Formel 1-biler - alt hvad du behøver at vide om dem
Indhold
Formel 1-biler er den fysiske legemliggørelse af de seneste fremskridt i bilindustrien. At se løbene giver den rigtige dosis spænding i sig selv, men sande fans ved, at de vigtigste ting sker uden for banen. Innovation, test, ingeniørkamp for at gøre bilen endnu 1 km/t hurtigere.
Alt dette betyder, at racerløb kun er en lille del af, hvad Formel 1 er.
Og dig? Har du nogensinde undret dig over, hvordan en Formel 1-bil er bygget? Hvad er dens egenskaber, og hvorfor opnår den så enorm hastighed? Hvis ja, så er du kommet til det rigtige sted.
Du vil lære om alt fra artiklen.
Formel 1-bil - grundlæggende strukturelle elementer
Formel 1 er bygget op omkring flere nøgleelementer. Lad os overveje hver af dem separat.
Monocoque og løbetøj
Designerne af bilen passer alle elementer til dens hoveddel - chassiset, hvis centrale element er den såkaldte monocoque. Hvis en Formel 1-bil havde et hjerte, ville den være her.
Monocoque'en vejer cirka 35 kg og udfører en af de vigtigste opgaver - at beskytte chaufførens helbred og liv. Derfor gør designerne alt for at modstå selv kritiske kollisioner.
Også i dette område af bilen er der en brændstoftank og et batteri.
Monokokken understøtter dog bilen af endnu en grund. Det er der, at designerne samler hovedelementerne i bilen, såsom:
- drivenhed,
- gearkasser,
- standard slibezoner,
- forhjulsophæng).
Lad os nu gå videre til hovedspørgsmålene: hvad består en monocoque af? Hvordan virker det?
Basen er en aluminiumsramme, dvs. et gitter, der adskiller sig lidt i form fra en honeycomb. Designere belægger derefter denne ramme med mindst 60 lag fleksibel kulfiber.
Dette er kun begyndelsen på arbejdet, for så gennemgår monocoque laminering (600 gange!), Luftsugning i vakuum (30 gange) og afsluttende hærdning i en speciel ovn - autoklave (10 gange).
Derudover lægger designere stor vægt på de laterale krøllezoner. Disse steder er Formel 1-bilen særligt sårbar over for kollisioner og diverse ulykker, og kræver derfor yderligere beskyttelse. Det er stadig på monocoque-niveau og er et ekstra 6 mm lag af kulfiber og nylon.
Det andet materiale kan også findes i panser. Den har kinetiske kraftabsorberende egenskaber, så den er også fantastisk til Formel 1. Den findes også andre steder i bilen (såsom i nakkestøtten, der beskytter førerens hoved).
instrumentbræt
Ligesom monocoque er midtpunktet i hele bilen, er cockpittet centrum for monocoque. Det er naturligvis også stedet, hvorfra føreren betjener køretøjet. Derfor er der tre ting i cockpittet:
- lænestol,
- rat,
- pedaler.
Et andet vigtigt træk ved dette element er tæthed. Øverst er kabinen 52 cm bred - lige nok til at passe under førerens arme. Men jo lavere den er, jo smallere er den. I benhøjde er cockpittet kun 32 cm bredt.
Hvorfor sådan et projekt?
Af to meget vigtige grunde. Først og fremmest giver det trange førerhus føreren meget mere sikkerhed og beskyttelse mod overbelastning. For det andet gør det bilen mere aerodynamisk og fordeler vægten bedre.
Til sidst er det værd at tilføje, at F1-bilen køres nærmest liggende. Chaufføren sidder i en vinkel, fødderne over hofterne.
Ratt
Hvis det forekommer dig, at et Formel 1-rat ikke er meget anderledes end et almindeligt bilrat, tager du fejl. Det handler ikke kun om formen, men også om de funktionelle knapper og andre vigtige ting.
Først og fremmest skaber designere et rat individuelt til en bestemt fører. De tager en afstøbning af hans knyttede hænder, og på dette grundlag og under hensyntagen til forslagene fra rallyraceren forbereder de det endelige produkt.
I udseende ligner rattet på en bil en noget forenklet version af et flys instrumentbræt. Dette skyldes, at den har mange knapper og drejeknapper, som føreren bruger til at styre forskellige funktioner i bilen. Derudover er der i dens centrale del et LED-display, og på siderne er der håndtag, som selvfølgelig ikke kunne mangle.
Interessant nok er bagsiden af rattet også funktionel. Oftest er koblingen og paddles placeret her, men nogle bilister bruger også dette sted til ekstra funktionsknapper.
glorie
Dette er en relativt ny opfindelse i Formel 1, da den først udkom i 2018. Hvad er der sket? Halo-systemet er ansvarligt for at beskytte førerens hoved i en ulykke. Den vejer cirka 7 kg og består af to dele:
- en titaniumramme, der omgiver rytterens hoved;
- et ekstra stykke, der understøtter hele strukturen.
Selvom beskrivelsen ikke er imponerende, er Halo faktisk ekstremt pålidelig. Den kan modstå tryk op til 12 tons. Til illustration er dette den samme vægt for halvanden bus (afhængig af type).
Formel 1-biler - Køreelementer
Du kender allerede de grundlæggende byggesten i en bil. Nu er det tid til at udforske emnet arbejdskomponenter, nemlig:
- vedhæng,
- bus
- bremser.
Lad os overveje hver af dem separat.
Suspensionskonsol
En Formel 1-bil har lidt andre affjedringskrav end biler på almindelige veje. For det første er den ikke designet til at give kørekomfort. I stedet skal den gøre:
- bilen var forudsigelig
- dækkets ydeevne var passende,
- aerodynamik var på højeste niveau (vi vil tale om aerodynamik senere i artiklen).
Derudover er holdbarhed en vigtig egenskab ved F1 affjedringen. Dette skyldes, at de under bevægelsen bliver udsat for enorme kræfter, som de skal overvinde.
Når det kommer til ophængskomponenter, er der tre hovedtyper:
- indvendig (inklusive fjedre, støddæmpere, stabilisatorer);
- ekstern (inklusive aksler, lejer, hjulstøtter);
- aerodynamisk (vippearme og styretøj) - de er lidt anderledes end de tidligere, fordi de udover den mekaniske funktion skaber tryk.
Grundlæggende bruges to materialer til fremstilling af suspensionen: metal til de indvendige komponenter og kulfiber til de udvendige komponenter. På denne måde øger designere holdbarheden af alt.
Affjedring i F1 er et ret vanskeligt emne, for på grund af den høje risiko for brud skal den opfylde strenge FIA-standarder. Vi vil dog ikke dvæle ved dem i detaljer her.
Dæk
Vi er kommet til et af de enkleste problemer i Formel 1-racing - dæk. Det er et ret bredt emne, selvom vi kun fokuserer på de vigtigste emner.
Tag for eksempel sæsonen 2020. Arrangørerne havde 5 typer dæk til tørre og 2 til våde baner. Hvad er forskellen? Nå, tørbanedæk har ingen slidbane (deres andet navn er slicks). Afhængigt af blandingen mærker producenten dem med symboler fra C1 (hårdest) til C5 (blødest).
Senere vil den officielle dækleverandør Pirelli vælge 5 typer fra en tilgængelig pulje af 3 forbindelser, som vil være tilgængelige for hold under løbet. Marker dem med følgende farver:
- rød (blød),
- gul (medium),
- hvid (hård).
Det er kendt fra fysikken, at jo blødere blandingen er, jo bedre vedhæftning. Dette er især vigtigt i sving, da det giver føreren mulighed for at bevæge sig hurtigere. Til gengæld er fordelen ved et stivere dæk holdbarheden, hvilket betyder, at bilen ikke skal ned i kassen så hurtigt.
Når det kommer til våde dæk, adskiller de to tilgængelige dæktyper sig primært i deres dræningskapacitet. De har farver:
- grøn (med let regn) - forbrug op til 30 l / s ved 300 km / t;
- blå (ved kraftig regn) – forbrug op til 65 l/s ved 300 km/t.
Der er også visse krav til brug af dæk. Hvis en kører for eksempel går videre til tredje kvalifikationsrunde (Q3), skal han starte på dækkene med den bedste tid i den foregående runde (Q2). Et andet krav er, at hvert hold skal bruge mindst 2 dækblandinger pr. løb.
Disse betingelser gælder dog kun for tørbanedæk. De virker ikke, når det regner.
Bremser
Ved voldsomme hastigheder er der også brug for bremsesystemer med den rette mængde kraft. Hvor stor? Så meget, at et tryk på bremsepedalen forårsager g-kræfter op til 5G.
Derudover bruger bilerne carbon bremseskiver, hvilket er endnu en forskel fra traditionelle biler. Diske lavet af dette materiale er meget mindre holdbare (nok til omkring 800 km), men også lettere (vægt omkring 1,2 kg).
Deres ekstra, men ikke mindre vigtige egenskab er 1400 ventilationshuller, som er nødvendige, fordi de fjerner kritiske temperaturer. Når de bremses af hjulene, kan de nå op til 1000 ° C.
Formel 1 - motor og dens egenskaber
Det er tid til det, tigrene elsker allermest, Formel 1-motoren. Lad os se, hvad den er lavet af, og hvordan den fungerer.
Nå, nu har biler i flere år været udstyret med 6-liters turboladede V1,6-hybridmotorer. De består af flere hoveddele:
- forbrændingsmotor,
- to elektriske motorer (MGU-K og MGU-X),
- turboladere,
- batteri.
Hvor mange heste har Formel 1?
Motoren er lille, men lad dig ikke narre af det. Drevet når en effekt på omkring 1000 hk. Forbrændingsmotoren med turbolader yder 700 hk og yderligere 300 hk. produceret af to elektriske systemer.
Alt dette er placeret umiddelbart bag monocoque og er udover drivets åbenlyse rolle også en konstruktiv del. I den forstand, at mekanikere fastgør baghjulsophænget, hjulene og gearkassen til motoren.
Det sidste vigtige element, som kraftenheden ikke kunne undvære, er radiatorer. Der er tre af dem i bilen: to store på siderne og en mindre umiddelbart bag føreren.
Forbrænding
Mens størrelsen på en Formel 1-motor er diskret, er brændstofforbruget en helt anden sag. Biler brænder omkring 40 l/100 km i disse dage. For lægmanden virker dette tal enormt, men sammenlignet med historiske resultater er det ret beskedent. De første Formel 1-biler forbrugte endda 190 l/100 km!
Faldet i dette skammelige resultat skyldes dels udviklingen af teknologi, dels begrænsninger.
FIA-reglerne siger, at en F1-bil maksimalt må forbruge 145 liter brændstof i et løb. En yderligere kuriosum er, at hver bil fra 2020 vil have to flowmålere, der styrer mængden af brændstof.
Delvist bidraget til Ferrari. Det teams Formel 1 blev rapporteret at have udnyttet gråzoner og dermed omgået restriktionerne.
Til sidst vil vi nævne brændstoftanken, fordi den er anderledes end standarden. Hvilken? Først og fremmest materialet. Fabrikanten laver tanken, som om han lavede den til militærindustrien. Dette er endnu en sikkerhedsfaktor, da utætheder holdes på et minimum.
Smitte
Temaet for drevet er tæt forbundet med gearkassen. Dens teknologi ændrede sig samtidig med, at F1 begyndte at bruge hybridmotorer.
Hvad er karakteristisk for ham?
Dette er en 8-trins, semi-automatisk og sekventiel. Derudover har den det højeste udviklingsniveau i verden. Chaufføren skifter gear på millisekunder! Til sammenligning tager den samme operation mindst et par sekunder for de hurtigste almindelige bilejere.
Hvis du er ved det, har du sikkert hørt ordsproget, at der ikke er bakgear i biler. Det er rigtigt?
Ikke.
Hvert F1-drev har et bakgear. Desuden er hans tilstedeværelse påkrævet i overensstemmelse med FIA's regler.
Formel 1 - g-kræfter og aerodynamik
Vi har allerede nævnt bremse-g-kræfter, men vi vender tilbage til dem, efterhånden som emnet aerodynamik udvikler sig.
Hovedspørgsmålet, som helt fra begyndelsen vil lysne situationen lidt op, er princippet om bilmontering. Nå, hele strukturen fungerer som en omvendt flyvinge. I den forstand, at i stedet for at løfte bilen, skaber alle byggeklodserne downforce. Derudover minimerer de selvfølgelig luftmodstanden under bevægelse.
Downforce er en meget vigtig parameter i racerløb, fordi den giver den såkaldte aerodynamiske trækkraft, som gør kurvekørsel lettere. Jo større den er, jo hurtigere passerer føreren svinget.
Og hvornår øges aerodynamisk fremdrift? Når hastigheden stiger.
Hvis du kører på gas, vil du i praksis have nemmere ved at vende om, end hvis du var forsigtig og slap gassen. Det virker kontraintuitivt, men i de fleste tilfælde er det det. Ved maksimal hastighed når downforce 2,5 tons, hvilket reducerer risikoen for udskridning og andre overraskelser markant ved sving.
På den anden side har bilens aerodynamik en bagside - individuelle elementer skaber modstand, som sænker farten (især på lige dele af banen).
Nøgleelementer i aerodynamisk design
Mens designerne arbejder hårdt for at sikre, at hele F1-bilen opfylder grundlæggende aerodynamik, eksisterer nogle designelementer kun for at skabe downforce. Det handler om:
- forvinge - det er den første i kontakt med luftstrømmen, så det vigtigste. Hele konceptet starter med ham, fordi han organiserer og fordeler al modstand blandt resten af maskinen;
- sideelementer - de gør det hårdeste arbejde, fordi de opsamler og organiserer kaotisk luft fra forhjulene. De sender dem derefter til køleindtag og ind bag i bilen;
- Rear Wing - Samler luftstråler fra tidligere elementer og bruger dem til at skabe downforce på bagakslen. Derudover (takket være DRS-systemet) reducerer det modstand på lige sektioner;
- gulv og diffusor - designet på en sådan måde, at det skaber tryk ved hjælp af luft, der strømmer under bilen.
Udvikling af teknisk tankegang og overbelastning
Stadig forbedret aerodynamik øger ikke kun bilernes ydeevne, men også den stress, som chauffører oplever. Det kræver ikke en fysikekspert at vide, at jo hurtigere en bil drejer ind i et hjørne, jo større kraft virker der på den.
Det samme gælder for den person, der sidder i bilen.
På banerne med de skarpeste sving når overbelastningen op på 6G. Er det meget? Forestil dig, hvis nogen trykker på dit hoved med en kraft på 50 kg, og det skal nakkemusklerne klare. Det er præcis, hvad racere står over for.
Som du kan se, skal overbelastninger ikke tages let på.
Kommer der ændringer?
Der er mange tegn på, at der vil finde en revolution sted inden for bilernes aerodynamik i de kommende år. Fra 2022 vil F1-kredsløb have en ny teknologi, der bruger sug i stedet for tryk. Hvis det virker, vil det avancerede aerodynamiske design ikke længere være nødvendigt, og bilernes udseende vil ændre sig drastisk.
Men vil det virkelig være sådan? Tiden vil vise.
Hvor meget vejer Formel 1?
Du kender allerede alle de vigtigste dele af en bil og vil sikkert gerne vide, hvor meget de vejer tilsammen. I henhold til de seneste regler er den mindst tilladte køretøjsvægt 752 kg (inklusive føreren).
Formel 1 - tekniske data, dvs. resumé
Hvilken bedre måde at opsummere en artikel om en F1-bil end ved at opsummere de vigtigste tekniske data? De gør det jo klart, hvad maskinen er i stand til.
For at opsummere alt, hvad du behøver at vide om F1-bilen:
- motor - turboladet V6 hybrid;
- kapacitet - 1,6 l;
- motorkraft - ca. 1000 hk;
- acceleration til 100 km / t - omkring 1,7 s;
- maksimal hastighed - det afhænger af.
Hvorfor "det afhænger af"?
For i tilfældet med den sidste parameter har vi to resultater, som Formel 1 har opnået. Den maksimale hastighed i den første var 378 km/t. Denne rekord blev sat i 2016 på ligeløbet af Valtteri Bottas.
Der var dog også en anden test, hvor en bil ført af van der Merwe brød 400 km/t barrieren. Desværre blev rekorden ikke anerkendt, da den ikke blev opnået i to løb (med vind og mod vind).
Vi opsummerer artiklen med prisen på en bil, for dette er også en interessant kuriosum. Miraklet med moderne bilteknik (i form af individuelle dele) koster lidt over 13 millioner dollars. Husk dog på, at det er prisen uden at tage højde for omkostningerne ved teknologiudvikling, og innovation koster mest.
Beløbene brugt på forskning når op på mange milliarder dollars.
Oplev Formel 1-biler selv
Vil du opleve, hvordan det er at sidde ved rattet i en bil og mærke dens kraft? Nu kan du gøre det!
Tjek vores tilbud om at blive F1-chauffør:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
