Samochody Formuły 1 - wszystko, co musisz o nich wiedzieć
Zawartość
Samochody Formuły 1 są fizycznym ucieleśnieniem najnowszych osiągnięć przemysłu motoryzacyjnego. Oglądanie wyścigów samo w sobie dostarcza odpowiedniej dawki emocji, ale prawdziwi kibice wiedzą, że najważniejsze rzeczy dzieją się poza torem. Innowacje, testy, inżynierowie walczą o to, aby samochód był szybszy nawet o 1 km/h.
Wszystko to oznacza, że wyścigi to tylko niewielka część tego, czym jest Formuła 1.
A ty? Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak powstaje samochód Formuły 1? Jakie są jego cechy i dlaczego osiąga tak ogromną prędkość? Jeśli tak, to trafiłeś we właściwe miejsce.
O wszystkim dowiesz się z artykułu.
Samochód Formuły 1 - podstawowe elementy konstrukcyjne
Formuła 1 zbudowana jest wokół kilku kluczowych elementów. Rozważmy każdy z nich osobno.
Monocoque i podwozie
Projektanci samochodu dopasowali wszystkie elementy do jego głównej części - podwozia, którego centralnym elementem jest tzw. monocoque.Gdyby bolid Formuły 1 miał serce, to właśnie tutaj.
Monocoque waży około 35 kg i spełnia jedno z najważniejszych zadań – ochronę zdrowia i życia kierowcy. Dlatego projektanci dokładają wszelkich starań, aby wytrzymać nawet krytyczne kolizje.
Również w tym obszarze samochodu znajduje się zbiornik paliwa i akumulator.
Jednak monocoque jest sercem samochodu z innego powodu. To tam projektanci montują podstawowe elementy samochodu, takie jak:
- Jednostka napędowa,
- skrzynie biegów,
- standardowe strefy mielenia,
- Przednie zawieszenie).
Przejdźmy teraz do głównych pytań: z czego składa się monocoque? Jak to działa?
Podstawą jest aluminiowa rama, tj. oczek, kształtem niewiele różniącym się od plastra miodu. Następnie projektanci pokrywają tę ramę co najmniej 60 warstwami elastycznego włókna węglowego.
To dopiero początek prac, ponieważ następnie monokok przechodzi przez laminowanie (600 razy!), zasysanie powietrza w próżni (30 razy) i końcowe utwardzanie w specjalnym piecu - autoklawie (10 razy).
Ponadto projektanci zwracają dużą uwagę na boczne strefy zgniotu. W tych miejscach bolid Formuły 1 jest szczególnie podatny na kolizje i różne wypadki, dlatego wymaga dodatkowej ochrony. Wciąż jest na poziomie monocoque i ma dodatkową 6 mm warstwę włókna węglowego i nylonu.
Drugi materiał można również znaleźć w kamizelkach kuloodpornych. Ma właściwości pochłaniania siły kinetycznej, dzięki czemu doskonale sprawdza się również w Formule 1. Można go również znaleźć w innych częściach samochodu (na przykład w zagłówku chroniącym głowę kierowcy).
deska rozdzielcza
Tak jak monocoque jest centralnym elementem całego samochodu, kokpit jest jego centrum. Oczywiście jest to również miejsce, z którego kierowca prowadzi pojazd. Stąd w kokpicie są trzy rzeczy:
- fotel,
- kierownica,
- pedały.
Kolejną ważną cechą tego elementu jest szczelność. Górna część kabiny ma szerokość 52 cm – tyle, by zmieścić się pod ramionami kierowcy. Jednak im jest niższy, tym jest węższy. Na wysokości nóg kokpit ma tylko 32 cm szerokości.
Dlaczego taki projekt?
Z dwóch bardzo ważnych powodów. Przede wszystkim ciasna kabina zapewnia kierowcy dużo większe bezpieczeństwo i ochronę przed przeciążeniami. Po drugie, sprawia, że samochód jest bardziej aerodynamiczny i lepiej rozkłada masę.
Na koniec należy dodać, że bolid F1 jest praktycznie podatny na sterowanie. Kierowca siedzi na pochylni ze stopami powyżej bioder.
Kierownica
Jeśli uważasz, że kierownica Formuły 1 niewiele różni się od kierownicy standardowego samochodu, to się mylisz. Nie chodzi tylko o formę, ale także o przyciski funkcyjne i inne ważne rzeczy.
Przede wszystkim projektanci tworzą kierownicę indywidualnie dla konkretnego kierowcy. Biorą odlew jego zaciśniętych dłoni, a następnie na tej podstawie i biorąc pod uwagę sugestie kierowcy rajdowego przygotowują finalny produkt.
Z wyglądu kierownica samochodu przypomina nieco uproszczoną wersję deski rozdzielczej samolotu. Dzieje się tak dlatego, że posiada on wiele przycisków i pokręteł, za pomocą których kierowca steruje różnymi funkcjami pojazdu. Dodatkowo w jego centralnej części umieszczono wyświetlacz LED, a po bokach uchwyty, których oczywiście nie mogło zabraknąć.
Co ciekawe, tył kierownicy też jest sprawny. Najczęściej umieszczane są tutaj manetki i manetki, ale niektórzy kierowcy wykorzystują to miejsce również na dodatkowe przyciski funkcyjne.
halo
Jest to stosunkowo nowy wynalazek w Formule 1, ponieważ pojawił się dopiero w 2018 roku. Co? System Halo odpowiada za ochronę głowy kierowcy podczas wypadku. Waży około 7 kg i składa się z dwóch części:
- tytanowa rama, która otacza głowę jeźdźca;
- dodatkowy detal wspierający całą konstrukcję.
Chociaż opis nie jest imponujący, Halo jest w rzeczywistości wyjątkowo niezawodne. Wytrzymuje nacisk do 12 ton. Dla ilustracji jest to taka sama waga dla półtora autobusu (w zależności od typu).
Samochody Formuły 1 - Elementy jazdy
Znasz już podstawowe elementy konstrukcyjne samochodu. Teraz czas na zgłębienie tematu działających komponentów, a mianowicie:
- wisiorki,
- opony
- hamulce.
Rozważmy każdy z nich osobno.
zawieszenie
W samochodzie Formuły 1 wymagania dotyczące zawieszenia są nieco inne niż w samochodach na normalnych drogach. Przede wszystkim nie jest przeznaczony do zapewnienia komfortu jazdy. Zamiast tego ma robić:
- samochód był przewidywalny
- praca opon była odpowiednia,
- aerodynamika była na najwyższym poziomie (o aerodynamice porozmawiamy w dalszej części artykułu).
Ponadto trwałość jest ważną cechą zawieszenia F1. Wynika to z faktu, że podczas ruchu są narażeni na ogromne siły, które muszą pokonać.
Istnieją trzy główne typy elementów zawieszenia:
- wewnętrzne (m.in. sprężyny, amortyzatory, stabilizatory);
- zewnętrzne (m.in. osie, łożyska, wsporniki kół);
- aerodynamiczne (wahacze i przekładnia kierownicza) - różnią się nieco od poprzednich, ponieważ oprócz funkcji mechanicznej wytwarzają nacisk.
Zasadniczo do produkcji zawieszenia używane są dwa materiały: metal na elementy wewnętrzne i włókno węglowe na elementy zewnętrzne. W ten sposób projektanci zwiększają trwałość wszystkiego.
Zawieszenie w F1 to dość trudny temat, ponieważ ze względu na duże ryzyko pęknięcia musi spełniać surowe normy FIA. Jednak nie będziemy się nad nimi szczegółowo tutaj rozwodzić.
Opony
Doszliśmy do jednego z najprostszych problemów w wyścigach Formuły 1 - opon. To dość szeroki temat, nawet jeśli skupimy się tylko na najważniejszych kwestiach.
Weźmy na przykład sezon 2020. Organizatorzy mieli do dyspozycji 5 rodzajów opon na tor suchy i 2 na mokry. Jaka jest różnica? Otóż opony na suchy tor nie mają bieżnika (inna nazwa to slick). W zależności od mieszanki producent oznacza je symbolami od C1 (najtwardszy) do C5 (najdelikatniejszy).
Później oficjalny dostawca opon Pirelli wybierze 5 typów z dostępnej puli 3 mieszanek, które będą dostępne dla zespołów podczas wyścigu. Oznacza je następującymi kolorami:
- czerwony (miękki),
- żółty (średni),
- biały (twardy).
Z fizyki wiadomo, że im bardziej miękka mieszanka, tym lepsza przyczepność. Jest to szczególnie ważne podczas pokonywania zakrętów, ponieważ pozwala kierowcy na szybsze poruszanie się. Z drugiej strony zaletą sztywniejszej opony jest trwałość, co oznacza, że samochód nie musi tak szybko zjeżdżać do boksu.
Jeśli chodzi o opony mokre, dwa dostępne typy opon różnią się przede wszystkim zdolnością odprowadzania wody. Mają kolory:
- zielony (przy lekkim deszczu) - zużycie do 30 l/s przy 300 km/h;
- niebieski (na ulewny deszcz) – zużycie do 65 l/s przy 300 km/h.
Istnieją również pewne wymagania dotyczące użytkowania opon. Jeśli np. kierowca awansuje do trzeciej rundy kwalifikacyjnej (Q3), musi wystartować na oponach z najlepszym czasem z poprzedniej rundy (Q2). Kolejnym wymogiem jest to, że każdy zespół musi używać co najmniej 2 mieszanek opon na wyścig.
Warunki te dotyczą jednak tylko opon do suchych torów. Nie działają, gdy pada deszcz.
Hamulce
Przy zawrotnych prędkościach wymagane są również układy hamulcowe o odpowiedniej sile. Jak duże to jest? Do tego stopnia, że naciśnięcie pedału hamulca powoduje przeciążenia dochodzące do 5G.
Ponadto w samochodach zastosowano karbonowe tarcze hamulcowe, co jest kolejną różnicą w stosunku do tradycyjnych samochodów. Tarcze wykonane z tego materiału są znacznie mniej wytrzymałe (wystarczą na ok. 800 km), ale też lżejsze (waga ok. 1,2 kg).
Ich dodatkową, ale nie mniej ważną cechą jest 1400 otworów wentylacyjnych, które są niezbędne, ponieważ usuwają krytyczne temperatury. Przy hamowaniu kołami mogą osiągnąć nawet 1000°C.
Formuła 1 - silnik i jego charakterystyka
Czas na to, co tygrysy kochają najbardziej, czyli na silnik Formuły 1. Zobaczmy, z czego się składa i jak działa.
Cóż, od kilku lat samochody napędzane są 6-litrowymi hybrydowymi silnikami V1,6 z turbodoładowaniem. Składają się z kilku głównych części:
- silnik spalinowy,
- dwa silniki elektryczne (MGU-K i MGU-X),
- turbosprężarki,
- bateria.
Ile koni ma Formuła 1?
Przemieszczenie jest niewielkie, ale nie daj się zwieść temu. Napęd osiąga moc około 1000 KM. Turbodoładowany silnik spalinowy wytwarza 700 KM i dodatkowo 300 KM. generowane przez dwa systemy elektryczne.
Wszystko to znajduje się tuż za nadwoziem i oprócz oczywistej roli napędu, stanowi również część konstrukcyjną. W tym sensie, że mechanicy mocują tylne zawieszenie, koła i skrzynię biegów do silnika.
Ostatnim ważnym elementem, bez którego jednostka napędowa nie mogłaby się obejść, są grzejniki. W aucie są ich trzy: dwa duże po bokach i jeden mniejszy zaraz za kierowcą.
Spalanie
Podczas gdy rozmiar silnika Formuły 1 nie rzuca się w oczy, zużycie paliwa to zupełnie inna sprawa. Obecnie samochody spalają około 40 l/100 km. Dla laika liczba ta wydaje się ogromna, ale w porównaniu z wynikami historycznymi jest dość skromna. Pierwsze bolidy Formuły 1 spalały nawet 190 l/100 km!
Spadek tego niechlubnego wyniku jest po części skutkiem rozwoju technologii, po części zaś ograniczeniami.
Przepisy FIA mówią, że samochód F1 może zużyć maksymalnie 145 litrów paliwa w jednym wyścigu. Dodatkową ciekawostką jest fakt, że od 2020 roku każdy samochód będzie posiadał dwa przepływomierze monitorujące ilość paliwa.
Częściowo przyczynił się do tego Ferrari. Podobno Formuła 1 tego zespołu wykorzystywała szare obszary i w ten sposób ominęła ograniczenia.
Na koniec wspomnimy o zbiorniku paliwa, ponieważ różni się on od standardowego. Który? Przede wszystkim materiał. Producent robi czołg tak, jakby robił to dla przemysłu wojskowego. Jest to kolejny czynnik bezpieczeństwa, ponieważ przecieki są zminimalizowane.
skrzynia biegów
Temat napędu jest ściśle związany ze skrzynią biegów. Jego technologia zmieniła się mniej więcej w tym samym czasie, kiedy F1 zaczął używać silników hybrydowych.
Co jest dla niego typowe?
Jest to 8-biegowa, półautomatyczna i sekwencyjna. Ponadto ma najwyższy poziom rozwoju na świecie. Kierowca zmienia biegi w ciągu milisekund! Dla porównania ta sama czynność zajmuje co najmniej kilka sekund najszybszemu zwykłemu właścicielowi samochodu.
Jeśli jesteś w temacie, to prawdopodobnie słyszałeś powiedzenie, że w samochodach nie ma biegu wstecznego. To prawda?
Nie.
Każdy napęd F1 ma bieg wsteczny. Ponadto jego obecność jest wymagana zgodnie z przepisami FIA.
Formuła 1 - przeciążenia i aerodynamika
Wspomnieliśmy już o przeciążeniach hamulców, ale wrócimy do nich w miarę rozwoju aerodynamiki.
Głównym pytaniem, które od samego początku trochę rozjaśni sytuację, jest zasada montażu samochodu. Cóż, cała konstrukcja działa jak odwrócone skrzydło samolotu. W tym sensie, że zamiast podnosić samochód, wszystkie klocki tworzą siłę docisku. Dodatkowo minimalizują one oczywiście opory powietrza podczas ruchu.
Docisk jest bardzo ważnym parametrem w wyścigach, ponieważ zapewnia tzw. przyczepność aerodynamiczną, która ułatwia pokonywanie zakrętów. Im jest większy, tym szybciej kierowca minie zakręt.
A kiedy zwiększa się ciąg aerodynamiczny? Gdy prędkość wzrasta.
W praktyce, jeśli jedziesz na gazie, łatwiej będzie Ci wyjść zza zakrętu, niż gdybyś był ostrożny i przydawał gazu. Wydaje się to sprzeczne z intuicją, ale w większości przypadków tak jest. Przy maksymalnej prędkości docisk sięga 2,5 tony, co znacznie zmniejsza ryzyko poślizgu i innych niespodzianek podczas pokonywania zakrętów.
Z drugiej strony aerodynamika samochodu ma wadę – poszczególne elementy stawiają opór, który spowalnia (zwłaszcza na prostych odcinkach toru).
Kluczowe aerodynamiczne elementy projektu
Podczas gdy projektanci ciężko pracują, aby cały bolid F1 pozostawał w zgodzie z podstawową aerodynamiką, niektóre elementy projektu istnieją tylko po to, by stworzyć siłę docisku. To jest o:
- przednie skrzydło – jako pierwsze styka się z opływającym powietrzem, a więc najważniejsze. Cała koncepcja zaczyna się od niego, ponieważ organizuje i rozdziela wszelki opór na resztę machiny;
- elementy boczne – wykonują najcięższą pracę, ponieważ zbierają i porządkują chaotyczne powietrze z przednich kół. Następnie wysyłają je do wlotów chłodzących i do tyłu samochodu;
- Tylne skrzydło — zbiera strumienie powietrza z wcześniejszych elementów i wykorzystuje je do wytworzenia siły docisku na tylną oś. Dodatkowo (dzięki systemowi DRS) zmniejsza opory na prostych odcinkach;
- podłoga i dyfuzor - zaprojektowane w taki sposób, aby wytworzyć ciśnienie za pomocą powietrza przepływającego pod samochodem.
Rozwój myśli technicznej i przeciążenie
Coraz lepsza aerodynamika nie tylko zwiększa osiągi pojazdu, ale także stres kierowcy. Nie trzeba być ekspertem w dziedzinie fizyki, aby wiedzieć, że im szybciej samochód skręca w zakręt, tym większa siła na niego działa.
Tak samo jest z osobą siedzącą w samochodzie.
Na torach z najbardziej stromymi zakrętami przeciążenia osiągają 6G. To dużo? Wyobraź sobie, że ktoś naciska na twoją głowę z siłą 50 kg, a mięśnie karku muszą sobie z tym poradzić. Właśnie z tym mają do czynienia zawodnicy.
Jak widać, przeciążenia nie można lekceważyć.
Nadchodzi zmiana?
Wiele wskazuje na to, że w nadchodzących latach nastąpi rewolucja w aerodynamice samochodów. Od 2022 roku na torach F1 pojawi się nowa technologia wykorzystująca efekt ssania zamiast ciśnienia. Jeśli to zadziała, ulepszona konstrukcja aerodynamiczna nie będzie już potrzebna, a wygląd pojazdów zmieni się diametralnie.
Ale czy tak będzie naprawdę? Czas pokaże.
Ile waży Formuła 1?
Znasz już wszystkie najważniejsze części samochodu i prawdopodobnie chcesz wiedzieć, ile razem ważą. Zgodnie z najnowszymi przepisami minimalna dopuszczalna masa pojazdu to 752 kg (łącznie z kierowcą).
Formuła 1 - dane techniczne, czyli podsumowanie
Czy istnieje lepszy sposób na podsumowanie artykułu o bolidzie F1 niż wybór najważniejszych danych technicznych? W końcu wyjaśniają, do czego zdolna jest maszyna.
Oto wszystko, co musisz wiedzieć o bolidzie F1:
- silnik - turbodoładowana hybryda V6;
- pojemność - 1,6 l;
- moc silnika - ok. 1000 KM;
- przyspieszenie do 100 km / h - około 1,7 s;
- maksymalna prędkość - to zależy.
Dlaczego „to zależy od okoliczności”?
Bo w przypadku ostatniego parametru mamy dwa wyniki, które osiągnęła Formuła 1. Maksymalna prędkość w pierwszym wynosiła 378 km / h. Rekord ten został ustanowiony w 2016 roku na prostej przez Valtteriego Bottasa.
Jednak był też inny test, w którym samochód prowadzony przez van der Merwe przekroczył barierę 400 km / h. Niestety rekord nie został uznany, ponieważ nie został osiągnięty w dwóch biegach (pod wiatr i pod wiatr).
Podsumowujemy artykuł kosztem samochodu, bo to też jest ciekawa ciekawostka. Cud nowoczesnej motoryzacji (pod względem poszczególnych części) kosztuje nieco ponad 13 milionów dolarów. Należy jednak pamiętać, że jest to cena bez kosztów opracowania technologii, a innowacyjność jest tego najbardziej warta.
Kwota wydana na badania sięga wielu miliardów dolarów.
Doświadcz na własną rękę samochodów Formuły 1
Chcesz poczuć jak to jest zasiąść za kierownicą samochodu i poczuć jego moc? Teraz możesz to zrobić!
Sprawdź naszą ofertę, która pozwoli Ci zostać kierowcą F1:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
