Formula 1 -autot - kaikki mitä sinun tulee tietää niistä
Pitoisuus
Formula 1 -autot ovat autoteollisuuden viimeisimpien saavutusten fyysinen ruumiillistuma. Kisojen katsominen tarjoaa sinänsä oikean annoksen jännitystä, mutta todelliset fanit tietävät, että tärkeimmät asiat tapahtuvat radan ulkopuolella. Innovaatiota, testausta ja insinöörityötä saadakseen autosta jopa 1 km/h nopeamman.
Kaikki tämä tarkoittaa, että kilpa-ajo on vain pieni osa siitä, mitä Formula 1 on.
Ja sinä? Oletko koskaan miettinyt, miten Formula 1 -auto rakennetaan? Mitkä ovat sen ominaisuudet ja miksi se saavuttaa niin valtavan nopeuden? Jos näin on, olet tullut oikeaan paikkaan.
Opit kaikesta artikkelista.
Formula 1 -auto - perusrakenneosat
Formula 1 on rakennettu muutaman avainelementin ympärille. Tarkastellaan jokaista niistä erikseen.
Monokokki ja alusta
Auton suunnittelijat sovittivat kaikki elementit sen pääosaan - alustaan, jonka keskeinen elementti on niin sanottu monokokki.Jos Formula 1 -autolla olisi sydän, se olisi täällä.
Monokokki painaa noin 35 kg ja suorittaa yhden tärkeimmistä tehtävistä - kuljettajan terveyden ja hengen suojelemiseksi. Siksi suunnittelijat tekevät kaikkensa kestämään jopa kriittisiä törmäyksiä.
Myös tällä auton alueella on polttoainesäiliö ja akku.
Monokokki on kuitenkin auton ytimessä toisesta syystä. Siellä suunnittelijat kokoavat auton peruselementit, kuten:
- ajoyksikkö,
- vaihdelaatikot,
- normaalit jauhatusalueet,
- etujousitus).
Siirrytään nyt pääkysymyksiin: mistä monokokki koostuu? Kuinka se toimii?
Pohja on alumiinirunko, ts. verkko, muodoltaan vähän erilainen kuin hunajakenno. Tämän jälkeen suunnittelijat pinnoittavat tämän kehyksen vähintään 60 kerroksella joustavaa hiilikuitua.
Tämä on vasta työn alkua, koska sitten monokokki käy läpi laminoinnin (600 kertaa!), ilmaimun tyhjiössä (30 kertaa) ja lopullisen kovetuksen erikoisuunissa - autoklaavissa (10 kertaa).
Lisäksi suunnittelijat kiinnittävät suurta huomiota sivuttaisiin rypistymisalueisiin. Näissä paikoissa Formula 1 -auto on erityisen herkkä törmäyksille ja erilaisille onnettomuuksille ja vaatii siksi lisäsuojaa. Se on edelleen monokokkitasolla, ja siinä on ylimääräinen 6 mm:n kerros hiilikuitua ja nailonia.
Toinen materiaali löytyy myös vartaloliiveistä. Sillä on kineettisiä voimanvaimennusominaisuuksia, joten se sopii erinomaisesti myös Formula 1 -sarjaan. Sitä löytyy myös muualta autosta (esim. kuljettajan päätä suojaavasta niskatuesta).
kojelauta
Aivan kuten monokokki on koko auton keskipiste, ohjaamo on monokokin keskipiste. Tietenkin tämä on myös paikka, josta kuljettaja ajaa ajoneuvoa. Siksi ohjaamossa on kolme asiaa:
- nojatuoli,
- ohjauspyörä,
- polkimet.
Toinen tämän elementin tärkeä ominaisuus on tiiviys. Ylhäältä ohjaamon leveys on 52 cm – juuri sen verran, että se mahtuu kuljettajan käsivarsien alle. Kuitenkin mitä alempi se on, sitä kapeampi se on. Jalkojen korkeudella ohjaamo on vain 32 cm leveä.
Miksi tällainen projekti?
Kahdesta erittäin tärkeästä syystä. Ensinnäkin ahdas ohjaamo tarjoaa kuljettajalle paljon enemmän turvaa ja suojaa ylikuormitukselta. Toiseksi se tekee autosta aerodynaamisemman ja jakaa painon paremmin.
Lopuksi on lisättävä, että F1-auto on käytännössä helposti ohjattava. Kuljettaja istuu rinteessä jalat lantiota korkeammalla.
Ohjauspyörä
Jos luulet, että Formula 1:n ohjauspyörä ei eroa paljon tavallisen auton ohjauspyörästä, olet väärässä. Kyse ei ole vain muodosta, vaan myös toimintopainikkeista ja muista tärkeistä asioista.
Ensinnäkin suunnittelijat luovat ohjauspyörän yksilöllisesti tietylle kuljettajalle. He ottavat kipsiä hänen puristetuista käsistään ja valmistelevat sitten tältä pohjalta ja rallikuljettajan ehdotukset huomioon ottaen lopputuotteen.
Ulkonäöltään auton ohjauspyörä muistuttaa hieman yksinkertaistettua versiota lentokoneen kojelautasta. Tämä johtuu siitä, että siinä on monia painikkeita ja nuppeja, joilla kuljettaja ohjaa auton eri toimintoja. Lisäksi sen keskiosassa on LED-näyttö ja sivuilla kahvat, joita ei tietenkään voinut puuttua.
Mielenkiintoista on, että myös ohjauspyörän takaosa on toimiva. Kytkin ja siipivaihtimet ovat yleisimmin sijoitettu tähän, mutta jotkut kuljettajat käyttävät tätä tilaa myös lisätoimintopainikkeille.
sädekehä
Tämä on suhteellisen uusi keksintö Formula 1:ssä, koska se ilmestyi vasta vuonna 2018. Mitä? Halo-järjestelmä on vastuussa kuljettajan pään suojaamisesta onnettomuudessa. Se painaa noin 7 kg ja koostuu kahdesta osasta:
- titaanirunko, joka ympäröi ratsastajan päätä;
- lisäyksityiskohta, joka tukee koko rakennetta.
Vaikka kuvaus ei ole vaikuttava, Halo on itse asiassa erittäin luotettava. Se kestää jopa 12 tonnin painetta. Esimerkkinä tämä on sama paino puolentoista linja-auton kohdalla (tyypistä riippuen).
Formula 1 -autot - Ajoelementit
Tiedät jo auton peruselementit. Nyt on aika tutkia työkomponenttien aihetta, nimittäin:
- riipuksia,
- bussi
- jarrut.
Tarkastellaan jokaista niistä erikseen.
Jousitus
Formula 1 -autossa jousitusvaatimukset ovat hieman erilaiset kuin tavallisilla teillä olevilla autoilla. Ensinnäkin sitä ei ole suunniteltu tarjoamaan ajomukavuutta. Sen sijaan sen pitäisi tehdä:
- auto oli ennakoitavissa
- renkaiden toiminta oli asianmukaista,
- aerodynamiikka oli huippuluokkaa (puhumme aerodynamiikasta myöhemmin artikkelissa).
Lisäksi kestävyys on tärkeä ominaisuus F1-jousituksessa. Tämä johtuu siitä, että liikkeen aikana he altistuvat valtaville voimille, jotka heidän on voitettava.
Jousituskomponentteja on kolmea päätyyppiä:
- sisäiset (mukaan lukien jouset, iskunvaimentimet, stabilisaattorit);
- ulkoinen (mukaan lukien akselit, laakerit, pyörätuet);
- aerodynaamiset (keinuvarret ja ohjausvaihde) - ne eroavat hieman edellisistä, koska mekaanisen toiminnan lisäksi ne luovat painetta.
Periaatteessa jousituksen valmistuksessa käytetään kahta materiaalia: metallia sisäkomponentteihin ja hiilikuitua ulkokomponentteihin. Tällä tavalla suunnittelijat lisäävät kaiken kestävyyttä.
Jousitus F1:ssä on melko hankala aihe, koska suuren rikkoutumisriskin vuoksi sen on täytettävä tiukat FIA-standardit. Emme kuitenkaan käsittele niitä tässä yksityiskohtaisesti.
Шины
Olemme tulleet yhteen Formula 1 -kilpailun yksinkertaisimmista ongelmista - renkaista. Tämä on melko laaja aihe, vaikka keskitymme vain tärkeimpiin kysymyksiin.
Otetaan esimerkiksi kausi 2020. Järjestäjillä oli 5 tyyppistä renkaita kuivalle ja 2 märille radalle. Mikä on ero? No, kuivaradalla renkaissa ei ole kulutuspintaa (niiden toinen nimi on slicks). Seoksesta riippuen valmistaja merkitsee ne symboleilla C1 (kovin) - C5 (pehmein).
Myöhemmin virallinen rengastoimittaja Pirelli valitsee 5 tyyppiä saatavilla olevasta 3 yhdisteen joukosta, jotka ovat joukkueiden käytettävissä kilpailun aikana. Merkitsee ne seuraavilla väreillä:
- punainen (pehmeä),
- keltainen (keskikokoinen),
- valkoinen (kova).
Fysiikasta tiedetään, että mitä pehmeämpi seos, sitä parempi tarttuvuus. Tämä on erityisen tärkeää kaarteissa, koska sen ansiosta kuljettaja voi liikkua nopeammin. Toisaalta jäykemmän renkaan etu on kestävyys, jolloin auton ei tarvitse mennä alas laatikkoon yhtä nopeasti.
Märkien renkaiden osalta nämä kaksi saatavilla olevaa rengastyyppiä eroavat toisistaan ensisijaisesti vedenpoistokapasiteetissa. Niissä on värejä:
- vihreä (kevyellä sateella) - kulutus jopa 30 l / s nopeudella 300 km / h;
- sininen (kovaan sateeseen) – kulutus jopa 65 l/s nopeudella 300 km/h.
Renkaiden käytölle on myös tiettyjä vaatimuksia. Jos kuljettaja esimerkiksi etenee kolmannelle karsintakierrokselle (Q3), hänen on lähdettävä renkailla, joilla on paras aika edellisellä kierroksella (Q2). Toinen vaatimus on, että jokaisen joukkueen tulee käyttää vähintään kahta rengasseosta kilpailua kohden.
Nämä ehdot koskevat kuitenkin vain kuivatelarenkaita. Ne eivät toimi sateella.
Jarrut
Äärimmäisillä nopeuksilla tarvitaan myös jarrujärjestelmiä, joissa on oikea voima. Kuinka iso se on? Niin paljon, että jarrupolkimen painaminen aiheuttaa jopa 5G ylikuormituksia.
Lisäksi autoissa käytetään hiilikuitujarrulevyjä, mikä on toinen ero perinteisiin autoihin verrattuna. Tästä materiaalista valmistetut levyt ovat paljon vähemmän kestäviä (riittää noin 800 km:lle), mutta myös kevyempiä (paino noin 1,2 kg).
Niiden lisäominaisuus, mutta yhtä tärkeä ominaisuus on 1400 tuuletusaukkoa, jotka ovat välttämättömiä, koska ne poistavat kriittisiä lämpötiloja. Pyörillä jarrutettaessa ne voivat nousta jopa 1000 °C:seen.
Formula 1 - moottori ja sen ominaisuudet
On aika tiikereiden eniten rakastamalle, Formula 1 -moottorille. Katsotaanpa, mistä se koostuu ja miten se toimii.
Autoissa on jo usean vuoden ajan ollut voimansa 6-litraisilla V1,6-hybriditurboahdelluilla moottoreilla. Ne koostuvat useista pääosista:
- Polttomoottori,
- kaksi sähkömoottoria (MGU-K ja MGU-X),
- turboahtimet,
- akku.
Kuinka monta hevosta Formula 1:ssä on?
Siirtymä on pieni, mutta älä anna sen hämätä. Taajuusmuuttaja saavuttaa noin 1000 hv:n tehon. Turboahdettu polttomoottori tuottaa 700 hv ja lisäksi 300 hv. kahden sähköjärjestelmän tuottamana.
Kaikki tämä sijaitsee aivan monokokin takana ja on vetovoiman ilmeisen roolin lisäksi myös rakentava osa. Siinä mielessä, että mekaanikot kiinnittävät takajousituksen, pyörät ja vaihteiston moottoriin.
Viimeinen tärkeä elementti, jota ilman voimayksikkö ei voinut tehdä, ovat patterit. Niitä on autossa kolme: kaksi isoa sivuilla ja yksi pienempi heti kuljettajan takana.
polttava
Vaikka Formula 1 -moottorin koko on huomaamaton, polttoaineenkulutus on kokonaan toinen asia. Autot polttavat nykyään noin 40 l/100 km. Maallikolle tämä luku näyttää valtavalta, mutta historiallisiin tuloksiin verrattuna se on melko vaatimaton. Ensimmäiset Formula 1 -autot kuluttivat jopa 190 l / 100 km!
Tämän häpeällisen tuloksen lasku johtuu osittain tekniikan kehityksestä ja osittain rajoituksista.
FIA:n sääntöjen mukaan F1-auto voi kuluttaa enintään 145 litraa polttoainetta yhdessä kilpailussa. Lisäuusio on se, että vuodesta 2020 alkaen jokaisessa autossa on kaksi virtausmittaria, jotka valvovat polttoaineen määrää.
Ferrari osallistui osittain. On raportoitu, että tämän joukkueen Formula 1 käytti harmaita alueita ja ohitti siten rajoitukset.
Lopuksi mainitsemme polttoainesäiliön, koska se eroaa tavallisesta. Mikä? Ensinnäkin materiaali. Valmistaja tekee tankin ikään kuin hän tekisi sen sotateollisuudelle. Tämä on toinen turvallisuustekijä, koska vuodot minimoidaan.
vaihdelaatikko
Ajoaihe liittyy läheisesti vaihteistoon. Sen tekniikka muuttui suunnilleen samaan aikaan, kun F1 alkoi käyttää hybridimoottoreita.
Mikä on hänelle tyypillistä?
Tämä on 8-vaihteinen, puoliautomaattinen ja peräkkäinen. Lisäksi sillä on maailman korkein kehitystaso. Kuljettaja vaihtaa vaihteita millisekunneissa! Vertailun vuoksi sama toiminto vie ainakin muutaman sekunnin nopeimmilta tavallisilta autonomistajilta.
Jos olet aiheesta, olet todennäköisesti kuullut sanonnan, että autoissa ei ole peruutusvaihdetta. Tämä on totta?
Älä.
Jokaisessa F1-käytössä on peruutusvaihde. Lisäksi hänen läsnäolonsa vaaditaan FIA:n sääntöjen mukaisesti.
Formula 1 - g-voimat ja aerodynamiikka
Olemme jo maininneet jarrujen ylikuormitukset, mutta palaamme niihin aerodynamiikan aiheen kehittyessä.
Pääkysymys, joka alusta alkaen hieman kirkastaa tilannetta, on auton kokoonpanon periaate. No, koko rakenne toimii kuin ylösalaisin oleva lentokoneen siipi. Siinä mielessä, että auton nostamisen sijaan kaikki rakennuspalikat luovat painovoimaa. Lisäksi ne tietysti minimoivat ilmanvastusta liikkeen aikana.
Downforce on erittäin tärkeä parametri kilpailussa, koska se tarjoaa ns. aerodynaamisen pidon, mikä helpottaa kaarreajoa. Mitä suurempi se on, sitä nopeammin kuljettaja ohittaa käännöksen.
Ja milloin aerodynaaminen työntövoima kasvaa? Kun nopeus kasvaa.
Käytännössä kaasulla ajaessasi on helpompi kulkea nurkan takana kuin jos olisit varovainen ja kaasuta. Se vaikuttaa ristiriitaiselta, mutta useimmissa tapauksissa sitä se on. Suurimmalla nopeudella vetovoima saavuttaa 2,5 tonnia, mikä vähentää merkittävästi luistoriskiä ja muita yllätyksiä kaarteissa.
Toisaalta auton aerodynamiikassa on huono puoli - yksittäiset elementit luovat vastusta, joka hidastaa (etenkin suorilla radan osuuksilla).
Tärkeimmät aerodynaamiset suunnitteluelementit
Suunnittelijat työskentelevät kovasti pitääkseen koko F1-auton linjassa perusaerodynamiikan kanssa, mutta jotkin suunnitteluelementit ovat olemassa vain painovoiman luomiseksi. Se on noin:
- etusiipi - se on ensimmäinen kosketuksissa ilmavirran kanssa, joten tärkein asia. Koko konsepti alkaa hänestä, koska hän järjestää ja jakaa kaiken vastuksen muun koneen kesken;
- sivuelementit - ne tekevät vaikeimman työn, koska ne keräävät ja järjestävät kaoottista ilmaa etupyöristä. Sitten ne lähetetään jäähdytysaukkoon ja auton takaosaan;
- Takasiipi - Kerää ilmasuihkut aikaisemmista elementeistä ja käyttää niitä taka-akselin vetovoiman luomiseen. Lisäksi (DRS-järjestelmän ansiosta) se vähentää vastusta suorilla osilla;
- lattia ja diffuusori - suunniteltu siten, että syntyy painetta auton alla virtaavan ilman avulla.
Teknisen ajattelun kehittyminen ja ylikuormitus
Yhä parempi aerodynamiikka ei ainoastaan lisää ajoneuvon suorituskykyä, vaan myös kuljettajan stressiä. Sinun ei tarvitse olla fysiikan asiantuntija tietääksesi, että mitä nopeammin auto kääntyy nurkkaan, sitä suurempi voima siihen vaikuttaa.
Sama koskee autossa istuvaa henkilöä.
Jyrkimmillä mutkilla olevilla radoilla G-voimat saavuttavat 6G:n. Se on paljon? Kuvittele, jos joku painaa päätäsi 50 kg:n voimalla, ja niskalihaksesi joutuvat selviytymään tästä. Tämä on se, mitä kilpailijat kohtaavat.
Kuten näette, ylikuormitukseen ei voi suhtautua kevyesti.
Muutoksia tulossa?
On monia merkkejä siitä, että autojen aerodynamiikassa tapahtuu vallankumous tulevina vuosina. Vuodesta 2022 lähtien F1-radoille tulee uutta tekniikkaa, joka käyttää imuvaikutusta paineen sijaan. Jos se toimii, parannettua aerodynaamista muotoilua ei enää tarvita, ja autojen ulkonäkö muuttuu dramaattisesti.
Mutta onko se todella niin? Aika näyttää.
Kuinka paljon Formula 1 painaa?
Tiedät jo kaikki auton tärkeimmät osat ja haluat todennäköisesti tietää, kuinka paljon ne painavat yhdessä. Uusimpien määräysten mukaan ajoneuvon pienin sallittu paino on 752 kg (kuljettaja mukaan lukien).
Formula 1 - tekniset tiedot, eli yhteenveto
Onko parempaa tapaa tiivistää F1-autoartikkeli kuin tärkeimpien teknisten tietojen valikoima? Lopulta he tekevät selväksi, mihin kone pystyy.
Tässä on kaikki mitä sinun tulee tietää F1-autosta:
- moottori - turboahdettu V6-hybridi;
- kapasiteetti - 1,6 l;
- moottorin teho - n. 1000 hv;
- kiihtyvyys 100 km / h - noin 1,7 s;
- suurin nopeus - riippuu.
Miksi "se riippuu olosuhteista"?
Koska viimeisen parametrin tapauksessa meillä on kaksi tulosta, jotka saavutettiin Formula 1:llä. Ensimmäisen huippunopeus oli 378 km/h. Tämän ennätyksen teki vuonna 2016 suoralla Valtteri Bottas.
Oli kuitenkin myös toinen testi, jossa van der Merwen kuljettama auto rikkoi 400 km/h esteen, mutta valitettavasti ennätystä ei tunnustettu, koska sitä ei saavutettu kahdessa erässä (vastatuulessa ja vastatuulessa).
Teemme artikkelin yhteenvedon auton hinnalla, koska tämä on myös mielenkiintoinen uteliaisuus. Nykyaikaisen autoteollisuuden ihme (yksittäisten osien osalta) maksaa hieman yli 13 miljoonaa dollaria. Muista kuitenkin, että tämä hinta ei sisällä teknologian kehittämiskustannuksia, ja innovaatio on sen arvoista.
Tutkimukseen käytetty summa on useita miljardeja dollareita.
Koe Formula 1 -autot itse
Haluatko kokea, millaista on istua auton ratissa ja tuntea sen voima? Nyt voit tehdä sen!
Katso tarjouksemme F1-kuljettajaksi:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
