Vormel 1 autod – kõik, mida pead nende kohta teadma
Sisu
Vormel 1 autod on autotööstuse viimaste edusammude füüsiline kehastus. Võistluste jälgimine annab juba iseenesest paraja annuse põnevust, kuid tõelised fännid teavad, et kõige olulisemad asjad juhtuvad väljaspool rajad. Innovatsioon, testimine, inseneride võitlus, et muuta auto kasvõi 1 km/h kiiremaks.
Kõik see tähendab, et võidusõit on vaid väike osa vormel 1 omast.
Ja sina? Kas olete kunagi mõelnud, kuidas vormel 1 autot ehitatakse? Millised on selle omadused ja miks see saavutab nii tohutu kiiruse? Kui jah, siis olete jõudnud õigesse kohta.
Artiklist saate teada kõike.
Vormel 1 auto – põhilised konstruktsioonielemendid
Vormel 1 on üles ehitatud mõne põhielemendi ümber. Vaatleme igaüks neist eraldi.
Monokokk ja šassii
Auto disainerid sobitasid kõik elemendid selle põhiosale - šassiile, mille keskseks elemendiks on nn monokokk.Kui vormel 1 autol oleks süda, oleks see siin.
Monokok kaalub ligikaudu 35 kg ja täidab üht tähtsaimat ülesannet – kaitsta juhi tervist ja elu. Seetõttu teevad disainerid kõik endast oleneva, et taluda ka kriitilisi kokkupõrkeid.
Ka selles auto piirkonnas on kütusepaak ja aku.
Monokokk on aga auto südames teisel põhjusel. Just seal panevad disainerid kokku auto põhielemendid, näiteks:
- ajam,
- käigukastid,
- standardsed lihvimistsoonid,
- esivedrustus).
Liigume nüüd põhiküsimuste juurde: millest monokokk koosneb? Kuidas see töötab?
Alus on alumiiniumraam, st. võrk, kuju poolest vähe erinev kärgstruktuurist. Seejärel katavad disainerid selle raami vähemalt 60 kihi painduva süsinikkiuga.
See on alles töö algus, sest siis läbib monokokk lamineerimise (600 korda!), Õhuimemise vaakumis (30 korda) ja lõppkõvenemise spetsiaalses ahjus - autoklaavis (10 korda).
Lisaks pööravad disainerid suurt tähelepanu külgmistele kortsumistsoonidele. Nendes kohtades on vormel-1 auto kokkupõrgete ja erinevate õnnetuste suhtes eriti haavatav ning vajab seetõttu lisakaitset. See on endiselt monokokkide tasemel ning sellel on täiendav 6 mm kiht süsinikkiust ja nailonist.
Teist materjali võib leida ka soomusvestides. Sellel on kineetilise jõu neeldumisomadused, seega sobib see suurepäraselt ka vormel 1. Seda leidub ka mujal autos (näiteks juhi pead kaitsvas peatoes).
armatuurlaud
Nii nagu monokokk on kogu auto keskpunkt, on kokpit monokoki keskpunkt. Loomulikult on see ka koht, kust juht sõidukit juhib. Seega on kokpitis kolm asja:
- tugitool,
- rool,
- pedaalid.
Selle elemendi teine oluline omadus on tihedus. Ülaosas on kabiini laius 52 cm – täpselt niipalju, et mahub juhi käte alla. Samas, mida madalam see on, seda kitsam on. Jalgade kõrgusel on kokpit vaid 32 cm lai.
Miks selline projekt?
Kahel väga olulisel põhjusel. Esiteks pakub kitsas kabiin juhile palju rohkem turvalisust ja kaitset ülekoormuste eest. Teiseks muudab see auto aerodünaamilisemaks ja jaotab kaalu paremini.
Lõpetuseks olgu lisatud, et F1 auto on praktiliselt juhitav. Juht istub kallakul, jalad on puusadest kõrgemal.
Rool
Kui teile tundub, et vormel 1 rool ei erine palju tavaauto roolist, siis eksite. Asi pole ainult vormis, vaid ka funktsiooninuppudes ja muus olulises.
Esiteks loovad disainerid konkreetse juhi jaoks rooli individuaalselt. Nad võtavad tema kokkusurutud kätest kipsi ning selle põhjal ja rallisõitja ettepanekuid arvesse võttes valmistavad lõpptoote ette.
Välimuselt meenutab auto rool lennuki armatuurlaua mõnevõrra lihtsustatud versiooni. Seda seetõttu, et sellel on palju nuppe ja nuppe, mida juht kasutab auto erinevate funktsioonide juhtimiseks. Lisaks on selle keskosas LED-ekraan ning külgedel käepidemed, millest loomulikult ei saanud puududa.
Huvitaval kombel on ka rooli tagaosa funktsionaalne. Siduri ja labade käiguvahetajad on kõige sagedamini paigutatud siia, kuid mõned juhid kasutavad seda ruumi ka täiendavate funktsiooninuppude jaoks.
halo
See on vormel 1-s suhteliselt uus leiutis, kuna see ilmus alles 2018. aastal. Mida? Halo süsteem vastutab juhi pea kaitsmise eest õnnetuse korral. See kaalub umbes 7 kg ja koosneb kahest osast:
- titaanist raam, mis ümbritseb sõitja pead;
- täiendav detail, mis toetab kogu konstruktsiooni.
Kuigi kirjeldus pole muljetavaldav, on Halo tegelikult äärmiselt usaldusväärne. See talub kuni 12 tonni survet. Illustreerimiseks on see pooleteise bussi puhul sama kaal (olenevalt tüübist).
Vormel 1 autod – sõiduelemendid
Te teate juba auto põhilisi ehitusplokke. Nüüd on aeg uurida töötavate komponentide teemat, nimelt:
- ripatsid,
- rehvid
- pidurid.
Vaatleme igaüks neist eraldi.
Vedrustus
Vormel 1 autol on vedrustuse nõuded veidi erinevad tavateedel sõitvate autode omadest. Esiteks pole see loodud sõidumugavust pakkuma. Selle asemel peaks see tegema:
- auto oli etteaimatav
- rehvide töö oli asjakohane,
- aerodünaamika oli kõrgeimal tasemel (räägime aerodünaamikast artiklis hiljem).
Lisaks on F1 vedrustuse oluline omadus vastupidavus. See on tingitud asjaolust, et liikumise ajal puutuvad nad kokku tohutute jõududega, millest nad peavad üle saama.
Vedrustuse komponente on kolme peamist tüüpi:
- sisemine (sh vedrud, amortisaatorid, stabilisaatorid);
- välised (sh teljed, laagrid, rattatoed);
- aerodünaamilised (klahvhoovad ja roolimehhanism) - need erinevad veidi eelmistest, kuna lisaks mehaanilisele funktsioonile tekitavad survet.
Põhimõtteliselt kasutatakse vedrustuse valmistamiseks kahte materjali: sisemiste komponentide jaoks metalli ja väliskomponentide jaoks süsinikkiudu. Nii suurendavad disainerid kõige vastupidavust.
Vedrustus F1-s on üsna keeruline teema, sest suure purunemisohu tõttu peab see vastama rangetele FIA standarditele. Siin me neil aga lähemalt ei peatu.
Rehvid
Oleme jõudnud vormel 1 võidusõidu ühe lihtsaima probleemini – rehvid. See on üsna lai teema, isegi kui keskendume ainult kõige olulisematele teemadele.
Võtame näiteks hooaja 2020. Korraldajatel oli 5 tüüpi rehve kuivale ja 2 märjale rajale. Mis vahe on? Noh, kuivrajalistel rehvidel pole turvist (nende teine nimi on slicks). Olenevalt segust märgistab tootja need sümbolitega C1 (kõvem) kuni C5 (kõige pehmem).
Hiljem valib ametlik rehvitarnija Pirelli olemasolevast 5 segust koosnevast reservist välja 3 tüüpi, mis on võistkondade käsutuses võistluse ajal. Märgib need järgmiste värvidega:
- punane (pehme),
- kollane (keskmine),
- valge (kõva).
Füüsikast on teada, et mida pehmem on segu, seda parem on nake. See on eriti oluline kurvides, kuna see võimaldab juhil kiiremini liikuda. Teisest küljest on jäigema rehvi eeliseks vastupidavus, mis tähendab, et auto ei pea nii kiiresti kasti alla minema.
Kui rääkida märgadest rehvidest, siis kaks saadaolevat tüüpi rehvid erinevad eelkõige oma veekindluse poolest. Neil on värvid:
- roheline (kerge vihmaga) - tarbimine kuni 30 l / s kiirusel 300 km / h;
- sinine (tugeva vihma korral) – kulu kuni 65 l/s kiirusel 300 km/h.
Rehvide kasutamisele kehtivad ka teatud nõuded. Kui sõitja pääseb näiteks kolmandasse kvalifikatsiooniringi (Q3), peab ta startima eelmise ringi (Q2) parima ajaga rehvidel. Teine nõue on, et iga võistkond peab ühe võistluse kohta kasutama vähemalt 2 rehvisegu.
Need tingimused kehtivad aga ainult kuival rajal rehvidele. Vihmaga need ei tööta.
Pidurid
Meeletutel kiirustel on vaja ka õige jõuga pidurisüsteeme. Kui suur see on? Nii palju, et piduripedaali vajutamine põhjustab kuni 5G ülekoormusi.
Lisaks kasutatakse autodel süsiniku pidurikettaid, mis on veel üks erinevus traditsioonilistest autodest. Sellest materjalist kettad on palju vähem vastupidavad (piisab ca 800 km läbimiseks), aga ka kergemad (kaal ca 1,2 kg).
Nende lisa, kuid mitte vähem oluline omadus on 1400 ventilatsiooniava, mis on vajalikud, kuna need eemaldavad kriitilised temperatuurid. Rataste pidurdamisel võivad need ulatuda kuni 1000 ° C-ni.
Vormel 1 - mootor ja selle omadused
Käes on aeg, mida tiigrid kõige rohkem armastavad, vormel 1 mootorit. Vaatame, millest see koosneb ja kuidas see töötab.
Noh, juba mitu aastat on autodel 6-liitrised V1,6 hübriidturbomootorid. Need koosnevad mitmest põhiosast:
- sisepõlemismootor,
- kaks elektrimootorit (MGU-K ja MGU-X),
- turbolaadurid,
- aku.
Mitu hobust on vormel 1-l?
Mootori töömaht on väike, kuid ärge laske end sellest petta. Ajam saavutab võimsuseks umbes 1000 hj. Turboülelaaduriga sisepõlemismootor toodab 700 hj, millele lisandub 300 hj. mida tekitavad kaks elektrisüsteemi.
Kõik see asub kohe monokoki taga ja on lisaks ajami ilmselgele rollile ka konstruktiivne osa. Selles mõttes, et mehaanikud panevad mootori külge tagumise vedrustuse, rattad ja käigukasti.
Viimane oluline element, ilma milleta jõuallikas hakkama ei saaks, on radiaatorid. Neid on autos kolm: kaks suurt külgedel ja üks väiksem kohe juhi taga.
Põlemine
Kuigi vormel 1 mootori suurus on märkamatu, on kütusekulu hoopis teine teema. Tänapäeval põlevad autod umbes 40 l/100 km. Võhiku jaoks tundub see näitaja tohutu, kuid ajalooliste tulemustega võrreldes üsna tagasihoidlik. Esimesed vormel 1 autod tarbisid koguni 190 l / 100 km!
Selle häbiväärse tulemuse langus on osalt tingitud tehnoloogia arengust, osalt aga piirangutest.
FIA reeglid ütlevad, et F1 auto võib ühel võistlusel kulutada maksimaalselt 145 liitrit kütust. Täiendav kurioosum on fakt, et alates 2020. aastast on igal autol kaks kütusekogust jälgivat voolumõõtjat.
Ferrari aitas osaliselt kaasa. Väidetavalt kasutas meeskonna vormel 1 halle alasid ja läks seega piirangutest mööda.
Lõpuks mainime ära kütusepaagi, kuna see erineb tavalisest. Milline? Esiteks materjal. Tootja teeb tanki nii, nagu teeks ta seda sõjatööstuse jaoks. See on veel üks ohutustegur, kuna lekked on viidud miinimumini.
Edasikandumine
Ajamiteema on tihedalt seotud käigukastiga. Selle tehnoloogia muutus samal ajal, kui F1 hakkas kasutama hübriidmootoreid.
Mis on talle tüüpiline?
See on 8-käiguline, poolautomaatne ja järjestik. Lisaks on sellel maailma kõrgeim arengutase. Juht vahetab käike millisekunditega! Võrdluseks – sama toiming võtab kiireimatel tavaautoomanikel aega vähemalt paar sekundit.
Kui olete teemaga kursis, olete ilmselt kuulnud ütlust, et autodel pole tagurpidikäiku. See on tõsi?
Ei
Igal F1-ajamil on tagurpidikäik. Pealegi on tema kohalolek FIA reeglite kohaselt nõutav.
Vormel 1 – g-jõud ja aerodünaamika
Pidurite ülekoormusi oleme juba maininud, kuid tuleme nende juurde tagasi aerodünaamika teema arenedes.
Põhiküsimus, mis algusest peale olukorda veidi heledamaks muudab, on auto kokkupaneku põhimõte. Noh, kogu konstruktsioon töötab nagu ümberpööratud lennukitiib. Selles mõttes, et auto tõstmise asemel loovad kõik ehitusplokid survejõudu. Lisaks vähendavad nad loomulikult õhutakistust liikumise ajal.
Survejõud on võidusõidus väga oluline parameeter, sest see tagab nn aerodünaamilise veojõu, mis muudab kurvide läbimise lihtsamaks. Mida suurem see on, seda kiiremini läbib juht kurvi.
Ja millal aerodünaamiline tõukejõud suureneb? Kui kiirus suureneb.
Praktikas on nii, et kui sõidate gaasiga, on teil lihtsam ümber nurga sõita, kui oleksite ettevaatlik ja gaasiga. See tundub vastuoluline, kuid enamikul juhtudel on see nii. Maksimaalsel kiirusel ulatub survejõud 2,5 tonnini, mis vähendab oluliselt libisemisohtu ja muid ootamatusi kurvides.
Teisest küljest on auto aerodünaamikal miinus - üksikud elemendid tekitavad vastupanu, mis aeglustab (eriti sirgetel rajalõikudel).
Peamised aerodünaamilised disainielemendid
Kuigi disainerid teevad kõvasti tööd, et hoida kogu F1 auto põhilise aerodünaamikaga kooskõlas, eksisteerivad mõned disainielemendid ainult survejõu loomiseks. See on umbes:
- esitiib - see on esimene, mis puutub õhuvooluga kokku, seega kõige olulisem. Kogu kontseptsioon algab temast, sest ta organiseerib ja jagab kogu vastupanu ülejäänud masina vahel;
- külgmised elemendid - nad teevad kõige raskemat tööd, kuna koguvad ja korraldavad esiratastelt kaootilist õhku. Seejärel saadavad nad need jahutusavadesse ja auto taha;
- Tagatiib – kogub õhujoad varasematest elementidest ja kasutab neid tagasillale surujõu tekitamiseks. Lisaks (tänu DRS-süsteemile) vähendab see takistust sirgetel lõikudel;
- põrand ja difuusor - konstrueeritud nii, et auto all voolava õhu abil tekitataks rõhku.
Tehnilise mõtte arendamine ja ülekoormus
Üha parem aerodünaamika ei suurenda mitte ainult sõiduki jõudlust, vaid ka juhi stressi. Ei pea olema füüsikaekspert, et teada, et mida kiiremini auto kurvi keerab, seda suurem jõud sellele mõjub.
Sama on autos istujaga.
Kõige järsemate kurvidega radadel ulatuvad G-jõud 6G-ni. Kas see on palju? Kujutage ette, kui keegi vajutab teile 50 kg jõuga pähe ja teie kaelalihased peavad sellega toime tulema. See on see, millega võidusõitjad silmitsi seisavad.
Nagu näete, ei saa ülekoormamist kergelt võtta.
Kas muudatused on tulemas?
On palju märke, et lähiaastatel toimub revolutsioon autode aerodünaamikas. Alates 2022. aastast ilmub F1 radadele uus tehnoloogia, mis kasutab surve asemel imemise efekti. Kui see toimib, pole täiustatud aerodünaamilist disaini enam vaja ja sõidukite välimus muutub dramaatiliselt.
Aga kas see tõesti nii läheb? Eks aeg näitab.
Kui palju vormel 1 kaalub?
Teate juba kõiki auto kõige olulisemaid osi ja ilmselt soovite teada, kui palju need koos kaaluvad. Viimaste regulatsioonide järgi on sõiduki minimaalne lubatud kaal 752 kg (koos juhiga).
Vormel 1 – tehnilised andmed ehk kokkuvõte
Mis oleks parem viis F1 auto artikli kokkuvõtmiseks kui valik kõige olulisematest tehnilistest andmetest? Lõpuks teevad nad selgeks, milleks masin võimeline on.
Siin on kõik, mida pead F1 auto kohta teadma:
- mootor - turboülelaaduriga V6 hübriid;
- maht - 1,6 l;
- mootori võimsus - ca. 1000 hj;
- kiirendus 100 km / h - umbes 1,7 s;
- maksimaalne kiirus – oleneb.
Miks "see oleneb asjaoludest"?
Sest viimase parameetri puhul on meil kaks tulemust, mille saavutas vormel 1. Esimeses oli maksimaalne kiirus 378 km/h. Selle rekordi püstitas 2016. aastal sirgel Valtteri Bottas.
Küll aga toimus ka teine katse, kus van der Merwe juhitud auto murdis 400 km/h tõkke.Paraku rekordit ei tunnistatud, kuna kahel (vastu- ja vastutuult) sõidul seda ei saavutatud.
Teeme artikli kokkuvõtte auto maksumusest, sest see on ka huvitav kurioosum. Kaasaegse autotööstuse ime (üksikute osade osas) maksab veidi üle 13 miljoni dollari. Pidage siiski meeles, et see hind on ilma tehnoloogia arendamise kuludeta ja innovatsioon on kõige rohkem väärt.
Uuringutele kulutatud summa ulatub mitme miljardi dollarini.
Kogege vormel 1 autosid iseseisvalt
Kas soovite kogeda, mis tunne on istuda autorooli ja tunda selle jõudu? Nüüd saate seda teha!
Vaadake meie pakkumist, mis võimaldab teil saada F1 piloodiks:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
