Mașini de Formula 1 - tot ce trebuie să știi despre ele
Conținut
Mașinile de Formula 1 sunt întruchiparea fizică a celor mai recente progrese din industria auto. Vizionarea curselor oferă în sine doza potrivită de emoție, dar fanii adevărați știu că cele mai importante lucruri se întâmplă în afara pistei. Inovația, testarea, ingineria se luptă pentru a face mașina mai rapidă și cu 1 km/h.
Toate acestea înseamnă că cursele sunt doar o mică parte din ceea ce este Formula 1.
Si tu? Te-ai întrebat vreodată cum este construită o mașină de Formula 1? Care sunt caracteristicile sale și de ce atinge o viteză atât de mare? Dacă da, atunci ai ajuns la locul potrivit.
Veți afla despre totul din articol.
Mașină de Formula 1 - elemente structurale de bază
Formula 1 este construită în jurul câtorva elemente cheie. Să luăm în considerare fiecare dintre ele separat.
Monococă și șasiu
Designerii mașinii au montat toate elementele pe partea sa principală - șasiul, al cărui element central este așa-numita monococă.Dacă o mașină de Formula 1 ar avea o inimă, ar fi aici.
Monococa cântărește aproximativ 35 kg și îndeplinește una dintre cele mai importante sarcini - să protejeze sănătatea și viața șoferului. Prin urmare, designerii depun toate eforturile pentru a rezista chiar și la coliziuni critice.
De asemenea, în această zonă a mașinii există un rezervor de combustibil și o baterie.
Cu toate acestea, monococa este în centrul mașinii dintr-un alt motiv. Acolo, designerii asamblează elementele de bază ale mașinii, cum ar fi:
- unitate de antrenare,
- cutii de viteze,
- zone de măcinare standard,
- suspensie fata).
Acum să trecem la întrebările principale: în ce constă o monococă? Cum functioneazã?
Baza este un cadru de aluminiu, de ex. plasă, în formă puțin diferită de fagure. Designerii acoperă apoi acest cadru cu cel puțin 60 de straturi de fibră de carbon flexibilă.
Acesta este doar începutul lucrării, pentru că apoi monococul trece prin laminare (de 600 de ori!), Aspirare a aerului în vid (30 de ori) și întărire finală într-un cuptor special - autoclavă (de 10 ori).
În plus, designerii acordă o mare atenție zonelor laterale de ondulare. În aceste locuri, mașina de Formula 1 este deosebit de vulnerabilă la coliziuni și diverse accidente și, prin urmare, necesită protecție suplimentară. Este încă la nivel de monococă și are un strat suplimentar de 6 mm de fibră de carbon și nailon.
Al doilea material poate fi găsit și în armura de corp. Are proprietăți de absorbție a forței cinetice, așa că este grozav și pentru Formula 1. Se găsește și în altă parte a mașinii (de exemplu, în tetiera care protejează capul șoferului).
bord
Așa cum monococa este piesa centrală a întregii mașini, cockpitul este centrul monococului. Desigur, acesta este și locul de unde șoferul conduce vehiculul. Prin urmare, există trei lucruri în cockpit:
- fotoliu,
- volan,
- pedale.
O altă caracteristică importantă a acestui element este etanșeitatea. În partea de sus, cabina are 52 cm lățime - suficient pentru a încăpea sub brațele șoferului. Cu toate acestea, cu cât este mai jos, cu atât este mai îngust. La înălțimea picioarelor, cockpitul are doar 32 cm lățime.
De ce un astfel de proiect?
Din două motive foarte importante. În primul rând, cabina înghesuită oferă șoferului mult mai multă siguranță și protecție împotriva supraîncărcărilor. În al doilea rând, face mașina mai aerodinamică și distribuie mai bine greutatea.
În sfârșit, trebuie adăugat că mașina de F1 este practic predispusă la virare. Șoferul stă pe o pantă cu picioarele mai sus decât șoldurile.
Volan
Dacă simți că volanul de Formula 1 nu este cu mult diferit de volanul unei mașini standard, te înșeli. Nu este vorba doar despre formă, ci și despre butoanele funcționale și alte lucruri importante.
În primul rând, designerii creează un volan individual pentru un anumit șofer. Îi iau o ghipsă din mâinile lui strânse, apoi pe această bază și ținând cont de sugestiile șoferului de raliu, pregătesc produsul final.
În aparență, volanul unei mașini seamănă cu o versiune oarecum simplificată a tabloului de bord al unui avion. Acest lucru se datorează faptului că are multe butoane și butoane pe care șoferul le folosește pentru a controla diferite funcții ale vehiculului. În plus, în partea centrală se află un display LED, iar pe laterale sunt mânere, care, bineînțeles, nu puteau lipsi.
Interesant este că și partea din spate a volanului este funcțională. Ambreiajul și paletele de schimbare sunt amplasate cel mai frecvent aici, dar unii șoferi folosesc acest spațiu și pentru butoanele funcționale suplimentare.
Aura
Aceasta este o invenție relativ nouă în Formula 1, deoarece a apărut abia în 2018. Ce? Sistemul Halo este responsabil pentru protejarea capului șoferului în caz de accident. Cântărește aproximativ 7 kg și este format din două părți:
- un cadru de titan care înconjoară capul călărețului;
- un detaliu suplimentar care susține întreaga structură.
Deși descrierea nu este impresionantă, Halo este de fapt extrem de fiabil. Poate rezista la presiuni de până la 12 tone. De exemplu, aceasta este aceeași greutate pentru un autobuz și jumătate (în funcție de tip).
Mașini de Formula 1 - Elemente de conducere
Cunoașteți deja elementele de bază ale unei mașini. Acum este timpul să explorați subiectul componentelor de lucru, și anume:
- pandantive,
- autobuz
- frane.
Să luăm în considerare fiecare dintre ele separat.
suspensie
Într-o mașină de Formula 1, cerințele de suspensie sunt oarecum diferite de cele ale mașinilor de pe drumurile normale. În primul rând, nu este conceput pentru a oferi confort la volan. În schimb, ar trebui să facă:
- mașina era previzibilă
- munca anvelopelor a fost adecvată,
- aerodinamica a fost de top (vom vorbi despre aerodinamică mai târziu în articol).
În plus, durabilitatea este o caracteristică importantă a suspensiei F1. Acest lucru se datorează faptului că în timpul mișcării sunt expuși la forțe uriașe pe care trebuie să le depășească.
Există trei tipuri principale de componente de suspensie:
- interioare (inclusiv arcuri, amortizoare, stabilizatori);
- exterior (inclusiv axe, rulmenți, suporturi pentru roți);
- aerodinamice (balance și mecanism de direcție) - sunt ușor diferite de cele anterioare, deoarece pe lângă funcția mecanică creează presiune.
Practic, la fabricarea suspensiei se folosesc doua materiale: metal pentru componentele interne si fibra de carbon pentru componentele externe. În acest fel, designerii măresc durabilitatea a tot.
Suspendarea în F1 este un subiect destul de complicat, deoarece din cauza riscului mare de rupere, trebuie să respecte standardele stricte FIA. Cu toate acestea, nu ne vom opri aici în detaliu asupra lor.
autobuz
Am ajuns la una dintre cele mai simple probleme din cursele de Formula 1 - anvelopele. Acesta este un subiect destul de larg, chiar dacă ne concentrăm doar pe cele mai importante probleme.
Luați, de exemplu, sezonul 2020. Organizatorii au avut 5 tipuri de anvelope pentru piste uscate și 2 pentru piste umede. Care este diferența? Ei bine, anvelopele de piste uscate nu au benzi de rulare (celălalt nume al lor este slicks). În funcție de amestec, producătorul le etichetează cu simboluri de la C1 (cel mai greu) la C5 (cel mai moale).
Ulterior, furnizorul oficial de anvelope Pirelli va selecta 5 tipuri din grupul disponibil de 3 compuși, care vor fi disponibile echipelor în timpul cursei. Marcați-le cu următoarele culori:
- roșu (moale),
- galben (mediu),
- alb (dur).
Din fizică se știe că cu cât amestecul este mai moale, cu atât aderența este mai bună. Acest lucru este deosebit de important la viraje, deoarece permite șoferului să se miște mai repede. Pe de altă parte, avantajul unei anvelope mai rigide este durabilitatea, ceea ce înseamnă că mașina nu trebuie să coboare în cutie la fel de repede.
Când vine vorba de anvelope umede, cele două tipuri de anvelope disponibile diferă în primul rând prin capacitatea lor de drenaj. Au culori:
- verde (cu ploaie slaba) - consum pana la 30 l/s la 300 km/h;
- albastru (pentru ploaie abundentă) – consum până la 65 l/s la 300 km/h.
Există, de asemenea, anumite cerințe pentru utilizarea anvelopelor. Dacă, de exemplu, un șofer avansează în a treia rundă de calificare (Q3), el trebuie să înceapă cu anvelopele cu cel mai bun timp din runda precedentă (Q2). O altă cerință este ca fiecare echipă să folosească cel puțin 2 compuși pentru anvelope pe cursă.
Cu toate acestea, aceste condiții se aplică numai anvelopelor de piste uscate. Nu funcționează când plouă.
Frânele
La viteze vertiginoase, sunt necesare și sisteme de frânare cu forța potrivită. Cât de mare este? Atât de mult încât apăsarea pedalei de frână provoacă supraîncărcări de până la 5G.
În plus, mașinile folosesc discuri de frână din carbon, care este o altă diferență față de mașinile tradiționale. Discurile din acest material sunt mult mai puțin rezistente (suficient pentru aproximativ 800 km), dar și mai ușoare (greutate aproximativ 1,2 kg).
Caracteristica lor suplimentară, dar nu mai puțin importantă, este 1400 de orificii de ventilație, care sunt necesare deoarece îndepărtează temperaturile critice. Când sunt frânate de roți, acestea pot ajunge până la 1000 ° C.
Formula 1 - motor și caracteristicile sale
Este timpul pentru ceea ce tigrii iubesc cel mai mult, motorul de Formula 1. Să vedem în ce constă și cum funcționează.
Ei bine, de câțiva ani, mașinile sunt propulsate de motoare hibride turbo V6 de 1,6 litri. Ele constau din mai multe părți principale:
- motor cu combustie interna,
- două motoare electrice (MGU-K și MGU-X),
- turbocompresoare,
- baterie.
Câți cai are Formula 1?
Deplasarea este mică, dar nu vă lăsați păcăliți de asta. Unitatea atinge o putere de aproximativ 1000 CP. Motorul cu combustie internă turbo produce 700 CP, cu încă 300 CP. generate de două sisteme electrice.
Toate acestea sunt situate chiar în spatele monococii și, pe lângă rolul evident al unității, sunt și o parte constructivă. În sensul că mecanicii atașează suspensia spate, roțile și cutia de viteze la motor.
Ultimul element important de care unitatea de putere nu s-ar putea lipsi sunt caloriferele. În mașină sunt trei: două mari pe laterale și una mai mică imediat în spatele șoferului.
Combustie
În timp ce dimensiunea unui motor de Formula 1 este discretă, consumul de combustibil este cu totul altă problemă. Mașinile ard în jur de 40 l/100 km în aceste zile. Pentru profan, această cifră pare uriașă, dar în comparație cu rezultatele istorice, este destul de modestă. Primele mașini de Formula 1 consumau chiar și 190 l/100 km!
Scăderea acestui rezultat rușinos se datorează parțial dezvoltării tehnologiei și parțial limitărilor.
Regulile FIA prevăd că o mașină de F1 poate consuma maximum 145 de litri de combustibil într-o cursă. O curiozitate suplimentară este faptul că din 2020, fiecare mașină va avea două debitmetre care monitorizează cantitatea de combustibil.
Ferrari a contribuit parțial. Se raportează că Formula 1 a acestei echipe a folosit zone gri și a ocolit astfel restricțiile.
În final, vom aminti rezervorul de combustibil, deoarece diferă de cel standard. Care? În primul rând, materialul. Producătorul face rezervorul de parcă l-ar fi făcut pentru industria militară. Acesta este un alt factor de siguranță, deoarece scurgerile sunt reduse la minimum.
cutie de viteze
Subiectul conducerii este strâns legat de cutia de viteze. Tehnologia sa s-a schimbat cam în aceeași perioadă în care F1 a început să folosească motoare hibride.
Ce este tipic pentru el?
Acesta este un cu 8 trepte, semi-automat și secvenţial. În plus, are cel mai înalt nivel de dezvoltare din lume. Șoferul schimbă vitezele în milisecunde! Pentru comparație, aceeași operațiune durează cel puțin câteva secunde pentru cei mai rapizi proprietari de mașini obișnuite.
Dacă sunteți pe subiect, probabil ați auzit zicala că nu există marșarier în mașini. Asta este adevărat?
Nu.
Fiecare unitate F1 are o treaptă de marșarier. Mai mult, prezența lui este necesară în conformitate cu regulile FIA.
Formula 1 - forțe g și aerodinamică
Am menționat deja suprasarcinile de frânare, dar vom reveni asupra lor pe măsură ce se dezvoltă tema aerodinamicii.
Principala întrebare, care de la bun început va lumina puțin situația, este principiul asamblarii mașinilor. Ei bine, întreaga structură funcționează ca o aripă de avion inversată. În sensul că în loc să ridice mașina, toate blocurile de construcție creează forță aerodinamică. În plus, ele, desigur, reduc la minimum rezistența aerului în timpul mișcării.
Forța aerodinamică este un parametru foarte important în curse, deoarece oferă așa-numita tracțiune aerodinamică, ceea ce ușurează virajele. Cu cât este mai mare, cu atât șoferul va trece mai repede de viraj.
Și când crește forța aerodinamică? Când viteza crește.
În practică, dacă conduci pe benzină, îți va fi mai ușor să dai colțul decât dacă ai fi atent și ai accelera. Pare contraintuitiv, dar în cele mai multe cazuri este. La viteza maximă, forța aerodinamică ajunge la 2,5 tone, ceea ce reduce semnificativ riscul de derapaj și alte surprize la viraje.
Pe de altă parte, aerodinamica mașinii are un dezavantaj - elementele individuale creează rezistență, care încetinește (în special pe secțiunile drepte ale pistei).
Elemente cheie de design aerodinamic
În timp ce designerii lucrează din greu pentru a menține întreaga mașină de F1 în conformitate cu aerodinamica de bază, unele elemente de design există doar pentru a crea forța aerodinamică. Este despre:
- aripa din față - este prima în contact cu fluxul de aer, deci cel mai important lucru. Întregul concept începe de la el, pentru că el organizează și distribuie toată rezistența între restul mașinii;
- elemente laterale - fac cea mai grea muncă, deoarece colectează și organizează aerul haotic de pe roțile din față. Apoi le trimit la orificiile de răcire și în spatele mașinii;
- Aripa spate - Colectează jeturile de aer de la elementele anterioare și le folosește pentru a crea forță aerodinamică pe puntea spate. În plus (mulțumită sistemului DRS) reduce rezistența pe tronsoane drepte;
- podea și difuzor - concepute astfel încât să creeze presiune cu ajutorul aerului care curge sub mașină.
Dezvoltarea gândirii tehnice și suprasolicitarea
Aerodinamica din ce în ce mai îmbunătățită nu numai că crește performanța vehiculului, ci și stresul șoferului. Nu trebuie să fii un expert în fizică pentru a ști că cu cât o mașină se transformă mai repede într-un colț, cu atât este mai mare forța care acționează asupra ei.
La fel este și cu persoana care stă în mașină.
Pe pistele cu cele mai abrupte curbe, forțele G ajung la 6G. E mult? Imaginează-ți dacă cineva îți apasă capul cu o forță de 50 kg, iar mușchii gâtului trebuie să facă față acestui lucru. Cu asta se confruntă concurenții.
După cum puteți vedea, supraîncărcarea nu poate fi luată cu ușurință.
Urmează schimbări?
Sunt multe semne că o revoluție în aerodinamica mașinilor va avea loc în următorii ani. Din 2022, noi tehnologii vor apărea pe pistele de F1 folosind efectul de aspirație în loc de presiune. Dacă funcționează, designul aerodinamic îmbunătățit nu mai este necesar și aspectul vehiculelor se va schimba dramatic.
Dar chiar așa va fi? Timpul se va arăta.
Cât cântărește Formula 1?
Cunoști deja toate cele mai importante părți ale unei mașini și probabil vrei să știi cât cântăresc împreună. Conform ultimelor reglementări, greutatea minimă admisă a vehiculului este de 752 kg (inclusiv șoferul).
Formula 1 - date tehnice, adică rezumat
Există o modalitate mai bună de a rezuma un articol de mașină F1 decât o selecție a celor mai importante date tehnice? În cele din urmă, ei clarifică de ce este capabilă mașina.
Iată tot ce trebuie să știi despre o mașină de F1:
- motor - hibrid V6 turbo;
- capacitate - 1,6 l;
- puterea motorului - aprox. 1000 CP;
- accelerație până la 100 km / h - aproximativ 1,7 s;
- viteza maxima - depinde.
De ce „depinde de circumstanțe”?
Pentru că în cazul ultimului parametru avem două rezultate, care au fost atinse de Formula 1. Viteza maximă în primul a fost de 378 km/h. Acest record a fost stabilit în 2016 pe linie dreaptă de Valtteri Bottas.
Totuși, a mai existat și o altă probă în care mașina, condusă de van der Merwe, a spart bariera de 400 km/h. Din păcate, recordul nu a fost recunoscut nefiind atins în două serii (în sus și în sus).
Rezum articolul cu prețul unei mașini, pentru că și aceasta este o curiozitate interesantă. Miracolul industriei moderne de automobile (în ceea ce privește piesele individuale) costă puțin peste 13 milioane de dolari. Cu toate acestea, rețineți că acesta este prețul excluzând costul dezvoltării tehnologiei, iar inovația merită cel mai mult.
Suma cheltuită pentru cercetare ajunge la multe miliarde de dolari.
Experimentați pe cont propriu mașinile de Formula 1
Vrei să experimentezi cum este să stai la volanul unei mașini și să-i simți puterea? Acum o poți face!
Consultați oferta noastră pentru a deveni pilot de F1:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
