Formúlu 1 bílar - allt sem þú þarft að vita um þá
efni
Formúlu 1 bílar eru líkamleg útfærsla nýjustu framfara í bílaiðnaðinum. Að horfa á keppnina gefur réttan skammt af spennu í sjálfu sér, en sannir aðdáendur vita að það mikilvægasta gerist utan brautarinnar. Nýsköpun, prófanir, verkfræðileg barátta til að gera bílinn enn 1 km/klst hraðari.
Allt þetta þýðir að kappakstur er aðeins lítill hluti af því sem Formúla 1 er.
Og þú? Hefur þú einhvern tíma velt því fyrir þér hvernig Formúlu 1 bíll er smíðaður? Hver eru einkenni þess og hvers vegna nær hún svona miklum hraða? Ef svo er, þá ertu kominn á réttan stað.
Þú munt læra um allt í greininni.
Formúlu 1 bíll - grunnbyggingarþættir
Formúla 1 er byggð upp í kringum nokkra lykilþætti. Við skulum íhuga hvert þeirra fyrir sig.
Monocoque og undirvagn
Hönnuðir bílsins passa alla þætti í aðalhluta hans - undirvagninn, en miðhluti hans er svokallað monocoque. Ef Formúlu 1 bíll ætti hjarta væri hann hér.
Monocoque vegur um það bil 35 kg og sinnir einu mikilvægasta verkefninu - að vernda heilsu og líf ökumanns. Þess vegna leggja hönnuðirnir allt kapp á að standast jafnvel alvarlega árekstra.
Einnig á þessu svæði bílsins er eldsneytistankur og rafhlaða.
Hins vegar er monocoque kjarninn í bílnum af annarri ástæðu. Það er þar sem hönnuðirnir setja saman helstu þætti bílsins, svo sem:
- drifeining,
- gírkassar,
- venjuleg malasvæði,
- fjöðrun að framan).
Nú skulum við halda áfram að helstu spurningunum: hvað samanstendur monocoque af? Hvernig virkar það?
Grunnurinn er álgrind, þ.e. möskva, í lögun lítið öðruvísi en honeycomb. Hönnuðir húða síðan þennan ramma með að minnsta kosti 60 lögum af sveigjanlegum koltrefjum.
Þetta er bara byrjunin á vinnunni, því þá fer monocoque í gegnum lamination (600 sinnum!), Loftsog í lofttæmi (30 sinnum) og endanlega herðingu í sérstökum ofni - autoclave (10 sinnum).
Að auki gefa hönnuðir mikla athygli á hliðarkrumpunarsvæðum. Á þessum stöðum er Formúlu 1 bíllinn sérstaklega viðkvæmur fyrir árekstrum og ýmsum slysum og þarfnast því viðbótarverndar. Það er enn á monocoque stigi og er með auka 6mm lag af koltrefjum og nylon.
Annað efnið er einnig að finna í herklæðum. Hann hefur hreyfiaflsdeyfingu, svo hann er líka frábær í Formúlu 1. Hann er líka að finna annars staðar í bílnum (til dæmis í höfuðpúðanum sem verndar höfuð ökumanns).
mælaborð
Rétt eins og monocoque er miðpunktur alls bílsins, þá er stjórnklefinn miðpunktur monocoque. Þetta er auðvitað líka staðurinn þaðan sem ökumaðurinn ekur ökutækinu. Þess vegna er þrennt í stjórnklefanum:
- hægindastóll,
- stýri,
- pedalar.
Annar mikilvægur eiginleiki þessa þáttar er þéttleiki. Að ofan er stýrishúsið 52 cm á breidd – rétt til að passa undir handleggi ökumanns. Hins vegar, því lægra sem það er, því þrengra er það. Í fótahæð er stjórnklefinn aðeins 32 cm breiður.
Hvers vegna svona verkefni?
Af tveimur mjög mikilvægum ástæðum. Í fyrsta lagi veitir þröngt stýrishúsið ökumanni miklu meira öryggi og vernd gegn ofhleðslu. Í öðru lagi gerir það bílinn loftaflískari og dreifir þyngdinni betur.
Að lokum er rétt að bæta því við að F1 bílnum er nánast stýrt. Ökumaðurinn situr í halla með fæturna hærri en mjaðmirnar.
Stýri
Ef þér finnst stýrið í Formúlu 1 ekki vera mikið frábrugðið stýri venjulegs bíls hefurðu rangt fyrir þér. Þetta snýst ekki bara um form, heldur einnig um aðgerðarhnappa og aðra mikilvæga hluti.
Fyrst af öllu búa hönnuðir til stýri fyrir sig fyrir tiltekinn ökumann. Þeir taka gifs af krepptum höndum hans og undirbúa síðan lokaafurðina á grundvelli þessa og að teknu tilliti til tillagna rallýökumanns.
Í útliti líkist stýri bíls nokkuð einfaldaðri útgáfu af mælaborði flugvéla. Þetta er vegna þess að það hefur marga hnappa og hnappa sem ökumaður notar til að stjórna ýmsum aðgerðum ökutækisins. Að auki er í miðhluta þess LED skjár og á hliðunum eru handföng, sem auðvitað mátti ekki vanta.
Athyglisvert er að aftan á stýrinu er líka hagnýtur. Algengast er að kúplings- og spaðaskiptir séu settir hér, en sumir ökumenn nota þetta pláss einnig fyrir viðbótaraðgerðartakka.
geislabaugur
Þetta er tiltölulega ný uppfinning í Formúlu 1 þar sem hún birtist aðeins árið 2018. Hvað? Halo kerfið er ábyrgt fyrir því að vernda höfuð ökumanns í slysi. Hann vegur um það bil 7 kg og samanstendur af tveimur hlutum:
- títan ramma sem umlykur höfuð knapa;
- aukaatriði sem styður alla uppbygginguna.
Þó að lýsingin sé ekki áhrifamikil, er Halo í raun afar áreiðanleg. Það þolir allt að 12 tonn þrýsting. Til dæmis er þetta sama þyngd fyrir einn og hálfan rútu (fer eftir gerð).
Formúlu 1 bílar - Akstursatriði
Þú veist nú þegar helstu byggingareiningar bíls. Nú er kominn tími til að kanna efnið vinnuhluta, þ.e.
- hengiskraut,
- dekk
- bremsur.
Við skulum íhuga hvert þeirra fyrir sig.
Hengilás
Í Formúlu 1 bíl eru fjöðrunarkröfur nokkuð aðrar en bíla á venjulegum vegum. Í fyrsta lagi er hann ekki hannaður til að veita akstursþægindi. Þess í stað á það að gera:
- bíllinn var fyrirsjáanlegur
- vinna dekkjanna var viðeigandi,
- loftaflfræði var á hæsta stigi (við munum tala um loftafl síðar í greininni).
Að auki er ending mikilvægur eiginleiki F1 fjöðrunarinnar. Þetta er vegna þess að á meðan á hreyfingunni stendur verða þeir fyrir miklum krafti sem þeir þurfa að sigrast á.
Það eru þrjár megingerðir af fjöðrunaríhlutum:
- innra (þar á meðal gormar, höggdeyfar, sveiflujöfnun);
- ytra (þar á meðal ása, legur, hjólastoðir);
- loftaflfræði (veltiarmar og stýrisbúnaður) - þeir eru örlítið frábrugðnir þeim fyrri, vegna þess að auk vélrænni virkni skapa þeir þrýsting.
Í grundvallaratriðum eru tvö efni notuð til að framleiða fjöðrunina: málmur fyrir innri íhlutina og koltrefjar fyrir ytri íhlutina. Þannig auka hönnuðir endingu alls.
Fjöðrun í Formúlu 1 er frekar flókið umræðuefni, því vegna mikillar hættu á broti verður hún að uppfylla stranga FIA staðla. Við munum hins vegar ekki fjalla um þær í smáatriðum hér.
Dekk
Við erum komin að einu einfaldasta vandamálinu í Formúlu 1 kappakstri - dekkjum. Þetta er nokkuð víðfeðmt umræðuefni, jafnvel þótt við einblínum aðeins á mikilvægustu málefnin.
Tökum sem dæmi tímabilið 2020. Skipuleggjendur voru með 5 tegundir af dekkjum fyrir þurrt og 2 fyrir blautar brautir. Hver er munurinn? Jæja, þurrbrautardekk hafa ekkert slitlag (annað nafn þeirra er slicks). Það fer eftir blöndunni, framleiðandinn merkir þær með táknum frá C1 (harðast) til C5 (mjúkast).
Síðar mun opinberi dekkjaframleiðandinn Pirelli velja 5 tegundir úr tiltækum hópi af 3 efnasamböndum, sem verða í boði fyrir liðin á meðan á keppninni stendur. Merkir þá með eftirfarandi litum:
- rauður (mjúkur),
- gulur (miðlungs),
- hvítur (harður).
Það er þekkt úr eðlisfræðinni að því mýkri sem blandan er, því betri viðloðun. Þetta er sérstaklega mikilvægt í beygjum þar sem það gerir ökumanni kleift að fara hraðar. Hins vegar er ávinningurinn við stífari dekk endingu sem þýðir að bíllinn þarf ekki að fara eins hratt niður í kassann.
Þegar kemur að blautum dekkjum eru tvær tegundir dekkja sem eru í boði fyrst og fremst mismunandi hvað varðar frárennslisgetu. Þeir hafa liti:
- grænn (með léttri rigningu) - eyðsla allt að 30 l / s við 300 km / klst;
- blár (fyrir mikla rigningu) – eyðsla allt að 65 l/s við 300 km/klst.
Einnig eru gerðar ákveðnar kröfur um notkun dekkja. Ef ökumaður kemst til dæmis áfram í þriðju undankeppni (Q3) verður hann að byrja á dekkjum með besta tímann í fyrri umferð (Q2). Önnur krafa er að hvert lið verður að nota að minnsta kosti 2 dekkjasambönd í hverri keppni.
Þessi skilyrði eiga þó aðeins við um þurrbrautardekk. Þeir virka ekki þegar það rignir.
Bremsur
Á ógnarhraða þarf líka bremsukerfi með réttum krafti. Hversu stórt er það? Svo mikið að það að ýta á bremsupedalinn veldur allt að 5G ofhleðslu.
Auk þess nota bílarnir kolefnisbremsudiskar sem er annar munur frá hefðbundnum bílum. Diskar úr þessu efni eru mun minna endingargóðir (nóg í um 800 km), en einnig léttari (þyngd um 1,2 kg).
Viðbótar, en ekki síður mikilvægur eiginleiki þeirra er 1400 loftræstiholur, sem eru nauðsynlegar vegna þess að þær fjarlægja mikilvægan hita. Þegar hjólin bremsa geta þau náð allt að 1000°C.
Formúla 1 - vél og eiginleikar hennar
Það er kominn tími á það sem tígrisdýrin elska mest, Formúlu 1 vélina. Við skulum sjá hvað hún samanstendur af og hvernig hún virkar.
Jæja, í nokkur ár hafa bílar verið knúnir 6 lítra V1,6 tvinn forþjöppuvélum. Þau samanstanda af nokkrum meginhlutum:
- brunahreyfill,
- tveir rafmótorar (MGU-K og MGU-X),
- túrbó hleðslutæki,
- rafhlaða.
Hvað á Formúla 1 marga hesta?
Tilfærslan er lítil, en ekki láta blekkjast af því. Drifið nær um 1000 hö afli. Brennsluvélin með forþjöppu skilar 700 hestöflum og 300 hestöflum til viðbótar. myndað af tveimur rafkerfum.
Allt er þetta staðsett rétt fyrir aftan monocoqueið og er, auk augljóss hlutverks akstursins, einnig uppbyggjandi hluti. Í þeim skilningi að vélvirkjar festa afturfjöðrun, hjól og gírkassa við vélina.
Síðasti mikilvægi þátturinn sem aflbúnaðurinn gæti ekki verið án eru ofnar. Þeir eru þrír í bílnum: tveir stórir á hliðum og einn minni beint fyrir aftan ökumann.
Brennsla
Þótt stærð Formúlu 1 vélar sé lítið áberandi er eldsneytisnotkun allt annað mál. Bílar brenna um 40 l/100 km þessa dagana. Fyrir leikmanninn virðist þessi tala risastór, en miðað við sögulegar niðurstöður er hún frekar hófleg. Fyrstu Formúlu 1 bílarnir eyddu jafnvel 190 l / 100 km!
Lækkunin á þessari skammarlegu niðurstöðu er að hluta til vegna tækniþróunar og að hluta til vegna takmarkana.
Reglur FIA segja að F1 bíll megi að hámarki eyða 145 lítrum af eldsneyti í einni keppni. Auka forvitni er sú staðreynd að frá og með 2020 verður hver bíll með tvo rennslismæla sem fylgjast með eldsneytismagni.
Ferrari lagði sitt af mörkum. Fregnir herma að Formúla 1 þessa liðs hafi notað grá svæði og farið þannig framhjá höftunum.
Að lokum munum við nefna eldsneytistankinn, því hann er frábrugðinn hinum hefðbundna. Hvaða? Fyrst af öllu, efnið. Framleiðandinn gerir skriðdrekann eins og hann væri að gera það fyrir hernaðariðnaðinn. Þetta er annar öryggisþáttur þar sem leki er lágmarkaður.
Smit
Efni akstursins er nátengt gírkassanum. Tækni þess breyttist um svipað leyti og F1 byrjaði að nota tvinnvélar.
Hvað er dæmigert fyrir hann?
Þetta er 8 gíra, hálfsjálfvirkur og raðskiptur. Að auki hefur það hæsta þróunarstig í heiminum. Ökumaðurinn skiptir um gír á millisekúndum! Til samanburðar tekur sama aðgerð að minnsta kosti nokkrar sekúndur fyrir hraðskreiðasta venjulegu bílaeigendurna.
Ef þú ert við efnið hefurðu líklega heyrt orðatiltækið að það sé enginn bakkgír í bílum. Þetta er satt?
Ekki.
Hvert F1 drif er með bakkgír. Þar að auki er viðveru hans krafist í samræmi við reglur FIA.
Formúla 1 - g-kraftar og loftaflfræði
Við höfum þegar nefnt ofhleðslu bremsunnar, en við munum koma aftur að þeim þegar efni loftaflsfræði þróast.
Aðalspurningin, sem frá upphafi mun lýsa upp ástandið aðeins, er meginreglan um samsetningu bíla. Jæja, öll byggingin virkar eins og öfugur flugvélvængur. Í þeim skilningi að í stað þess að lyfta bílnum skapa allar byggingareiningar downforce. Að auki lágmarka þeir auðvitað loftmótstöðu meðan á hreyfingu stendur.
Downforce er mjög mikilvæg færibreyta í kappakstri því það veitir svokallað loftaflfræðilegt grip sem auðveldar beygjur. Því stærri sem hann er, því hraðar fer ökumaðurinn framhjá beygjunni.
Og hvenær eykst loftaflæðið? Þegar hraðinn eykst.
Í reynd, ef þú ert að keyra á bensíni, verður auðveldara fyrir þig að fara fyrir hornið en ef þú værir varkár og inngjöf. Það virðist öfugsnúið, en í flestum tilfellum er það. Á hámarkshraða nær niðurkrafturinn 2,5 tonn sem dregur verulega úr hættu á að renna og annað sem kemur á óvart í beygjum.
Aftur á móti hefur loftaflsfræði bílsins galla - einstakir þættir skapa mótstöðu sem hægir á sér (sérstaklega á beinum köflum brautarinnar).
Helstu loftaflfræðilegir hönnunarþættir
Þó að hönnuðirnir vinni hörðum höndum að því að halda öllum F1 bílnum í samræmi við grunnloftaflfræði, eru sumir hönnunarþættir aðeins til til að skapa niðurkraft. Þetta er um:
- framvængur - það er fyrst í snertingu við loftflæðið, svo það mikilvægasta. Allt hugtakið byrjar á honum, því hann skipuleggur og dreifir allri mótspyrnu á restina af vélinni;
- hliðarþættir - þeir vinna erfiðustu vinnuna, vegna þess að þeir safna og skipuleggja óskipulegt loft frá framhjólunum. Þeir senda þær síðan að kæliinntakunum og inn í bílinn að aftan;
- Afturvængur - Safnar loftþotum frá fyrri þáttum og notar þá til að búa til niðurkraft á afturás. Að auki (þökk sé DRS kerfinu) dregur það úr dragi á beinum köflum;
- gólf og dreifar - hannað þannig að það skapi þrýsting með hjálp lofts sem streymir undir bílinn.
Þróun tæknilegrar hugsunar og ofhleðslu
Sífellt bætt loftafl eykur ekki aðeins frammistöðu ökutækja heldur einnig streitu ökumanns. Þú þarft ekki að vera sérfræðingur í eðlisfræði til að vita að því hraðar sem bíll beygir í beygju, því meiri kraftur sem verkar á hann.
Það er eins með þann sem situr í bílnum.
Á brautunum með bröttustu beygjunum ná G-kraftarnir 6G. Það er mikið? Ímyndaðu þér ef einhver þrýstir á höfuðið á þér með 50 kg krafti og hálsvöðvarnir þínir þurfa að takast á við þetta. Þetta er það sem kappakstursmenn standa frammi fyrir.
Eins og þú sérð er ekki hægt að taka of mikið álag.
Er breyting að koma?
Margt bendir til þess að bylting í loftaflfræði bíla muni eiga sér stað á næstu árum. Frá 2022 mun ný tækni birtast á F1 brautum sem notar áhrif sog í stað þrýstings. Ef það virkar er ekki lengur þörf á bættri loftaflfræðilegri hönnun og útlit ökutækjanna mun breytast verulega.
En verður það virkilega svo? Tíminn mun leiða í ljós.
Hvað vegur Formúla 1?
Þú þekkir nú þegar alla mikilvægustu hlutana í bílnum og þú vilt líklega vita hversu mikið þeir vega saman. Samkvæmt nýjustu reglugerðum er leyfileg lágmarksþyngd 752 kg (með ökumanni).
Formúla 1 - tæknileg gögn, þ.e. samantekt
Er einhver betri leið til að draga saman F1 bílagrein en úrval af mikilvægustu tæknigögnunum? Að lokum gera þeir það ljóst hvers vélin er megnug.
Hér er allt sem þú þarft að vita um F1 bíl:
- vél - túrbó V6 tvinn;
- rúmtak - 1,6 l;
- vélarafl - u.þ.b. 1000 hö;
- hröðun í 100 km / klst - um 1,7 s;
- hámarkshraði - það fer eftir því.
Hvers vegna „fer það eftir aðstæðum“?
Vegna þess að í tilviki síðustu færibreytunnar höfum við tvær niðurstöður, sem náðust með Formúlu 1. Hámarkshraði í þeirri fyrri var 378 km / klst. Þetta met var sett árið 2016 á beinni línu af Valtteri Bottas.
Hins vegar var líka önnur próf þar sem bíllinn, sem van der Merwe ók, rauf 400 km múrinn. Því miður var metið ekki viðurkennt þar sem það náðist ekki í tveimur riðlum (uppvindi og uppvindi).
Við drögum greinina saman á kostnaði við bíl, því þetta er líka áhugaverð forvitni. Kraftaverk nútíma bílaiðnaðarins (hvað varðar einstaka hluta) kostar rúmlega 13 milljónir dollara. Hafðu þó í huga að þetta er verðið án kostnaðar við að þróa tækni og nýsköpun er mest þess virði.
Upphæðin sem varið er til rannsókna nær mörgum milljörðum dollara.
Upplifðu Formúlu 1 bíla á eigin spýtur
Viltu upplifa hvernig það er að sitja við stýrið á bílnum og finna kraftinn í honum? Nú geturðu gert það!
Skoðaðu tilboðið okkar sem gerir þér kleift að verða F1 ökumaður:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
