Formel 1-biler - alt du trenger å vite om dem
Innhold
Formel 1-biler er den fysiske legemliggjørelsen av de siste fremskrittene i bilindustrien. Å se løpene gir den rette dosen spenning i seg selv, men ekte fans vet at de viktigste tingene skjer utenfor banen. Innovasjon, testing, ingeniørkamp for å gjøre bilen enda 1 km/t raskere.
Alt dette betyr at racing bare er en liten del av hva Formel 1 er.
Og du? Har du noen gang lurt på hvordan en Formel 1-bil er bygget? Hva er dens egenskaper og hvorfor oppnår den en så enorm hastighet? I så fall har du kommet til rett sted.
Du vil lære om alt fra artikkelen.
Formel 1-bil - grunnleggende strukturelle elementer
Formel 1 er bygget rundt noen få nøkkelelementer. La oss vurdere hver av dem separat.
Monocoque og chassis
Designerne av bilen passer alle elementene til hoveddelen - chassiset, hvis sentrale element er den såkalte monocoque. Hvis en Formel 1-bil hadde et hjerte, ville den vært her.
Monocoqueen veier omtrent 35 kg og utfører en av de viktigste oppgavene - å beskytte sjåførens helse og liv. Derfor gjør designerne alt for å motstå selv kritiske kollisjoner.
Også i dette området av bilen er det en drivstofftank og et batteri.
Imidlertid er monocoque i hjertet av bilen av en annen grunn. Det er der designerne setter sammen de grunnleggende elementene i bilen, for eksempel:
- drivenhet,
- girkasser,
- standard slipesoner,
- frontfjæring).
La oss nå gå videre til hovedspørsmålene: hva består en monocoque av? Hvordan virker det?
Basen er en aluminiumsramme, dvs. mesh, i form som er litt forskjellig fra honningkaken. Designere belegger deretter denne rammen med minst 60 lag fleksibelt karbonfiber.
Dette er bare begynnelsen på arbeidet, for da går monocoque gjennom laminering (600 ganger!), Luftsuging i vakuum (30 ganger) og sluttherding i en spesiell ovn - autoklav (10 ganger).
I tillegg legger designere stor vekt på de laterale krøllesonene. På disse stedene er Formel 1-bilen spesielt utsatt for kollisjoner og ulike ulykker, og krever derfor ekstra beskyttelse. Den er fortsatt på monocoque-nivå og har et ekstra 6 mm lag med karbonfiber og nylon.
Det andre materialet kan også finnes i kroppsrustning. Den har kinetiske kraftabsorberende egenskaper, så den er også flott for Formel 1. Den finnes også andre steder i bilen (for eksempel i hodestøtten som beskytter førerens hode).
dashbord
Akkurat som monocoque er midtpunktet i hele bilen, er cockpiten sentrum for monocoque. Dette er selvfølgelig også stedet der sjåføren kjører kjøretøyet. Derfor er det tre ting i cockpiten:
- lenestol,
- ratt,
- pedaler.
En annen viktig egenskap ved dette elementet er tetthet. På toppen er førerhuset 52 cm bredt – akkurat nok til å få plass under førerarmene. Men jo lavere den er, jo smalere er den. I benhøyde er cockpiten kun 32 cm bred.
Hvorfor et slikt prosjekt?
Av to svært viktige grunner. Først og fremst gir det trange førerhuset føreren mye mer sikkerhet og beskyttelse mot overbelastning. For det andre gjør det bilen mer aerodynamisk og fordeler vekten bedre.
Til slutt skal det legges til at F1-bilen praktisk talt er tilbøyelig til å styre. Føreren sitter i en skråning med føttene høyere enn hoftene.
Ratt
Hvis du føler at rattet til Formel 1 ikke er mye forskjellig fra rattet til en standardbil, tar du feil. Det handler ikke bare om formen, men også om funksjonsknappene og andre viktige ting.
Først av alt lager designere et ratt individuelt for en bestemt sjåfør. De tar en avstøpning av de knyttede hendene hans, og deretter på dette grunnlaget og under hensyntagen til forslagene fra rallyføreren, forbereder de sluttproduktet.
Utseendemessig ligner rattet på en bil en noe forenklet versjon av et flydashbord. Dette er fordi den har mange knapper og knotter som føreren bruker til å kontrollere ulike funksjoner i kjøretøyet. I tillegg er det i den sentrale delen en LED-skjerm, og på sidene er det håndtak, som selvfølgelig ikke kunne mangle.
Interessant nok er baksiden av rattet også funksjonell. Clutch- og padleskifterne er oftest plassert her, men noen sjåfører bruker også denne plassen til ekstra funksjonsknapper.
glorie
Dette er en relativt ny oppfinnelse i Formel 1 ettersom den først dukket opp i 2018. Hva? Halo-systemet er ansvarlig for å beskytte førerens hode i en ulykke. Den veier omtrent 7 kg og består av to deler:
- en titanramme som omgir rytterens hode;
- en ekstra detalj som støtter hele strukturen.
Selv om beskrivelsen ikke er imponerende, er Halo faktisk ekstremt pålitelig. Den tåler trykk opp til 12 tonn. For illustrasjon er dette samme vekt for halvannen buss (avhengig av type).
Formel 1-biler - Driving Elements
Du kjenner allerede de grunnleggende byggeklossene til en bil. Nå er det på tide å utforske temaet arbeidskomponenter, nemlig:
- anheng,
- buss
- bremser.
La oss vurdere hver av dem separat.
Suspensjonsbrakett
I en Formel 1-bil er fjæringskravene litt annerledes enn for biler på vanlige veier. For det første er den ikke designet for å gi kjørekomfort. I stedet skal den gjøre:
- bilen var forutsigbar
- arbeidet med dekkene var passende,
- aerodynamikk var på høyeste nivå (vi vil snakke om aerodynamikk senere i artikkelen).
I tillegg er holdbarhet en viktig egenskap ved F1-fjæringen. Dette skyldes det faktum at de under bevegelsen blir utsatt for enorme krefter som de trenger å overvinne.
Det er tre hovedtyper av fjæringskomponenter:
- innvendig (inkludert fjærer, støtdempere, stabilisatorer);
- ekstern (inkludert aksler, lagre, hjulstøtter);
- aerodynamisk (vippearmer og styreutstyr) - de er litt forskjellige fra de forrige, fordi de i tillegg til den mekaniske funksjonen skaper trykk.
I utgangspunktet brukes to materialer for å produsere suspensjonen: metall for de interne komponentene og karbonfiber for de eksterne komponentene. På denne måten øker designere holdbarheten til alt.
Suspensjon i F1 er et ganske vanskelig tema, fordi på grunn av den høye risikoen for brudd, må den oppfylle strenge FIA-standarder. Vi vil imidlertid ikke dvele ved dem i detalj her.
Dekk
Vi har kommet til et av de enkleste problemene i Formel 1-racing – dekk. Dette er et ganske vidt tema, selv om vi kun fokuserer på de viktigste sakene.
Ta for eksempel 2020-sesongen. Arrangørene hadde 5 typer dekk for tørre og 2 for våte spor. Hva er forskjellen? Vel, tørrbanedekk har ingen slitebane (deres andre navn er slicks). Avhengig av blandingen merker produsenten dem med symboler fra C1 (hardest) til C5 (mykest).
Senere vil den offisielle dekkleverandøren Pirelli velge 5 typer fra den tilgjengelige poolen med 3 forbindelser, som vil være tilgjengelige for lagene under løpet. Merker dem med følgende farger:
- rød (myk),
- gul (middels),
- hvit (hard).
Det er kjent fra fysikken at jo mykere blandingen er, jo bedre vedheft. Dette er spesielt viktig ved svinger, da det lar føreren bevege seg raskere. På den annen side er fordelen med et stivere dekk slitestyrken, som gjør at bilen ikke trenger å gå ned i boksen like raskt.
Når det gjelder våte dekk, skiller de to tilgjengelige dekktypene seg først og fremst i deres dreneringskapasitet. De har farger:
- grønn (med lett regn) - forbruk opptil 30 l / s ved 300 km / t;
- blå (for kraftig regn) – forbruk opptil 65 l/s ved 300 km/t.
Det er også visse krav til bruk av dekk. Hvis for eksempel en sjåfør går videre til tredje kvalifiseringsrunde (Q3), må han starte på dekkene med best tid i forrige runde (Q2). Et annet krav er at hvert lag må bruke minst 2 dekksammensetninger per løp.
Disse betingelsene gjelder imidlertid kun for tørrbanedekk. De fungerer ikke når det regner.
Bremser
I rasende hastigheter kreves det også bremsesystemer med riktig mengde kraft. Hvor stor er den? Så mye at å trykke på bremsepedalen forårsaker overbelastninger på opptil 5G.
I tillegg bruker bilene karbonbremseskiver, som er en annen forskjell fra tradisjonelle biler. Plater laget av dette materialet er mye mindre holdbare (nok til ca. 800 km), men også lettere (vekt ca. 1,2 kg).
Deres ekstra, men ikke mindre viktige funksjon er 1400 ventilasjonshull, som er nødvendige fordi de fjerner kritiske temperaturer. Når de bremses av hjulene, kan de nå opp til 1000 ° C.
Formel 1 - motor og dens egenskaper
Det er tid for det tigrene elsker mest, Formel 1-motoren. La oss se hva den består av og hvordan den fungerer.
Vel, i flere år nå har biler blitt drevet av 6-liters V1,6 hybrid turboladede motorer. De består av flere hoveddeler:
- intern forbrenningsmotor,
- to elektriske motorer (MGU-K og MGU-X),
- turboladere,
- batteri.
Hvor mange hester har Formel 1?
Motorvolum er lite, men ikke la deg lure av det. Drivverket oppnår en effekt på ca 1000 hk. Den turboladede forbrenningsmotoren yter 700 hk, med ytterligere 300 hk. generert av to elektriske systemer.
Alt dette ligger like bak monocoque og er i tillegg til drivverkets åpenbare rolle også en konstruktiv del. I den forstand at mekanikere fester bakopphenget, hjulene og girkassen til motoren.
Det siste viktige elementet som kraftenheten ikke kunne klare seg uten er radiatorer. Det er tre av dem i bilen: to store på sidene og en mindre rett bak sjåføren.
Forbrennings
Mens størrelsen på en Formel 1-motor er diskret, er drivstofforbruket en helt annen sak. Biler brenner rundt 40 l/100 km i disse dager. For lekmannen virker dette tallet enormt, men sammenlignet med historiske resultater er det ganske beskjedent. De første Formel 1-bilene forbrukte til og med 190 l / 100 km!
Nedgangen i dette skammelige resultatet skyldes delvis utviklingen av teknologi, og delvis begrensninger.
FIAs regler sier at en F1-bil maksimalt kan forbruke 145 liter drivstoff i ett løp. En ekstra kuriositet er det faktum at fra 2020 vil hver bil ha to strømningsmålere som overvåker drivstoffmengden.
Ferrari bidro delvis. Teamets Formel 1 skal ha brukt gråsoner og har dermed omgått restriksjonene.
Til slutt vil vi nevne drivstofftanken, fordi den skiller seg fra standarden. Hvilken? Først av alt, materialet. Produsenten lager tanken som om han gjorde det for militærindustrien. Dette er en annen sikkerhetsfaktor da lekkasjer holdes på et minimum.
Overføring
Kjøreemnet er nært knyttet til girkassen. Teknologien endret seg samtidig som F1 begynte å bruke hybridmotorer.
Hva er typisk for ham?
Dette er en 8-trinns, halvautomatisk og sekvensiell. I tillegg har den det høyeste utviklingsnivået i verden. Sjåføren skifter gir på millisekunder! Til sammenligning tar den samme operasjonen minst noen sekunder for de raskeste vanlige bileierne.
Hvis du er inne på emnet, har du sikkert hørt ordtaket om at det ikke er revers i biler. Dette er sant?
Ikke.
Hvert F1-drev har et reversgir. Dessuten kreves hans tilstedeværelse i henhold til FIAs regler.
Formel 1 - g-krefter og aerodynamikk
Vi har allerede nevnt bremseoverbelastninger, men vi kommer tilbake til dem etter hvert som temaet aerodynamikk utvikler seg.
Hovedspørsmålet, som helt fra begynnelsen vil lyse opp situasjonen litt, er prinsippet om bilmontering. Vel, hele strukturen fungerer som en omvendt flyvinge. I den forstand at i stedet for å løfte bilen, skaper alle byggeklossene downforce. I tillegg minimerer de selvfølgelig luftmotstanden under bevegelse.
Downforce er en svært viktig parameter i racing fordi den gir den såkalte aerodynamiske trekkraften, som gjør svingkjøring enklere. Jo større den er, jo raskere passerer føreren svingen.
Og når øker den aerodynamiske skyvekraften? Når hastigheten øker.
I praksis, hvis du kjører på gassen, vil det være lettere for deg å gå rundt hjørnet enn om du var forsiktig og gass. Det virker motintuitivt, men i de fleste tilfeller er det det. Ved maksimal hastighet når nedkraften 2,5 tonn, noe som reduserer risikoen for skrens og andre overraskelser betraktelig ved svinger.
På den annen side har aerodynamikken til bilen en ulempe - individuelle elementer skaper motstand, som bremser farten (spesielt på rette deler av banen).
Viktige aerodynamiske designelementer
Mens designerne jobber hardt for å holde hele F1-bilen i tråd med grunnleggende aerodynamikk, eksisterer noen designelementer kun for å skape downforce. Det handler om:
- frontvingen - det er den første i kontakt med luftstrømmen, så det viktigste. Hele konseptet starter med ham, fordi han organiserer og fordeler all motstand blant resten av maskinen;
- sideelementer - de gjør det hardeste arbeidet, fordi de samler og organiserer kaotisk luft fra forhjulene. De sender dem deretter til kjøleinntakene og inn bak i bilen;
- Rear Wing - Samler opp luftstråler fra tidligere elementer og bruker dem til å skape downforce på bakakselen. I tillegg (takket være DRS-systemet) reduserer det luftmotstand på rette partier;
- gulv og diffusor - utformet på en slik måte at det skaper trykk ved hjelp av luft som strømmer under bilen.
Utvikling av teknisk tanke og overbelastning
Stadig forbedret aerodynamikk øker ikke bare kjøretøyytelsen, men også førerens stress. Du trenger ikke være en ekspert i fysikk for å vite at jo raskere en bil svinger inn i et hjørne, desto større kraft virker på den.
Det er det samme med personen som sitter i bilen.
På sporene med de bratteste svingene når G-kreftene 6G. Det er mye? Tenk om noen trykker på hodet ditt med en kraft på 50 kg, og nakkemusklene dine må takle det. Dette er hva syklistene blir møtt med.
Som du kan se, kan overbelastning ikke tas lett på.
Kommer endringer?
Det er mange tegn på at en revolusjon innen bilaerodynamikk vil finne sted i årene som kommer. Fra 2022 vil ny teknologi dukke opp på F1-baner ved å bruke effekten av sug i stedet for trykk. Hvis det fungerer, er den forbedrede aerodynamiske designen ikke lenger nødvendig, og kjøretøyenes utseende vil endre seg dramatisk.
Men vil det virkelig være slik? Tiden vil vise.
Hvor mye veier Formel 1?
Du kjenner allerede alle de viktigste delene av en bil, og du vil sannsynligvis vite hvor mye de veier til sammen. I henhold til siste forskrift er minste tillatte kjøretøyvekt 752 kg (inkludert fører).
Formel 1 - tekniske data, dvs. sammendrag
Hvilken bedre måte å oppsummere en F1-bilartikkel enn et utvalg av de viktigste tekniske dataene? Til slutt gjør de det klart hva maskinen er i stand til.
Her er alt du trenger å vite om en F1-bil:
- motor - turboladet V6 hybrid;
- kapasitet - 1,6 l;
- motoreffekt - ca. 1000 hk;
- akselerasjon til 100 km / t - ca 1,7 s;
- maksimal hastighet - det kommer an på.
Hvorfor «avhenger det av omstendighetene»?
For når det gjelder den siste parameteren, har vi to resultater, som ble oppnådd av Formel 1. Maksimal hastighet i den første var 378 km / t. Denne rekorden ble satt i 2016 på en rett linje av Valtteri Bottas.
Det var imidlertid også en annen test der bilen, kjørt av van der Merwe, brøt 400 km/t-barrieren. Dessverre ble ikke rekorden anerkjent da den ikke ble oppnådd i to heat (motvind og motvind).
Vi oppsummerer artikkelen på bekostning av bilen, fordi dette også er en interessant kuriositet. Miraklet til den moderne bilindustrien (i form av individuelle deler) koster litt over 13 millioner dollar. Husk imidlertid at dette er prisen eksklusive kostnadene ved å utvikle teknologi, og innovasjon er verdt mest.
Beløpet brukt på forskning når mange milliarder dollar.
Opplev Formel 1-biler på egenhånd
Vil du oppleve hvordan det er å sitte ved rattet i en bil og føle kraften? Nå kan du gjøre det!
Sjekk ut tilbudet vårt som lar deg bli F1-sjåfør:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
