah (z vetrom in proti vetru).
Članek povzemamo s ceno avtomobila, saj je tudi to zanimiva zanimivost. Čudež sodobnega avtomobilskega inženiringa (glede na posamezne dele) stane dobrih 13 milijonov dolarjev. Vendar ne pozabite, da je to cena brez upoštevanja stroškov razvoja tehnologije, največ stanejo inovacije.
Zneski, porabljeni za raziskave, dosegajo več milijard dolarjev.
Izkusite avtomobile formule 1 sami
Želite izkusiti, kako je sesti za volan avtomobila in občutiti njegovo moč? Zdaj lahko to storite!
Oglejte si našo ponudbo, da postanete voznik F1:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
