Forma-1-es autók – minden, amit róluk tudni kell
Tartalom
A Forma-1-es autók az autóipar legújabb vívmányainak fizikai megtestesítői. A futamok nézése önmagában is megfelelő adag izgalmat biztosít, de az igazi rajongók tudják, hogy a legfontosabb dolgok a pályán kívül történnek. Innováció, tesztelés, mérnöki küzdelem, hogy az autó akár 1 km/órával is gyorsabb legyen.
Mindez azt jelenti, hogy a versenyzés csak egy kis része a Forma-1-nek.
És te? Gondolkozott már azon, hogyan épül fel egy Forma-1-es autó? Mik a jellemzői, és miért ér el ilyen hatalmas sebességet? Ha igen, akkor jó helyre jött.
A cikkből mindent megtudhat.
Forma 1 autó - alapvető szerkezeti elemek
A Forma-1 néhány kulcselemre épül. Tekintsük mindegyiket külön-külön.
Monokkó és alváz
Az autó tervezői minden elemet a fő részéhez - a futóműhöz - illesztettek, melynek központi eleme az úgynevezett monocoque. Ha egy Forma-1-es autónak lenne szíve, itt lenne.
A monocoque körülbelül 35 kg súlyú, és az egyik legfontosabb feladatot látja el - a vezető egészségének és életének védelmében. Ezért a tervezők mindent megtesznek annak érdekében, hogy a kritikus ütközéseket is kiállják.
Az autó ezen a részén is található egy üzemanyagtartály és egy akkumulátor.
A monocoque azonban más okból is az autó szívében áll. Ott szerelik össze a tervezők az autó alapvető elemeit, mint például:
- meghajtó egység,
- sebességváltók,
- szabványos köszörülési zónák,
- első felfüggesztés).
Most térjünk át a fő kérdésekre: miből áll a monocoque? Hogyan működik?
Az alap alumínium keret, i.e. hálós, alakja alig különbözik a méhsejttől. A tervezők ezt a keretet legalább 60 réteg rugalmas szénszállal vonják be.
Ez még csak a munka kezdete, mert ezután a monokok lamináláson (600-szor!), légszíváson vákuumban (30-szor) és végső kikeményítésen egy speciális sütőben - autoklávban (10-szer) megy keresztül.
Ezenkívül a tervezők nagy figyelmet fordítanak az oldalsó gyűrődési zónákra. Ezeken a helyeken a Forma-1-es autó különösen érzékeny az ütközésekre és a különféle balesetekre, ezért további védelmet igényel. Még mindig monocoque szinten van, és extra 6 mm-es szénszálas és nejlonréteggel rendelkezik.
A második anyag a testpáncélban is megtalálható. Kinetikus erőelnyelő tulajdonságokkal rendelkezik, így a Forma-1-ben is kiváló. Az autóban máshol is megtalálható (például a vezető fejét védő fejtámlában).
Irányítópult
Ahogy a monocoque az egész autó központi eleme, a pilótafülke a monocoque középpontja. Természetesen ez az a hely is, ahonnan a sofőr vezeti a járművet. Ezért három dolog van a pilótafülkében:
- fotel,
- kormánykerék,
- pedálok.
Ennek az elemnek egy másik fontos jellemzője a tömörség. Felül a fülke szélessége 52 cm – éppen annyi, hogy elférjen a vezető karjai alatt. Azonban minél alacsonyabb, annál keskenyebb. Lábmagasságban a pilótafülke mindössze 32 cm széles.
Miért egy ilyen projekt?
Két nagyon fontos okból. Először is, a szűk fülke sokkal nagyobb biztonságot és védelmet nyújt a vezetőnek a túlterhelés ellen. Másodszor, aerodinamikusabbá teszi az autót, és jobban elosztja a súlyt.
Végül hozzá kell tenni, hogy az F1-es autó gyakorlatilag kormányozható. A sofőr egy emelkedőn ül úgy, hogy a lába magasabban van, mint a csípő.
Kormánykerék
Ha úgy érzi, hogy a Forma-1 kormánya nem sokban különbözik egy normál autó kormányától, akkor téved. Nem csak a formáról van szó, hanem a funkciógombokról és egyéb fontos dolgokról is.
Mindenekelőtt a tervezők egyenként készítenek kormánykereket egy adott vezető számára. Összeszorított kezeit leöntik, majd ennek alapján, a raliversenyző javaslatait figyelembe véve elkészítik a végterméket.
Kinézetre egy autó kormánykereke egy repülőgép műszerfalának némileg leegyszerűsített változatára hasonlít. Ennek az az oka, hogy számos gombbal és gombbal rendelkezik, amelyek segítségével a vezető vezérelheti az autó különféle funkcióit. Ezen kívül középső részén LED-es kijelző kapott helyet, oldalt pedig kilincsek, amelyek természetesen nem hiányozhattak.
Érdekes módon a kormány hátsó része is működőképes. Leggyakrabban itt helyezték el a tengelykapcsoló- és lapátváltókat, de egyes sofőrök ezt a helyet további funkciógombokhoz is használják.
glória
Ez egy viszonylag új találmány a Forma-1-ben, mivel csak 2018-ban jelent meg. Mit? A Halo rendszer feladata a vezető fejének védelme baleset esetén. Súlya körülbelül 7 kg, és két részből áll:
- titán keret, amely körülveszi a lovas fejét;
- egy további részlet, amely a teljes szerkezetet alátámasztja.
Bár a leírás nem lenyűgöző, a Halo valójában rendkívül megbízható. Akár 12 tonnás nyomást is képes ellenállni. Szemléltetésképpen ez másfél busznál azonos tömeggel (típustól függően).
Forma-1-es autók – vezetési elemek
Már ismeri az autók alapvető építőköveit. Itt az ideje, hogy megvizsgáljuk a működő alkatrészek témáját, nevezetesen:
- medálok,
- busz
- fékek.
Tekintsük mindegyiket külön-külön.
felfüggesztés
A Forma-1-es autók felfüggesztési követelményei némileg eltérnek a normál utakon közlekedő autókétól. Először is, nem úgy tervezték, hogy vezetési kényelmet biztosítson. Ehelyett a következőket kell tennie:
- az autó kiszámítható volt
- a gumik működése megfelelő volt,
- az aerodinamika elsőrangú volt (a cikk későbbi részében az aerodinamikáról beszélünk).
Emellett a tartósság is fontos jellemzője az F1-es felfüggesztésnek. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a mozgás során hatalmas erőknek vannak kitéve, amelyeket le kell győzniük.
A felfüggesztés alkatrészeinek három fő típusa van:
- belső (beleértve a rugókat, lengéscsillapítókat, stabilizátorokat);
- külső (beleértve a tengelyeket, csapágyakat, keréktartókat);
- aerodinamikai (lengőkarok és kormánymű) - kissé eltérnek az előzőektől, mert a mechanikai funkción kívül nyomást hoznak létre.
A felfüggesztés gyártásához alapvetően két anyagot használnak: a belső alkatrészekhez fémet és a külső alkatrészekhez szénszálat. Ily módon a tervezők mindennek növelik a tartósságát.
A felfüggesztés az F1-ben elég trükkös téma, mert a nagy törésveszély miatt szigorú FIA-előírásoknak kell megfelelnie. Itt azonban nem foglalkozunk velük részletesen.
Gumiabroncsok
Elérkeztünk a Forma-1-es verseny egyik legegyszerűbb problémájához, a gumikhoz. Ez egy meglehetősen tág téma, még akkor is, ha csak a legfontosabb kérdésekre koncentrálunk.
Vegyük például a 2020-as szezont. A szervezők 5 féle abroncsot szántak száraz és 2 nedves pályára. Mi a különbség? Nos, a szárazpályás abroncsoknak nincs futófelülete (a másik nevük slicks). A gyártó a keveréktől függően C1 (legkeményebb) és C5 (leglágyabb) szimbólumokkal jelöli őket.
Később a Pirelli hivatalos gumibeszállítója kiválaszt 5 típust a rendelkezésre álló 3 keverékből álló készletből, amelyek a verseny ideje alatt állnak majd a csapatok rendelkezésére. A következő színekkel jelöli őket:
- piros (lágy),
- sárga (közepes),
- fehér (kemény).
A fizikából ismert, hogy minél lágyabb a keverék, annál jobb a tapadás. Ez különösen fontos kanyarodáskor, mivel lehetővé teszi a vezető számára, hogy gyorsabban haladjon. Másrészt a merevebb gumi előnye a tartósság, ami azt jelenti, hogy az autónak nem kell olyan gyorsan leszállnia a dobozba.
Ha vizes abroncsokról van szó, a rendelkezésre álló kétféle gumiabroncs elsősorban vízelvezető képességében tér el. Színeik vannak:
- zöld (enyhe esővel) - fogyasztás akár 30 l / s 300 km / h sebességnél;
- kék (nagy eső esetén) – fogyasztás akár 65 l/s 300 km/h-nál.
A gumiabroncsok használatára vonatkozóan is vannak bizonyos követelmények. Ha például egy pilóta továbbjut a harmadik selejtezőkörbe (Q3), akkor az előző körben (Q2) a legjobb idővel rendelkező gumikon kell rajtolnia. További követelmény, hogy minden csapatnak futamonként legalább 2 gumikeveréket kell használnia.
Ezek a feltételek azonban csak a száraz pályás abroncsokra vonatkoznak. Esőben nem működnek.
Fékek
Szélsőséges sebességnél megfelelő erejű fékrendszerekre is szükség van. Milyen nagy? Olyannyira, hogy a fékpedál lenyomása akár 5G-os túlterhelést is okoz.
Ezen kívül az autók szénféktárcsákat használnak, ami egy másik különbség a hagyományos autókhoz képest. Az ebből az anyagból készült lemezek sokkal kevésbé tartósak (kb. 800 km-re elegendőek), de könnyebbek is (tömeg körülbelül 1,2 kg).
További, de nem kevésbé fontos jellemzőjük az 1400 szellőzőnyílás, amelyekre azért van szükség, mert eltávolítják a kritikus hőmérsékleteket. Kerekekkel fékezve akár 1000 °C-ot is elérhetnek.
Forma 1 - motor és jellemzői
Itt az ideje annak, amit a tigrisek a legjobban szeretnek, a Forma 1-es motort. Nézzük meg, miből áll és hogyan működik.
Nos, már több éve 6 literes V1,6-os hibrid turbómotorok hajtják az autókat. Több fő részből állnak:
- belsőégésű motor,
- két villanymotor (MGU-K és MGU-X),
- turbófeltöltők,
- akkumulátor.
Hány lova van a Forma-1-nek?
Az elmozdulás kicsi, de ez ne tévesszen meg. A hajtás körülbelül 1000 LE teljesítményt ér el. A turbófeltöltős belsőégésű motor 700 LE-t, további 300 LE-t ad le. két elektromos rendszer generálja.
Mindez közvetlenül a monocoque mögött található, és a meghajtó nyilvánvaló szerepe mellett egy építőelem is. Abban az értelemben, hogy a szerelők a hátsó felfüggesztést, a kerekeket és a sebességváltót rögzítik a motorhoz.
Az utolsó fontos elem, amelyet a tápegység nem nélkülözhet, a radiátorok. Hárman vannak az autóban: két nagy az oldalakon, egy kisebb pedig közvetlenül a sofőr mögött.
Égés
Míg a Forma-1-es motor mérete nem feltűnő, az üzemanyag-fogyasztás teljesen más kérdés. Az autók manapság 40 l/100 km körül égnek. A laikusok számára ez a szám óriásinak tűnik, de a történelmi eredményekhez képest meglehetősen szerény. Az első Forma-1-es autók még 190 l/100 km-t is fogyasztottak!
Ennek a szégyenteljes eredménynek a csökkenése részben a technológia fejlődésének, részben a korlátoknak köszönhető.
Az FIA szabályai szerint egy F1-es autó legfeljebb 145 liter üzemanyagot fogyaszthat egy versenyen. További érdekesség, hogy 2020-tól minden autóban két áramlásmérő lesz, amelyek az üzemanyag mennyiségét figyelik.
A Ferrari részben hozzájárult. A hírek szerint ennek a csapatnak a Forma-1-je szürke területeket használt, és így megkerülte a korlátozásokat.
Végül megemlítjük az üzemanyagtartályt, mert eltér a szabványostól. Melyik? Először is az anyag. A gyártó úgy készíti a harckocsit, mintha a hadiiparnak tenné. Ez egy másik biztonsági tényező, mivel a szivárgások minimálisak.
Terjedés
A hajtás témaköre szorosan kapcsolódik a sebességváltóhoz. Technológiája nagyjából ugyanabban az időben változott, amikor az F1 elkezdte használni a hibrid motorokat.
Mi jellemző rá?
Ez egy 8 sebességes, félautomata és szekvenciális. Ráadásul a világon a legmagasabb fejlettségi szinttel rendelkezik. A sofőr ezredmásodpercek alatt vált át! Összehasonlításképpen, ugyanaz a művelet legalább néhány másodpercet vesz igénybe a leggyorsabb hétköznapi autótulajdonosok számára.
Ha a témában jársz, valószínűleg hallottad már azt a mondást, hogy az autókban nincs hátramenet. Ez igaz?
Nem.
Minden F1-es hajtásnak van hátrameneti fokozata. Ráadásul az FIA szabályai szerint a jelenléte kötelező.
Forma 1 – g-erők és aerodinamika
A fékek túlterhelését már említettük, de az aerodinamika témakörének alakulásával visszatérünk rájuk.
A fő kérdés, amely a kezdetektől egy kicsit feldobja a helyzetet, az autó összeszerelés elve. Nos, az egész szerkezet úgy működik, mint egy fordított repülőgépszárny. Abban az értelemben, hogy az autó felemelése helyett az összes építőelem leszorítóerőt hoz létre. Emellett természetesen minimálisra csökkentik a légellenállást mozgás közben.
A leszorítóerő nagyon fontos paraméter a versenyzésben, mert biztosítja az úgynevezett aerodinamikus tapadást, ami megkönnyíti a kanyarodást. Minél nagyobb, annál gyorsabban halad a vezető a kanyarban.
És mikor nő az aerodinamikai tolóerő? Amikor a sebesség nő.
Gyakorlatilag, ha gázzal hajtasz, könnyebb lesz bemenni a sarkon, mintha óvatos lennél és gázolnál. Intuitívnak tűnik, de a legtöbb esetben az. Maximális sebességnél a leszorítóerő eléri a 2,5 tonnát, ami jelentősen csökkenti a megcsúszás és az egyéb meglepetések kockázatát kanyarodáskor.
Másrészt az autó aerodinamikájának van egy árnyoldala - az egyes elemek ellenállást keltenek, ami lelassul (különösen a pálya egyenes szakaszain).
Főbb aerodinamikai tervezési elemek
Míg a tervezők keményen dolgoznak azon, hogy a teljes F1-es autó összhangban legyen az alapvető aerodinamikával, egyes dizájnelemek csak leszorítóerő létrehozására szolgálnak. Ez körülbelül:
- első szárny - ez az első érintkezés a légáramlással, tehát a legfontosabb dolog. Az egész koncepció vele kezdődik, mert ő szervezi és osztja el az ellenállást a gép többi tagja között;
- oldalsó elemek - ők végzik a legnehezebb munkát, mert összegyűjtik és rendezik a kaotikus levegőt az első kerekekről. Ezután a hűtőbemenetekhez és az autó hátsó részébe küldik őket;
- Hátsó szárny – Összegyűjti a légsugarat a korábbi elemekből, és arra használja fel, hogy leszorító erőt hozzon létre a hátsó tengelyen. Ezenkívül (a DRS rendszernek köszönhetően) csökkenti a légellenállást egyenes szakaszokon;
- padló és diffúzor - úgy tervezték, hogy nyomást hozzon létre az autó alatt áramló levegő segítségével.
A technikai gondolkodás fejlődése és a túlterhelés
Az egyre jobb aerodinamika nemcsak a jármű teljesítményét növeli, hanem a vezető stresszét is. Nem kell a fizika szakértője ahhoz, hogy tudja, minél gyorsabban kanyarodik be egy autó, annál nagyobb erő hat rá.
Ugyanez a helyzet az autóban ülővel is.
A legmeredekebb kanyarokkal rendelkező pályákon a G-erők elérik a 6G-t. Ez sok? Képzelje el, ha valaki 50 kg-os erővel nyomja a fejét, és ezzel a nyakizmoknak meg kell birkóznia. Ezzel szembesülnek a versenyzők.
Mint látható, a túlterhelést nem lehet félvállról venni.
Jönnek a változások?
Számos jel utal arra, hogy az elkövetkező években forradalom következik be az autók aerodinamikájában. 2022-től új technológia jelenik meg az F1-es pályákon, nyomás helyett szívás hatását alkalmazva. Ha ez működik, a továbbfejlesztett aerodinamikai kialakításra már nincs szükség, és a járművek megjelenése drámaian megváltozik.
De vajon tényleg így lesz? Az idő megmutatja.
Mennyi a Forma-1 súlya?
Ön már ismeri az autók legfontosabb alkatrészeit, és valószínűleg tudni szeretné, mennyi a súlyuk együtt. A legújabb előírások szerint a jármű megengedett legkisebb tömege 752 kg (a vezetővel együtt).
Forma 1 - technikai adatok, azaz összefoglaló
Van-e jobb módszer egy F1-es autós cikk összefoglalására, mint a legfontosabb műszaki adatok válogatása? A végén világossá teszik, mire képes a gép.
Itt van minden, amit egy F1-es autóról tudni kell:
- motor - turbófeltöltős V6 hibrid;
- űrtartalom - 1,6 l;
- motorteljesítmény - kb. 1000 LE;
- gyorsulás 100 km / h-ra - körülbelül 1,7 s;
- maximális sebesség - attól függ.
Miért „ez a körülményektől függ”?
Ugyanis az utolsó paraméternél két eredményünk van, amit a Forma-1 ért el.Az elsőben a maximális sebesség 378 km/h volt, ezt a rekordot 2016-ban Valtteri Bottas állította fel egyenesen.
Volt azonban egy másik teszt is, amelyen a van der Merwe által vezetett autó áttörte a 400 km/h-s korlátot, sajnos a rekordot nem ismerték el, mivel két futamban (szélben és ellenszélben) nem sikerült elérni.
A cikket autóáron foglaljuk össze, mert ez is egy érdekes érdekesség. A modern autóipar csodája (az egyes alkatrészek tekintetében) valamivel több, mint 13 millió dollárba kerül. Ne feledje azonban, hogy ez az ár nem tartalmazza a technológia fejlesztésének költségeit, és az innováció a leginkább megéri.
A kutatásra fordított összeg eléri a sok milliárd dollárt.
Tapasztalja meg egyedül a Forma-1-es autókat
Szeretné megtapasztalni, milyen egy autó volánjához ülni, és érezni annak erejét? Most megteheti!
Tekintse meg ajánlatunkat, hogy F1-es versenyző legyen:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
