Autá Formuly 1 – všetko, čo o nich potrebujete vedieť
Obsah
Automobily Formuly 1 sú fyzickým stelesnením najnovších pokrokov v automobilovom priemysle. Sledovanie pretekov samo o sebe poskytuje správnu dávku vzrušenia, no skutoční fanúšikovia vedia, že tie najdôležitejšie veci sa dejú mimo trate. Inovácie, testovanie, konštruktérsky boj, aby bolo auto ešte o 1 km/h rýchlejšie.
To všetko znamená, že preteky sú len malou časťou toho, čím Formula 1 je.
a ty? Zamysleli ste sa niekedy nad tým, ako sa vyrába auto Formuly 1? Aké sú jeho vlastnosti a prečo dosahuje takú obrovskú rýchlosť? Ak áno, potom ste na správnom mieste.
O všetkom sa dozviete z článku.
Auto Formuly 1 - základné konštrukčné prvky
Formula 1 je postavená na niekoľkých kľúčových prvkoch. Uvažujme o každom z nich samostatne.
Monokok a podvozok
Konštruktéri auta napasovali všetky prvky na jeho hlavnú časť – podvozok, ktorého ústredným prvkom je takzvaný monokok Ak by malo auto Formuly 1 srdce, bolo by to tu.
Monokok váži približne 35 kg a plní jednu z najdôležitejších úloh – ochranu zdravia a života vodiča. Preto dizajnéri vynakladajú maximálne úsilie, aby odolali aj kritickým kolíziám.
Aj v tejto časti auta je palivová nádrž a batéria.
Monokok je však srdcom auta aj z iného dôvodu. Práve tam konštruktéri zostavujú základné prvky automobilu, ako napríklad:
- pohonná jednotka,
- prevodovky,
- štandardné brúsne zóny,
- predné odpruženie).
Teraz prejdime k hlavným otázkam: z čoho pozostáva monokok? Ako to funguje?
Základom je hliníkový rám, t.j. pletivo, tvarom málo odlišné od plástu. Dizajnéri potom tento rám potiahnu aspoň 60 vrstvami flexibilných uhlíkových vlákien.
Toto je len začiatok práce, pretože potom monokok prechádza lamináciou (600-krát!), nasávaním vzduchu vo vákuu (30-krát) a konečným vytvrdnutím v špeciálnej peci - autokláve (10-krát).
Okrem toho dizajnéri venujú veľkú pozornosť bočným deformačným zónam. V týchto miestach je vozidlo Formuly 1 obzvlášť náchylné na kolízie a rôzne nehody, a preto si vyžaduje dodatočnú ochranu. Je stále na úrovni monocoque a obsahuje extra 6 mm vrstvu uhlíkových vlákien a nylonu.
Druhý materiál nájdeme aj v nepriestrelnej vestibule. Má vlastnosti pohlcovania kinetickej sily, takže je skvelý aj pre Formulu 1. Nachádza sa aj inde v aute (napríklad v opierke hlavy, ktorá chráni hlavu vodiča).
prístrojová doska
Tak ako je monokok stredobodom celého auta, kokpit je stredobodom monokoku. Samozrejme je to aj miesto, odkiaľ vodič vozidlo riadi. V kokpite sú teda tri veci:
- kreslo,
- volant,
- pedále.
Ďalšou dôležitou vlastnosťou tohto prvku je tesnosť. V hornej časti je kabína široká 52 cm – toľko, aby sa zmestila pod ruky vodiča. Čím je však nižšia, tým je užšia. Vo výške nôh je kokpit široký len 32 cm.
Prečo takýto projekt?
Z dvoch veľmi dôležitých dôvodov. V prvom rade stiesnená kabína poskytuje vodičovi oveľa väčšiu bezpečnosť a ochranu pred preťažením. Po druhé, auto je aerodynamickejšie a lepšie rozloží hmotnosť.
Na záver treba dodať, že auto F1 je prakticky náchylné na riadenie. Vodič sedí na svahu s nohami vyššie ako boky.
Volant
Ak máte pocit, že volant Formuly 1 sa príliš nelíši od volantu štandardného auta, mýlite sa. Nejde len o formu, ale aj o funkčné tlačidlá a ďalšie dôležité veci.
V prvom rade dizajnéri vytvoria volant individuálne pre konkrétneho vodiča. Zoberú odliatok jeho zaťatých rúk a na tomto základe a s prihliadnutím na podnety jazdca rely pripravia finálny produkt.
Vo vzhľade sa volant automobilu podobá trochu zjednodušenej verzii palubnej dosky lietadla. Má totiž veľa tlačidiel a gombíkov, ktorými vodič ovláda rôzne funkcie auta. V jeho centrálnej časti je navyše LED displej a po stranách sú úchytky, ktoré samozrejme nemohli chýbať.
Zaujímavosťou je, že zadná časť volantu je tiež funkčná. Najčastejšie sa tu umiestňuje prepínač spojky a pádla, no niektorí vodiči tento priestor využívajú aj na prídavné funkčné tlačidlá.
svätožiara
Ide o relatívne nový vynález vo Formule 1, keďže sa objavil až v roku 2018. Čo? Halo je zodpovedné za ochranu hlavy vodiča pri nehode. Váži približne 7 kg a skladá sa z dvoch častí:
- titánový rám, ktorý obopína hlavu jazdca;
- ďalší detail, ktorý podporuje celú štruktúru.
Aj keď popis nie je pôsobivý, Halo je v skutočnosti mimoriadne spoľahlivý. Odolá tlaku až 12 ton. Pre ilustráciu ide o rovnakú hmotnosť pre jeden a pol autobusu (v závislosti od typu).
Autá Formuly 1 - Jazdné prvky
Základné stavebné prvky auta už poznáte. Teraz je čas preskúmať tému pracovných komponentov, konkrétne:
- prívesky,
- autobus
- brzdy.
Uvažujme o každom z nich samostatne.
zavesenie
V aute Formuly 1 sú požiadavky na odpruženie mierne odlišné od požiadaviek automobilov na normálnych cestách. Po prvé, nie je navrhnutý tak, aby poskytoval komfort jazdy. Namiesto toho by to malo robiť:
- auto bolo predvídateľné
- práca pneumatík bola primeraná,
- aerodynamika bola na najvyššej úrovni (o aerodynamike si povieme ďalej v článku).
Odolnosť je navyše dôležitou vlastnosťou odpruženia F1. Je to spôsobené tým, že počas pohybu sú vystavené obrovským silám, ktoré potrebujú prekonať.
Existujú tri hlavné typy komponentov zavesenia:
- vnútorné (vrátane pružín, tlmičov, stabilizátorov);
- vonkajšie (vrátane náprav, ložísk, podpier kolies);
- aerodynamické (vahadla a prevod riadenia) - sú mierne odlišné od predchádzajúcich, pretože okrem mechanickej funkcie vytvárajú tlak.
Na výrobu odpruženia sa v zásade používajú dva materiály: kov pre vnútorné komponenty a uhlíkové vlákna pre vonkajšie komponenty. Dizajnéri tak zvyšujú odolnosť všetkého.
Odpruženie v F1 je dosť ošemetná téma, pretože kvôli vysokému riziku rozbitia musí spĺňať prísne normy FIA. Nebudeme sa im tu však podrobne venovať.
autobus
Dostali sme sa k jednému z najjednoduchších problémov v pretekoch Formuly 1 – pneumatikám. Je to dosť široká téma, aj keď sa sústredíme len na tie najdôležitejšie otázky.
Vezmime si napríklad sezónu 2020. Organizátori mali 5 druhov pneumatík na suché a 2 na mokré trate. V čom je rozdiel? Pneumatiky na suchú dráhu nemajú dezén (iný názov je slicky). V závislosti od zmesi ich výrobca označuje symbolmi od C1 (najtvrdšia) po C5 (najmäkšia).
Neskôr oficiálny dodávateľ pneumatík Pirelli vyberie 5 typov z dostupného súboru 3 zmesí, ktoré budú mať tímy k dispozícii počas pretekov. Označí ich nasledujúcimi farbami:
- červená (mäkká),
- žltá (stredná),
- biely (tvrdý).
Z fyziky je známe, že čím mäkšia zmes, tým lepšia priľnavosť. To je dôležité najmä pri prejazde zákrutami, pretože to umožňuje vodičovi pohybovať sa rýchlejšie. Na druhej strane, výhodou tuhšej pneumatiky je odolnosť, čo znamená, že auto nemusí ísť dole do krabice tak rýchlo.
Pokiaľ ide o mokré pneumatiky, dva dostupné typy pneumatík sa líšia predovšetkým svojou odvodňovacou schopnosťou. Majú farby:
- zelená (s miernym dažďom) - spotreba do 30 l / s pri 300 km / h;
- modrá (do silného dažďa) – spotreba do 65 l/s pri 300 km/h.
Existujú aj určité požiadavky na používanie pneumatík. Ak jazdec postúpi napríklad do tretieho kvalifikačného kola (Q3), musí štartovať na pneumatikách s najlepším časom v predchádzajúcom kole (Q2). Ďalšou požiadavkou je, že každý tím musí použiť aspoň 2 zmesi pneumatík na preteky.
Tieto podmienky však platia len pre pneumatiky na suchej trati. Nefungujú, keď prší.
Brzdy
Pri závratných rýchlostiach sú potrebné aj brzdové systémy so správnym množstvom sily. Aké je to veľké? Až tak, že stlačenie brzdového pedála spôsobuje preťaženie až 5G.
Autá navyše využívajú karbónové brzdové kotúče, čo je ďalší rozdiel oproti tradičným autám. Disky z tohto materiálu sú oveľa menej odolné (vystačia na cca 800 km), ale aj ľahšie (hmotnosť cca 1,2 kg).
Ich ďalšou, no nemenej dôležitou vlastnosťou je 1400 vetracích otvorov, ktoré sú nevyhnutné, pretože odvádzajú kritické teploty. Pri brzdení kolesami môžu dosiahnuť až 1000 °C.
Formula 1 - motor a jeho vlastnosti
Je čas na to, čo tigre milujú najviac, motor Formuly 1. Poďme sa pozrieť, z čoho pozostáva a ako funguje.
No už niekoľko rokov autá poháňajú 6-litrové V1,6 hybridné preplňované motory. Pozostávajú z niekoľkých hlavných častí:
- motor s vnútorným spaľovaním,
- dva elektromotory (MGU-K a MGU-X),
- turbodúchadlá,
- batérie.
Koľko koní má Formula 1?
Zdvihový objem motora je malý, ale tým sa nenechajte oklamať. Pohon dosahuje výkon okolo 1000 koní. Turbodúchadlom preplňovaný spaľovací motor produkuje 700 koní a ďalších 300 koní. generované dvoma elektrickými systémami.
To všetko sa nachádza hneď za monokokom a okrem samozrejmej úlohy pohonu je to aj konštrukčná časť. V tom zmysle, že mechanici pripevňujú zadné odpruženie, kolesá a prevodovku k motoru.
Posledným dôležitým prvkom, bez ktorého sa pohonná jednotka nezaobišla, sú radiátory. V aute sú tri: dve veľké po stranách a jedna menšia hneď za vodičom.
Spaľovanie
Zatiaľ čo veľkosť motora Formuly 1 je nenápadná, spotreba paliva je úplne iná záležitosť. Autá dnes spália okolo 40 l/100 km. Pre laika sa toto číslo zdá obrovské, no v porovnaní s historickými výsledkami je dosť skromné. Prvé autá Formuly 1 mali spotrebu dokonca 190 l / 100 km!
Pokles tohto hanebného výsledku je čiastočne spôsobený vývojom technológií a čiastočne obmedzeniami.
Pravidlá FIA uvádzajú, že auto F1 môže spotrebovať maximálne 145 litrov paliva na jeden závod. Kuriozitou navyše je fakt, že od roku 2020 bude mať každé auto dva prietokomery, ktoré sledujú množstvo paliva.
Ferrari prispelo čiastočne. Tímová Formula 1 údajne využívala sivé oblasti a obišla tak obmedzenia.
Na záver ešte spomenieme palivovú nádrž, pretože tá sa od tej štandardnej líši. ktoré? V prvom rade materiál. Výrobca robí tank tak, ako keby to robil pre vojenský priemysel. Toto je ďalší bezpečnostný faktor, pretože úniky sú obmedzené na minimum.
prevodovka
Téma pohonu úzko súvisí s prevodovkou. Jeho technológia sa zmenila v rovnakom čase, keď F1 začala používať hybridné motory.
Čo je pre neho typické?
Jedná sa o 8-stupňový, poloautomatický a sekvenčný. Okrem toho má najvyššiu úroveň rozvoja na svete. Vodič preradí rýchlosť v milisekúndách! Pre porovnanie, najrýchlejším bežným majiteľom áut zaberie rovnaká operácia aspoň pár sekúnd.
Ak ste na túto tému, pravdepodobne ste už počuli výrok, že v autách nie je spiatočka. Toto je pravda?
Nie.
Každý pohon F1 má spiatočku. Okrem toho sa jeho prítomnosť vyžaduje v súlade s pravidlami FIA.
Formula 1 - g-sily a aerodynamika
Preťaženia bŕzd sme už spomenuli, ale s vývojom témy aerodynamiky sa k nim vrátime.
Hlavnou otázkou, ktorá hneď od začiatku trochu rozjasní situáciu, je princíp montáže auta. No, celá konštrukcia funguje ako obrátené krídlo lietadla. V tom zmysle, že namiesto zdvíhania auta všetky stavebné bloky vytvárajú prítlak. Navyše, samozrejme, minimalizujú odpor vzduchu pri pohybe.
Prítlak je pri pretekoch veľmi dôležitý parameter, pretože zabezpečuje takzvanú aerodynamickú trakciu, ktorá uľahčuje prejazd zákrutami. Čím je väčšia, tým rýchlejšie vodič prejde zákrutu.
A kedy vzrastie aerodynamický ťah? Keď sa rýchlosť zvýši.
V praxi, ak jazdíte na plyn, zákrutu prejdete ľahšie, ako keby ste si dávali pozor a dávali plyn. Zdá sa to kontraintuitívne, ale vo väčšine prípadov je to tak. Pri maximálnej rýchlosti dosahuje prítlak 2,5 tony, čo výrazne znižuje riziko šmyku a iných prekvapení v zákrutách.
Na druhej strane aerodynamika auta má nevýhodu – jednotlivé prvky vytvárajú odpor, ktorý spomaľuje (najmä na rovných úsekoch trate).
Kľúčové prvky aerodynamického dizajnu
Zatiaľ čo dizajnéri tvrdo pracujú na tom, aby celý automobil F1 zodpovedal základnej aerodynamike, niektoré dizajnové prvky existujú len na vytvorenie prítlaku. Je to o:
- predné krídlo - to je prvé v kontakte s prúdom vzduchu, takže to najdôležitejšie. Celý koncept začína u neho, pretože organizuje a rozdeľuje všetok odpor medzi zvyšok stroja;
- bočné prvky - robia najťažšiu prácu, pretože zhromažďujú a organizujú chaotický vzduch z predných kolies. Potom ich posielajú do chladiacich vstupov a do zadnej časti auta;
- Zadné krídlo – Zhromažďuje prúdy vzduchu z predchádzajúcich prvkov a používa ich na vytvorenie prítlaku na zadnú nápravu. Navyše (vďaka systému DRS) znižuje odpor na rovných úsekoch;
- podlaha a difúzor - navrhnuté tak, aby vytvárali tlak pomocou vzduchu prúdiaceho pod autom.
Rozvoj technického myslenia a preťaženie
Čoraz vylepšená aerodynamika zvyšuje nielen výkon vozidla, ale aj stres vodiča. Nepotrebujete byť odborníkom na fyziku, aby ste vedeli, že čím rýchlejšie auto zatáča do zákruty, tým väčšia sila naň pôsobí.
Rovnako je to aj s osobou sediacou v aute.
Na tratiach s najstrmšími zákrutami dosahujú sily G 6G. Je to veľa? Predstavte si, že vám niekto tlačí na hlavu silou 50 kg a vaše krčné svaly sa s tým musia vyrovnať. Tomuto čelia pretekári.
Ako vidíte, preťaženie nemožno brať na ľahkú váhu.
Prídu zmeny?
Existuje mnoho náznakov, že v najbližších rokoch dôjde k revolúcii v aerodynamike automobilov. Od roku 2022 sa na tratiach F1 objaví nová technológia využívajúca namiesto tlaku efekt sania. Ak to funguje, vylepšený aerodynamický dizajn už nie je potrebný a vzhľad vozidiel sa dramaticky zmení.
Ale bude to naozaj tak? Čas ukáže.
Koľko váži Formula 1?
Všetky najdôležitejšie časti auta už poznáte a pravdepodobne chcete vedieť, koľko spolu vážia. Podľa najnovších predpisov je minimálna povolená hmotnosť vozidla 752 kg (vrátane vodiča).
Formula 1 - technické údaje, teda súhrn
Ako lepšie zhrnúť článok o automobiloch F1 ako výber najdôležitejších technických údajov? Na záver dávajú jasne najavo, čoho je stroj schopný.
Tu je všetko, čo potrebujete vedieť o aute F1:
- motor - preplňovaný hybrid V6;
- kapacita - 1,6 l;
- výkon motora - cca. 1000 koní;
- zrýchlenie na 100 km / h - asi 1,7 s;
- maximálna rýchlosť - záleží.
Prečo „závisí od okolností“?
Pretože v prípade posledného parametra máme dva výsledky, ktoré dosiahla Formula 1. Maximálna rýchlosť v prvom bola 378 km/h. Tento rekord vytvoril v roku 2016 na rovinke Valtteri Bottas.
Bol tu však aj ďalší test, v ktorom auto riadené van der Merwe prekonalo hranicu 400 km/h. Rekord, žiaľ, nebol uznaný, keďže nebol dosiahnutý v dvoch rozjazdách (proti vetru a proti vetru).
Článok sumarizujeme na cenu auta, pretože aj toto je zaujímavá kuriozita. Zázrak moderného automobilového priemyslu (pokiaľ ide o jednotlivé diely) stojí niečo vyše 13 miliónov dolárov. Nezabúdajte však, že toto je cena bez nákladov na vývoj technológie a inovácie sa oplatí najviac.
Suma vynaložená na výskum dosahuje mnoho miliárd dolárov.
Zažite autá Formuly 1 na vlastnej koži
Chcete si vyskúšať, aké to je sadnúť si za volant auta a cítiť jeho silu? Teraz to dokážeš!
Pozrite si našu ponuku, ktorá vám umožní stať sa pilotom F1:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
