Formula 1 automašīnas – viss, kas par tām jāzina
saturs
Formula 1 automašīnas ir autobūves jaunāko sasniegumu fiziskais iemiesojums. Sacīkšu vērošana jau pati par sevi sniedz īsto azarta devu, taču īstie fani zina, ka svarīgākās lietas notiek ārpus trases. Inovācijas, testēšana, inženieru cīņa, lai padarītu automašīnu pat par 1 km/h ātrāku.
Tas viss nozīmē, ka sacīkstes ir tikai neliela daļa no Formula 1.
Un tu? Vai esat kādreiz domājuši, kā tiek uzbūvēta Formula 1 automašīna? Kādas ir tā īpašības un kāpēc tas sasniedz tik milzīgu ātrumu? Ja tā, tad jūs esat nonācis īstajā vietā.
Par visu jūs uzzināsit no raksta.
Formula 1 automašīna - pamata konstrukcijas elementi
Formula 1 ir veidota, balstoties uz dažiem galvenajiem elementiem. Apskatīsim katru no tiem atsevišķi.
Monokoks un šasija
Automašīnas dizaineri visus elementus pielika tās galvenajai daļai - šasijai, kuras centrālais elements ir tā sauktais monokoks.Ja Formula 1 mašīnai būtu sirds, tā būtu šeit.
Monokoks sver aptuveni 35 kg un veic vienu no svarīgākajiem uzdevumiem – sargāt autovadītāja veselību un dzīvību. Tāpēc dizaineri pieliek visas pūles, lai izturētu pat kritiskas sadursmes.
Arī šajā automašīnas zonā ir degvielas tvertne un akumulators.
Tomēr monokoks ir automašīnas centrā cita iemesla dēļ. Tieši tur dizaineri saliek automašīnas pamatelementus, piemēram:
- piedziņas bloks,
- ātrumkārbas,
- standarta slīpēšanas zonas,
- priekšējā piekare).
Tagad pāriesim pie galvenajiem jautājumiem: no kā sastāv monokoks? Kā tas darbojas?
Pamatne ir alumīnija rāmis, t.i. siets, pēc formas nedaudz atšķiras no šūnveida. Pēc tam dizaineri pārklāj šo rāmi ar vismaz 60 elastīgas oglekļa šķiedras slāņiem.
Tas ir tikai darba sākums, jo tad monokoks iziet laminēšanu (600 reizes!), Gaisa iesūkšanu vakuumā (30 reizes) un galīgo konservēšanu speciālā krāsnī - autoklāvā (10 reizes).
Turklāt dizaineri lielu uzmanību pievērš sānu saburzītajām zonām. Šajās vietās Formula 1 mašīna ir īpaši neaizsargāta pret sadursmēm un dažādiem negadījumiem, tāpēc tai nepieciešama papildu aizsardzība. Tas joprojām ir monokoka līmenī, un tam ir papildu 6 mm oglekļa šķiedras un neilona slānis.
Otrs materiāls atrodams arī bruņuvestēs. Tam ir kinētiskā spēka absorbcijas īpašības, tāpēc tas ir lieliski piemērots arī Formulai 1. Tas ir atrodams arī citur automašīnā (piemēram, galvas balstā, kas aizsargā vadītāja galvu).
mērinstrumentu panelis
Tāpat kā monokoks ir visas automašīnas centrālais elements, kabīne ir monokoka centrs. Protams, šī ir arī vieta, no kurienes vadītājs brauc ar transportlīdzekli. Tādējādi kabīnē ir trīs lietas:
- atzveltnes krēsls,
- stūre,
- pedāļi.
Vēl viena svarīga šī elementa iezīme ir blīvums. Augšpusē kabīnes platums ir 52 cm – tieši tik daudz, lai ietilptu zem vadītāja rokām. Tomēr, jo tas ir zemāks, jo šaurāks tas ir. Kāju augstumā kabīne ir tikai 32 cm plata.
Kāpēc tāds projekts?
Divu ļoti svarīgu iemeslu dēļ. Pirmkārt, šaurākā kabīne nodrošina vadītājam daudz lielāku drošību un aizsardzību pret pārslodzēm. Otrkārt, tas padara automašīnu aerodinamiskāku un labāk sadala svaru.
Visbeidzot jāpiebilst, ka F1 mašīna praktiski ir pakļauta stūrēšanai. Vadītājs sēž uz slīpuma ar pēdām augstāk par gurniem.
Stūres rats
Ja jums liekas, ka Formula 1 stūre daudz neatšķiras no standarta automašīnas stūres, jūs maldāties. Runa nav tikai par formu, bet arī par funkciju pogām un citām svarīgām lietām.
Pirmkārt, dizaineri stūri veido individuāli konkrētam vadītājam. Viņi paņem viņa saspiestās rokas un pēc tam, pamatojoties uz to un ņemot vērā rallija braucēja ieteikumus, sagatavo gala produktu.
Pēc izskata automašīnas stūre atgādina nedaudz vienkāršotu lidmašīnas paneļa versiju. Tas ir tāpēc, ka tajā ir daudz pogu un pogu, ko vadītājs izmanto, lai kontrolētu dažādas automašīnas funkcijas. Turklāt tā centrālajā daļā ir LED displejs, bet sānos ir rokturi, kuru, protams, nevarēja trūkt.
Interesanti, ka arī stūres aizmugure ir funkcionāla. Šeit visbiežāk tiek novietoti sajūga un lāpstiņu pārslēgi, taču daži autovadītāji šo vietu izmanto arī papildu funkciju pogām.
halo
Šis ir salīdzinoši jauns izgudrojums Formulā 1, jo tas parādījās tikai 2018. gadā. Kas notika? Halo sistēma ir atbildīga par vadītāja galvas aizsardzību avārijas gadījumā. Tas sver aptuveni 7 kg un sastāv no divām daļām:
- titāna rāmis, kas ieskauj braucēja galvu;
- papildu detaļa, kas atbalsta visu struktūru.
Lai gan apraksts nav iespaidīgs, Halo patiesībā ir ārkārtīgi uzticams. Tas var izturēt spiedienu līdz 12 tonnām. Ilustrācijai tas ir vienāds svars pusotram autobusam (atkarībā no veida).
Formula 1 automašīnas – braukšanas elementi
Jūs jau zināt automašīnas pamatelementus. Tagad ir pienācis laiks izpētīt darba komponentu tēmu, proti:
- kuloni,
- riepas
- bremzes.
Apskatīsim katru no tiem atsevišķi.
Piekares kronšteins
Formula 1 automašīnām prasības piekarei ir nedaudz atšķirīgas nekā automašīnām uz parastajiem ceļiem. Pirmkārt, tas nav paredzēts braukšanas komforta nodrošināšanai. Tā vietā ir paredzēts:
- auto bija paredzams
- riepu darbs bija atbilstošs,
- aerodinamika bija visaugstākajā līmenī (par aerodinamiku mēs runāsim vēlāk rakstā).
Turklāt izturība ir svarīga F1 piekares īpašība. Tas ir saistīts ar faktu, ka kustības laikā viņi ir pakļauti milzīgiem spēkiem, kas viņiem jāpārvar.
Ir trīs galvenie balstiekārtas komponentu veidi:
- iekšējie (ieskaitot atsperes, amortizatorus, stabilizatorus);
- ārējie (ieskaitot asis, gultņus, riteņu balstus);
- aerodinamiskie (sviras un stūres mehānisms) - tie nedaudz atšķiras no iepriekšējiem, jo papildus mehāniskajai funkcijai rada spiedienu.
Pamatā balstiekārtas ražošanai tiek izmantoti divi materiāli: metāls iekšējiem komponentiem un oglekļa šķiedra ārējiem komponentiem. Tādā veidā dizaineri palielina visa noturību.
Piekare F1 ir diezgan kutelīgs temats, jo lielā lūzuma riska dēļ tai jāatbilst stingriem FIA standartiem. Tomēr šeit mēs par tiem sīkāk nepakavēsimies.
Riepas
Mēs esam nonākuši pie vienas no vienkāršākajām Formula 1 problēmām – riepām. Šī ir diezgan plaša tēma, pat ja mēs koncentrējamies tikai uz vissvarīgākajiem jautājumiem.
Ņemiet, piemēram, 2020. gada sezonu. Organizatoriem bija 5 veidu riepas sausām un 2 slapjām trasēm. Kāda ir atšķirība? Nu, sausās trases riepām nav protektora (to cits nosaukums ir slicks). Atkarībā no maisījuma ražotājs tos marķē ar simboliem no C1 (cietākais) līdz C5 (mīkstākais).
Vēlāk oficiālais riepu piegādātājs Pirelli izvēlēsies 5 veidus no pieejamā 3 maisījumu kopas, kas komandām būs pieejamas sacensību laikā. Atzīmē tos ar šādām krāsām:
- sarkans (mīksts),
- dzeltens (vidējs),
- balts (ciets).
No fizikas ir zināms, ka jo mīkstāks maisījums, jo labāka saķere. Tas ir īpaši svarīgi pagriezienos, jo tas ļauj vadītājam pārvietoties ātrāk. No otras puses, stingrākas riepas priekšrocība ir izturība, kas nozīmē, ka automašīnai nav tik ātri jāiekāpj kastē.
Runājot par slapjām riepām, divu veidu pieejamās riepas galvenokārt atšķiras ar to drenāžas spēju. Viņiem ir šādas krāsas:
- zaļš (ar vieglu lietus) - patēriņš līdz 30 l / s pie 300 km / h;
- zils (spēcīgam lietum) – patēriņš līdz 65 l/s pie 300 km/h.
Arī riepu lietošanai ir noteiktas prasības. Ja, piemēram, braucējs iekļūst trešajā kvalifikācijas kārtā (Q3), viņam jāstartē riepām, kurām ir labākais laiks iepriekšējā kārtā (Q2). Vēl viena prasība ir, ka katrai komandai katrā sacīkstē ir jāizmanto vismaz 2 riepu maisījumi.
Tomēr šie nosacījumi attiecas tikai uz sausām trases riepām. Lietus laikā tie nedarbojas.
Bremzes
Pārsteidzošā ātrumā ir nepieciešamas arī bremžu sistēmas ar atbilstošu spēku. Cik liels tas ir? Tik daudz, ka bremžu pedāļa nospiešana izraisa pārslodzes līdz 5G.
Turklāt automašīnās tiek izmantoti oglekļa bremžu diski, kas ir vēl viena atšķirība no tradicionālajām automašīnām. No šī materiāla izgatavotie diski ir daudz mazāk izturīgi (pietiek aptuveni 800 km), bet arī vieglāki (svars aptuveni 1,2 kg).
To papildus, bet ne mazāk svarīga īpašība ir 1400 ventilācijas atveres, kas nepieciešamas, jo noņem kritiskās temperatūras. Bremzējot ar riteņiem, tie var sasniegt līdz 1000 ° C.
Formula 1 - dzinējs un tā īpašības
Ir pienācis laiks tam, ko tīģeri mīl visvairāk – Formula 1 dzinējam. Apskatīsim, no kā tas sastāv un kā tas darbojas.
Nu jau vairākus gadus automašīnas tiek darbinātas ar 6 litru V1,6 hibrīda turbodzinējiem. Tie sastāv no vairākām galvenajām daļām:
- iekšdedzes dzinējs,
- divi elektromotori (MGU-K un MGU-X),
- turbokompresori,
- akumulators.
Cik zirgu ir Formulai 1?
Dzinēja darba tilpums ir mazs, taču neļaujiet sevi apmānīt. Piedziņa sasniedz aptuveni 1000 ZS jaudu. Turbokompresora iekšdedzes dzinējs saražo 700 ZS, ar papildus 300 ZS. ko rada divas elektriskās sistēmas.
Tas viss atrodas tieši aiz monokoka un papildus acīmredzamajai piedziņas lomai ir arī konstruktīva daļa. Tādā ziņā, ka mehāniķi dzinējam piestiprina aizmugurējo piekari, riteņus un ātrumkārbu.
Pēdējais svarīgais elements, bez kura barošanas bloks nevarētu iztikt, ir radiatori. Mašīnā tie ir trīs: divi lieli sānos un viens mazāks uzreiz aiz vadītāja.
Degšana
Lai gan Formula 1 dzinēja izmēri ir neuzkrītoši, degvielas patēriņš ir pavisam cits jautājums. Mūsdienās automašīnas deg ap 40 l/100 km. Nespeciālistam šis skaitlis šķiet milzīgs, taču, salīdzinot ar vēsturiskajiem rezultātiem, diezgan pieticīgs. Pirmās Formula 1 mašīnas patērēja pat 190 l/100 km!
Šī apkaunojošā rezultāta samazināšanās daļēji ir saistīta ar tehnoloģiju attīstību un daļēji ar ierobežojumiem.
FIA noteikumi paredz, ka F1 mašīna vienā sacīkstē var patērēt ne vairāk kā 145 litrus degvielas. Papildu kuriozs ir fakts, ka no 2020. gada katrā automašīnā būs divi plūsmas mērītāji, kas uzrauga degvielas daudzumu.
Ferrari deva savu ieguldījumu. Tiek ziņots, ka komandas Formula 1 izmantoja pelēkās zonas un tādējādi apiet ierobežojumus.
Nobeigumā pieminēsim degvielas tvertni, jo tā atšķiras no standarta. Kuru? Pirmkārt, materiāls. Ražotājs izgatavo tanku tā, it kā viņš to darītu militārajai rūpniecībai. Tas ir vēl viens drošības faktors, jo noplūdes tiek samazinātas līdz minimumam.
pārnesumkārba
Piedziņas tēma ir cieši saistīta ar pārnesumkārbu. Tā tehnoloģija mainījās tajā pašā laikā, kad F1 sāka izmantot hibrīddzinējus.
Kas viņam raksturīgs?
Šis ir 8 ātrumu, pusautomātisks un secīgs. Turklāt tai ir visaugstākais attīstības līmenis pasaulē. Vadītājs pārslēdz pārnesumus milisekundēs! Salīdzinājumam, viena un tā pati darbība ātrākajiem parastajiem auto īpašniekiem aizņem vismaz dažas sekundes.
Ja runājat par šo tēmu, droši vien esat dzirdējuši teicienu, ka automašīnām nav atpakaļgaitas pārnesuma. Tā ir taisnība?
Ne.
Katrai F1 piedziņai ir atpakaļgaitas pārnesums. Turklāt viņa klātbūtne ir nepieciešama saskaņā ar FIA noteikumiem.
Formula 1 - g-spēki un aerodinamika
Mēs jau pieminējām bremžu pārslodzi, taču pie tām atgriezīsimies, attīstoties aerodinamikas tēmai.
Galvenais jautājums, kas jau no paša sākuma situāciju nedaudz paspilgtinās, ir auto salikšanas princips. Nu, visa struktūra darbojas kā apgriezts lidmašīnas spārns. Tādā ziņā, ka tā vietā, lai paceltu automašīnu, visi celtniecības bloki rada piespiedes spēku. Turklāt tie, protams, samazina gaisa pretestību kustības laikā.
Piespiedējspēks ir ļoti svarīgs parametrs sacīkstēs, jo nodrošina tā saukto aerodinamisko saķeri, kas atvieglo līkumu izbraukšanu. Jo lielāks tas ir, jo ātrāk vadītājs tiks garām pagriezienam.
Un kad palielinās aerodinamiskā vilce? Kad ātrums palielinās.
Praksē, ja jūs braucat ar gāzi, jums būs vieglāk izbraukt ap stūri, nekā tad, ja jūs būtu uzmanīgi un gāzi. Šķiet, ka tas ir pretrunā, bet vairumā gadījumu tā ir. Pie maksimālā ātruma piespiedējspēks sasniedz 2,5 tonnas, kas ievērojami samazina izslīdēšanas un citu pārsteigumu risku līkumos.
Savukārt auto aerodinamikai ir mīnuss – atsevišķi elementi rada pretestību, kas bremzē (īpaši taisnos trases posmos).
Galvenie aerodinamiskā dizaina elementi
Lai gan dizaineri smagi strādā, lai visa F1 automašīna atbilstu pamata aerodinamikai, daži dizaina elementi pastāv tikai, lai radītu piespiedējspēku. Tas ir par:
- priekšējais spārns - tas ir pirmais, kas saskaras ar gaisa plūsmu, tāpēc vissvarīgākais. Visa koncepcija sākas ar viņu, jo viņš organizē un sadala visu pretestību starp pārējo mašīnu;
- sānu elementi - tie veic visgrūtāko darbu, jo savāc un organizē haotisko gaisu no priekšējiem riteņiem. Pēc tam tie nosūta tos uz dzesēšanas ieplūdēm un automašīnas aizmugurē;
- Aizmugurējais spārns – savāc gaisa strūklas no agrākiem elementiem un izmanto tās, lai radītu piespiedējspēku uz aizmugurējās ass. Turklāt (pateicoties DRS sistēmai) tas samazina pretestību taisnos posmos;
- grīda un difuzors - veidots tā, lai radītu spiedienu ar gaisa plūstošo zem automašīnas palīdzību.
Tehniskās domas attīstība un pārslodze
Arvien uzlabota aerodinamika ne tikai palielina transportlīdzekļa veiktspēju, bet arī palielina vadītāja stresu. Nav jābūt fizikas ekspertam, lai zinātu: jo ātrāk automašīna iegriežas līkumā, jo lielāks spēks uz to iedarbojas.
Tāpat ir ar cilvēku, kas sēž mašīnā.
Trasēs ar stāvākajiem līkumiem G-spēki sasniedz 6G. tas ir daudz? Iedomājieties, ja kāds uzspiež jūsu galvu ar 50 kg spēku, un jūsu kakla muskuļiem ar to ir jātiek galā. Ar to saskaras braucēji.
Kā redzat, pārslodzi nevar uztvert viegli.
Vai gaidāmas izmaiņas?
Daudzas pazīmes liecina, ka tuvākajos gados notiks revolūcija automašīnu aerodinamikā. No 2022. gada F1 trasēs parādīsies jaunas tehnoloģijas, izmantojot sūkšanas, nevis spiediena efektu. Ja tas darbojas, uzlabotais aerodinamiskais dizains vairs nav vajadzīgs un transportlīdzekļu izskats krasi mainīsies.
Bet vai tiešām tā būs? Laiks rādīs.
Cik sver Formula 1?
Jūs jau zināt visas svarīgākās automašīnas detaļas un, iespējams, vēlaties zināt, cik tās kopā sver. Saskaņā ar jaunākajiem noteikumiem minimālā atļautā transportlīdzekļa masa ir 752 kg (ieskaitot vadītāju).
Formula 1 – tehniskie dati, t.i., kopsavilkums
Kāds ir labāks veids, kā apkopot F1 automašīnas rakstu, nekā svarīgāko tehnisko datu izlase? Galu galā viņi skaidri parāda, uz ko mašīna ir spējīga.
Šeit ir viss, kas jums jāzina par F1 automašīnu:
- dzinējs - V6 hibrīds ar turbokompresoru;
- tilpums - 1,6 l;
- dzinēja jauda - apm. 1000 ZS;
- paātrinājums līdz 100 km / h - apmēram 1,7 s;
- maksimālais ātrums - tas ir atkarīgs.
Kāpēc "tas ir atkarīgs no apstākļiem"?
Jo pēdējā parametra gadījumā mums ir divi rezultāti, kurus sasniedza Formula 1. Maksimālais ātrums pirmajā bija 378 km/h. Šo rekordu 2016. gadā uz taisnes uzstādīja Valteri Botass.
Taču bija arī cits tests, kurā van der Merve vadītais auto pārspēja 400 km/h barjeru, diemžēl rekords netika atzīts, jo netika sasniegts divos braucienos (pretvējā un pretvējā).
Rakstu apkopojam par auto izmaksām, jo arī šis ir interesants kuriozs. Mūsdienu autobūves brīnums (atsevišķu detaļu izteiksmē) maksā nedaudz vairāk par 13 miljoniem USD. Tomēr paturiet prātā, ka šī ir cena, kurā nav iekļautas tehnoloģiju izstrādes izmaksas, un inovācija ir visvērtīgākā.
Pētījumiem iztērētā summa sasniedz daudzus miljardus dolāru.
Izbaudiet Formula 1 automašīnas patstāvīgi
Vai vēlaties piedzīvot, kā ir sēdēt pie automašīnas stūres un sajust tās spēku? Tagad jūs varat to izdarīt!
Apskatiet mūsu piedāvājumu, kas ļaus jums kļūt par F1 pilotu:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
