Автомобилите на Формула 1 - всичко, което трябва да знаете за тях
Съдържание
Автомобилите от Формула 1 са физическо въплъщение на най-новите постижения в автомобилната индустрия. Гледането на състезанията само по себе си осигурява точната доза вълнение, но истинските фенове знаят, че най-важните неща се случват извън пистата. Иновации, тестове, инженерство се борят, за да направят колата дори с 1 км/ч по-бърза.
Всичко това означава, че състезанията са само малка част от това, което е Формула 1.
А ти? Чудили ли сте се как се създава автомобил от Формула 1? Какви са неговите характеристики и защо постига такава огромна скорост? Ако е така, значи сте попаднали на правилното място.
За всичко ще научите от статията.
Болид от Формула 1 - основни конструктивни елементи
Формула 1 е изградена около няколко ключови елемента. Нека разгледаме всеки от тях поотделно.
Монокок и шаси
Конструкторите на болида са монтирали всички елементи към основната му част – шасито, чийто централен елемент е така нареченият монокок.Ако болид от Формула 1 имаше сърце, то щеше да е тук.
Монококът тежи приблизително 35 кг и изпълнява една от най-важните задачи - да пази здравето и живота на водача. Затова дизайнерите полагат всички усилия да издържат дори на критични сблъсъци.
Също така в тази зона на автомобила има резервоар за гориво и батерия.
Монококът обаче е в основата на автомобила по друга причина. Именно там дизайнерите сглобяват основните елементи на автомобила, като:
- задвижващ агрегат,
- скоростни кутии,
- стандартни зони за смилане,
- предно окачване).
Сега нека преминем към основните въпроси: от какво се състои монокок? Как работи?
Основата е алуминиева рамка, т.е. мрежа, по форма малко по-различна от пчелната пита. След това дизайнерите покриват тази рамка с най-малко 60 слоя гъвкави въглеродни влакна.
Това е само началото на работата, тъй като след това монококът преминава през ламиниране (600 пъти!), засмукване на въздух във вакуум (30 пъти) и окончателно втвърдяване в специална пещ – автоклав (10 пъти).
В допълнение, дизайнерите обръщат голямо внимание на страничните зони на смачкване. На тези места болидът от Формула 1 е особено уязвим от сблъсъци и различни аварии и затова изисква допълнителна защита. Все още е на ниво монокок и разполага с допълнителен 6 мм слой от въглеродни влакна и найлон.
Вторият материал може да се намери и в бронежилетки. Той има свойства за поглъщане на кинетична сила, така че е чудесен и за Формула 1. Намира се и на други места в колата (например в облегалката за глава, която предпазва главата на водача).
табло
Точно както монокока е централната част на цялата кола, кокпитът е центърът на монокока. Разбира се, това е и мястото, откъдето шофьорът управлява превозното средство. Следователно в пилотската кабина има три неща:
- фотьойл,
- волан,
- педали.
Друга важна характеристика на този елемент е стегнатостта. В горната част кабината е широка 52 см - достатъчно, за да се побере под ръцете на водача. Въпреки това, колкото по-ниско е, толкова е по-тясно. На височината на краката пилотската кабина е широка само 32 см.
Защо такъв проект?
По две много важни причини. На първо място, тясната кабина осигурява на водача много повече безопасност и защита срещу претоварване. Второ, прави колата по-аеродинамична и разпределя теглото по-добре.
Накрая трябва да се добави, че автомобилът от Формула 1 на практика е склонен към управление. Шофьорът седи на наклон с краката по-високи от бедрата.
Волан
Ако смятате, че воланът на Формула 1 не се различава много от волана на стандартен автомобил, грешите. Не става дума само за формата, но и за функционалните бутони и други важни неща.
На първо място, дизайнерите създават волан индивидуално за конкретен водач. Взимат гипс от стиснатите му ръце и след това на тази база и отчитайки предложенията на рали пилота приготвят крайния продукт.
На външен вид воланът на автомобила прилича на донякъде опростена версия на таблото на самолета. Това е така, защото има много бутони и копчета, които водачът използва за управление на различни функции на автомобила. Освен това в централната му част има LED дисплей, а отстрани има дръжки, които, разбира се, нямаше как да липсват.
Интересното е, че задната част на волана също е функционална. Съединителят и лопатките са най-често поставени тук, но някои водачи използват това място и за допълнителни функционални бутони.
ореол
Това е сравнително ново изобретение във Формула 1, тъй като се появи едва през 2018 г. Какво? Системата Halo е отговорна за защитата на главата на водача при инцидент. Тежи около 7 кг и се състои от две части:
- титаниева рамка, която обгражда главата на ездача;
- допълнителен детайл, който поддържа цялата конструкция.
Въпреки че описанието не е впечатляващо, Halo всъщност е изключително надежден. Издържа на натиск до 12 тона. За илюстрация, това е същото тегло за автобуси един и половина (в зависимост от типа).
Болиди от Формула 1 - Елементи на шофиране
Вече знаете основните градивни елементи на автомобила. Сега е време да проучим темата за работещите компоненти, а именно:
- висулки,
- автобус
- спирачки.
Нека разгледаме всеки един от тях поотделно.
Корпус на окачването
В автомобил от Формула 1 изискванията за окачване са малко по-различни от тези на колите по нормални пътища. На първо място, той не е проектиран да осигурява комфорт при шофиране. Вместо това трябва да прави:
- колата беше предвидима
- работата на гумите беше подходяща,
- аеродинамиката беше на най-високо ниво (за аеродинамиката ще говорим по-късно в статията).
В допълнение, издръжливостта е важна характеристика на окачването на F1. Това се дължи на факта, че по време на движение те са изложени на огромни сили, които трябва да преодолеят.
Има три основни типа компоненти на окачването:
- вътрешни (включително пружини, амортисьори, стабилизатори);
- външни (включително оси, лагери, опори на колелата);
- аеродинамични (кобилици и кормилна уредба) - те са малко по-различни от предишните, тъй като в допълнение към механичната функция създават налягане.
По принцип за производството на окачването се използват два материала: метал за вътрешните компоненти и въглеродни влакна за външните компоненти. По този начин дизайнерите увеличават издръжливостта на всичко.
Окачването във F1 е доста сложна тема, тъй като поради високия риск от счупване, то трябва да отговаря на строгите стандарти на FIA. Тук обаче няма да се спираме подробно на тях.
автобус
Стигнахме до един от най-простите проблеми във Формула 1 - гумите. Това е доста обширна тема, дори ако се съсредоточим само върху най-важните въпроси.
Вземете например сезон 2020 г. Организаторите разполагаха с 5 вида гуми за сухо и 2 за мокро трасе. Каква е разликата? Е, гумите за суха писта нямат протектор (другото им име е сликове). В зависимост от сместа, производителят ги обозначава със символи от C1 (най-твърди) до C5 (най-меки).
По-късно официалният доставчик на гуми Pirelli ще избере 5 типа от наличния набор от 3 смеси, които ще бъдат на разположение на отборите по време на състезанието. Маркира ги със следните цветове:
- червено (меко),
- жълто (средно),
- бяло (твърдо).
От физиката е известно, че колкото по-мека е сместа, толкова по-добра е адхезията. Това е особено важно при завиване, тъй като позволява на водача да се движи по-бързо. От друга страна, предимството на по-твърдата гума е издръжливостта, което означава, че колата не трябва да слиза толкова бързо в кутията.
Когато става въпрос за мокри гуми, двата вида гуми, които се предлагат, се различават основно по капацитета си за дренаж. Имат цветове:
- зелено (със слаб дъжд) - разход до 30 л/с при 300 км/ч;
- синьо (за силен дъжд) – разход до 65 л/с при 300 км/ч.
Има и определени изисквания за използването на гуми. Ако, например, пилот премине към третия квалификационен кръг (Q3), той трябва да стартира с гуми с най-добро време в предишния кръг (Q2). Друго изискване е всеки отбор да използва поне 2 смеси на гуми на състезание.
Тези условия обаче важат само за гуми за суха писта. Не работят, когато вали.
Спирачки
При главоломни скорости са необходими и спирачни системи с подходяща сила. Колко голям е? Дотолкова, че натискането на педала на спирачката причинява претоварвания до 5G.
Освен това автомобилите използват карбонови спирачни дискове, което е друга разлика от традиционните автомобили. Дисковете от този материал са много по-малко издръжливи (достатъчни за около 800 км), но и по-леки (тегло около 1,2 кг).
Тяхната допълнителна, но не по-малко важна характеристика са 1400 вентилационни отвора, които са необходими, тъй като премахват критичните температури. При спиране от колелата те могат да достигнат до 1000 ° C.
Формула 1 - двигател и неговите характеристики
Време е за това, което тигрите обичат най-много, двигателя на Формула 1. Нека видим от какво се състои и как работи.
Е, от няколко години автомобилите се задвижват от 6-литрови V1,6 хибридни двигатели с турбокомпресор. Те се състоят от няколко основни части:
- двигател с вътрешно горене,
- два електрически двигателя (MGU-K и MGU-X),
- турбокомпресори,
- батерия.
Колко коня има Формула 1?
Работният обем на двигателя е малък, но не се заблуждавайте от това. Задвижването постига мощност от около 1000 к.с. Турбодвигателят с вътрешно горене произвежда 700 к.с., с допълнителни 300 к.с. генерирани от две електрически системи.
Всичко това се намира точно зад монокока и освен очевидната роля на задвижването е и конструктивна част. В смисъл, че механиците закрепват задното окачване, колелата и скоростната кутия към двигателя.
Последният важен елемент, без който захранващият блок не може да се справи, са радиаторите. В колата има три от тях: две големи отстрани и една по-малка непосредствено зад шофьора.
горене
Докато размерът на двигателя от Формула 1 не се натрапва, разходът на гориво е съвсем друг въпрос. Тези дни колите горят около 40 л/100 км. За обикновения човек тази цифра изглежда огромна, но в сравнение с историческите резултати е доста скромна. Първите болиди от Формула 1 изразходваха дори 190 л/100 км!
Намаляването на този срамен резултат се дължи отчасти на развитието на технологиите и отчасти на ограниченията.
Правилата на FIA гласи, че един автомобил от Формула 1 може да изразходва максимум 145 литра гориво в едно състезание. Допълнителен любопитство е фактът, че от 2020 г. всеки автомобил ще има два разходомера, които следят количеството гориво.
Ферари допринесе отчасти. Съобщава се, че Формула 1 на отбора е използвала сиви зони и по този начин е заобиколила ограниченията.
Накрая ще споменем резервоара за гориво, защото той се различава от стандартния. Който? На първо място, материалът. Производителят прави танка така, сякаш го прави за военната индустрия. Това е друг фактор за безопасност, тъй като течовете са сведени до минимум.
Предаване
Темата за задвижването е тясно свързана със скоростната кутия. Технологията му се промени по същото време, когато F1 започна да използва хибридни двигатели.
Кое е типичното за него?
Това е 8-степенна, полуавтоматична и секвенциална. Освен това има най-високо ниво на развитие в света. Водачът сменя предавките за милисекунди! За сравнение, същата операция отнема поне няколко секунди за най-бързите собственици на обикновени автомобили.
Ако сте по темата, сигурно сте чували поговорката, че в колите няма задна предавка. Това е вярно?
Не.
Всяко F1 задвижване има задна предавка. Освен това присъствието му се изисква в съответствие с правилата на FIA.
Формула 1 - g-сили и аеродинамика
Вече споменахме претоварванията на спирачките, но ще се върнем към тях, когато се развие темата за аеродинамиката.
Основният въпрос, който от самото начало малко ще разясни ситуацията, е принципът на сглобяване на автомобила. Е, цялата структура работи като обърнато крило на самолет. В смисъл, че вместо да повдигат колата, всички градивни елементи създават притискаща сила. В допълнение, те, разбира се, минимизират съпротивлението на въздуха по време на движение.
Притискащата сила е много важен параметър в състезанията, защото осигурява така нареченото аеродинамично сцепление, което улеснява завоите. Колкото по-голям е, толкова по-бързо водачът ще премине завоя.
И кога се увеличава аеродинамичната тяга? Когато скоростта се увеличи.
На практика, ако карате на газ, ще ви е по-лесно да завиете зад ъгъла, отколкото ако сте внимателни и газите. Изглежда противоречиво, но в повечето случаи е така. При максимална скорост притискащата сила достига 2,5 тона, което значително намалява риска от подхлъзване и други изненади при завой.
От друга страна, аеродинамиката на автомобила има и недостатък - отделни елементи създават съпротивление, което забавя (особено на правите участъци от пистата).
Основни аеродинамични елементи на дизайна
Докато дизайнерите работят усилено, за да поддържат цялата кола от F1 в съответствие с основната аеродинамика, някои дизайнерски елементи съществуват само за създаване на притискаща сила. Това е за:
- предно крило - то е първото в контакт с въздушния поток, така че най-важното нещо. Цялата концепция започва с него, защото той организира и разпределя цялата съпротива между останалата част от машината;
- странични елементи - те вършат най-тежката работа, защото събират и организират хаотичен въздух от предните колела. След това ги изпращат до входовете за охлаждане и в задната част на колата;
- Задно крило - Събира въздушни струи от по-ранни елементи и ги използва за създаване на притискаща сила върху задната ос. Освен това (благодарение на системата DRS) намалява съпротивлението на прави участъци;
- под и дифузьор - проектирани по такъв начин, че да създават налягане с помощта на въздух, протичащ под автомобила.
Развитие на техническата мисъл и претоварване
Все по-добре подобрената аеродинамика не само повишава производителността на автомобила, но и стреса на водача. Не е нужно да сте експерт по физика, за да знаете, че колкото по-бързо една кола завива в завой, толкова по-голяма е силата, която действа върху нея.
Същото е и с човека, който седи в колата.
На пистите с най-стръмните завои G-силите достигат 6G. Много е? Представете си, ако някой притисне главата ви със сила от 50 кг и мускулите на врата трябва да се справят с това. С това са изправени състезателите.
Както можете да видите, претоварването не може да се приема лекомислено.
Идват ли промени?
Има много признаци, че през следващите години ще се случи революция в автомобилната аеродинамика. От 2022 г. нова технология ще се появи на пистите от F1, използвайки ефекта на засмукване вместо натиск. Ако това работи, подобреният аеродинамичен дизайн вече не е необходим и външният вид на превозните средства ще се промени драстично.
Но дали наистина ще е така? Времето ще покаже.
Колко тежи Формула 1?
Вече знаете всички най-важни части на автомобила и вероятно искате да знаете колко тежат заедно. Съгласно последните разпоредби минималното разрешено тегло на превозното средство е 752 кг (включително водача).
Формула 1 - технически данни, т.е. резюме
Какъв по-добър начин да обобщите статия за автомобил от Формула 1 от селекция от най-важните технически данни? В крайна сметка те изясняват на какво е способна машината.
Ето всичко, което трябва да знаете за един автомобил от F1:
- двигател - V6 хибрид с турбокомпресор;
- вместимост - 1,6 л;
- мощност на двигателя - прибл. 1000 к.с.;
- ускорение до 100 км / ч - около 1,7 s;
- максимална скорост - зависи.
Защо "зависи от обстоятелствата"?
Защото в случая с последния параметър имаме два резултата, които са постигнати от Формула 1. Максималната скорост в първия беше 378 км / ч. Този рекорд е поставен през 2016 г. по права линия от Валтери Ботас.
Имаше обаче и друг тест, при който колата, управлявана от ван дер Мерве, преодоля бариерата от 400 км / ч. За съжаление рекордът не беше признат, тъй като не беше постигнат в два маншове (на вятъра и срещу вятъра).
Обобщаваме статията по цената на автомобила, защото това също е интересно любопитство. Чудото на съвременната автомобилна индустрия (по отношение на отделни части) струва малко над 13 милиона долара. Имайте предвид обаче, че това е цената, изключваща разходите за разработване на технология, а иновациите струват най-много.
Сумата, изразходвана за изследвания, достига много милиарди долари.
Насладете се на автомобилите от Формула 1 сами
Искате ли да изпитате какво е да седнеш зад волана на автомобил и да усетиш силата му? Сега можете да го направите!
Разгледайте нашето предложение, което ще ви позволи да станете пилот от F1:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
