Formel 1-bilar - allt du behöver veta om dem
Innehåll
Formel 1-bilar är den fysiska gestaltningen av de senaste framstegen inom bilindustrin. Att titta på loppen ger rätt dos av spänning i sig, men sanna fans vet att de viktigaste sakerna händer utanför banan. Innovation, testning, ingenjörskamp för att göra bilen ännu 1 km/h snabbare.
Allt detta gör att racing bara är en liten del av vad Formel 1 är.
Och du? Har du någonsin undrat hur en Formel 1-bil är byggd? Vilka är dess egenskaper och varför uppnår den en sådan enorm hastighet? Om ja, då har du kommit till rätt ställe.
Du kommer att lära dig allt från artikeln.
Formel 1-bil - grundläggande strukturella element
Formel 1 är uppbyggd kring några nyckelelement. Låt oss överväga var och en av dem separat.
Monocoque och chassi
Formgivarna av bilen passar alla element till dess huvuddel - chassit, vars centrala element är den så kallade monocoque. Om en Formel 1-bil hade ett hjärta skulle den vara här.
Monocoquen väger cirka 35 kg och utför en av de viktigaste uppgifterna - att skydda förarens hälsa och liv. Därför gör konstruktörerna allt för att motstå även kritiska kollisioner.
Även i denna del av bilen finns en bränsletank och ett batteri.
Men monocoque är hjärtat i bilen av en annan anledning. Det är där som formgivarna sätter ihop de grundläggande elementen i bilen, till exempel:
- drivenhet,
- växellådor,
- vanliga slipzoner,
- främre fjädring).
Låt oss nu gå vidare till huvudfrågorna: vad består en monocoque av? Hur fungerar det?
Basen är en aluminiumram, d.v.s. nät, i form som skiljer sig lite från honungskakan. Designers belägger sedan denna ram med minst 60 lager av flexibel kolfiber.
Detta är bara början på arbetet, för då går monocoquen genom laminering (600 gånger!), Luftsugning i vakuum (30 gånger) och sluthärdning i en speciell ugn - autoklav (10 gånger).
Dessutom ägnar designers stor uppmärksamhet åt de laterala skrynkliga zonerna. På dessa platser är Formel 1-bilen extra sårbar för kollisioner och olika olyckor och kräver därför ytterligare skydd. Den är fortfarande på monocoque-nivå och har ett extra 6 mm lager av kolfiber och nylon.
Det andra materialet kan också hittas i kroppsskydd. Den har kinetiska kraftabsorberande egenskaper, så den passar även utmärkt för Formel 1. Den finns även på andra ställen i bilen (till exempel i nackstödet som skyddar förarens huvud).
instrumentbräda
Precis som monocoque är mittpunkten i hela bilen, är cockpit centrum för monocoque. Detta är naturligtvis också platsen varifrån föraren kör fordonet. Därför finns det tre saker i sittbrunnen:
- fåtölj,
- ratt,
- pedaler.
En annan viktig egenskap hos detta element är täthet. Upptill är hytten 52 cm bred – lagom för att få plats under förarens armar. Men ju lägre den är desto smalare är den. I benhöjd är sittbrunnen endast 32 cm bred.
Varför ett sådant projekt?
Av två mycket viktiga skäl. Först och främst ger den trånga hytten föraren mycket mer säkerhet och skydd mot överbelastning. För det andra gör det bilen mer aerodynamisk och fördelar vikten bättre.
Slutligen ska det tilläggas att F1-bilen är praktiskt taget benägen att styra. Föraren sitter i en lutning med fötterna högre än höfterna.
Ratt
Om du känner att ratten i Formel 1 inte skiljer sig mycket från ratten på en vanlig bil, har du fel. Det handlar inte bara om formen utan även om funktionsknapparna och andra viktiga saker.
Först och främst skapar designers en ratt individuellt för en specifik förare. De tar en gjutning av hans knutna händer, och sedan på grundval av detta och med hänsyn till förslagen från rallyföraren, förbereder de slutprodukten.
Utseendemässigt liknar ratten på en bil en något förenklad version av ett flygplans instrumentbräda. Detta beror på att den har många knappar och rattar som föraren använder för att styra olika funktioner i fordonet. Dessutom finns en LED-display i den centrala delen, och på sidorna finns handtag, som naturligtvis inte kunde saknas.
Intressant nog är den bakre delen av ratten också funktionell. Kopplings- och paddelväxlarna är oftast placerade här, men vissa förare använder även detta utrymme för ytterligare funktionsknappar.
halo
Detta är en relativt ny uppfinning i Formel 1 eftersom den först dök upp 2018. Vad? Halo-systemet är ansvarigt för att skydda förarens huvud vid en olycka. Den väger cirka 7 kg och består av två delar:
- en ram i titan som omger förarens huvud;
- en extra detalj som stödjer hela strukturen.
Även om beskrivningen inte är imponerande, är Halo faktiskt extremt pålitlig. Den tål tryck upp till 12 ton. Som illustration är detta samma vikt för en och en halv buss (beroende på typ).
Formel 1-bilar - drivande element
Du känner redan till de grundläggande byggstenarna i en bil. Nu är det dags att utforska ämnet arbetskomponenter, nämligen:
- hängen,
- buss
- bromsar.
Låt oss överväga var och en av dem separat.
suspension
I en Formel 1-bil är fjädringskraven något annorlunda än för bilar på vanliga vägar. För det första är den inte designad för att ge körkomfort. Istället är det tänkt att göra:
- bilen var förutsägbar
- arbetet med däcken var lämpligt,
- aerodynamik var på högsta nivå (vi kommer att prata om aerodynamik längre fram i artikeln).
Dessutom är hållbarhet en viktig egenskap hos F1-upphängningen. Detta beror på att de under rörelsen utsätts för enorma krafter som de behöver övervinna.
Det finns tre huvudtyper av upphängningskomponenter:
- inre (inklusive fjädrar, stötdämpare, stabilisatorer);
- extern (inklusive axlar, lager, hjulstöd);
- aerodynamiska (vipparmar och styrväxel) - de skiljer sig något från de tidigare, eftersom de förutom den mekaniska funktionen skapar tryck.
I grund och botten används två material för att tillverka suspensionen: metall för de inre komponenterna och kolfiber för de yttre komponenterna. På så sätt ökar designers hållbarheten på allt.
Fjädring i F1 är ett ganska knepigt ämne, för på grund av den höga risken för brott måste den uppfylla stränga FIA-standarder. Vi kommer dock inte att uppehålla oss i detalj här.
Däck
Vi har kommit till ett av de enklaste problemen i Formel 1-racing - däck. Det här är ett ganska brett ämne, även om vi bara fokuserar på de viktigaste frågorna.
Ta till exempel säsongen 2020. Arrangörerna hade 5 typer av däck för torra och 2 för våta banor. Vad är skillnaden? Tja, däck för torra spår har inget slitbana (deras andra namn är slicks). Beroende på blandningen märker tillverkaren dem med symboler från C1 (hårdast) till C5 (mjukast).
Senare kommer den officiella däckleverantören Pirelli att välja 5 typer från den tillgängliga poolen av 3 föreningar, som kommer att vara tillgängliga för teamen under loppet. Märker dem med följande färger:
- röd (mjuk),
- gul (medium),
- vit (hård).
Det är känt från fysiken att ju mjukare blandningen är, desto bättre vidhäftning. Detta är särskilt viktigt vid kurvtagning eftersom det gör att föraren kan röra sig snabbare. Å andra sidan är fördelen med ett styvare däck hållbarheten, vilket gör att bilen inte behöver gå ner i lådan lika snabbt.
När det kommer till våta däck skiljer sig de två typerna av däck som finns främst i sin dräneringskapacitet. De har färger:
- grön (med lätt regn) - förbrukning upp till 30 l / s vid 300 km / h;
- blå (för kraftigt regn) – förbrukning upp till 65 l/s vid 300 km/h.
Det finns också vissa krav för användning av däck. Om en förare till exempel går vidare till den tredje kvalomgången (Q3) måste han starta på däcken med bästa tid i föregående omgång (Q2). Ett annat krav är att varje lag måste använda minst 2 däckblandningar per race.
Dessa villkor gäller dock endast för torrbanadäck. De fungerar inte när det regnar.
Bromsar
I rasande hastigheter krävs också bromssystem med rätt mängd kraft. Hur stor är den? Så mycket att ett tryck på bromspedalen orsakar överbelastningar på upp till 5G.
Dessutom använder bilarna bromsskivor i kolfiber, vilket är ytterligare en skillnad mot traditionella bilar. Skivor gjorda av detta material är mycket mindre hållbara (tillräckligt för cirka 800 km), men också lättare (vikt cirka 1,2 kg).
Deras ytterligare, men inte mindre viktiga funktion är 1400 ventilationshål, som är nödvändiga eftersom de tar bort kritiska temperaturer. När de bromsas av hjulen kan de nå upp till 1000 ° C.
Formel 1 - motor och dess egenskaper
Det är dags för det som tigrarna älskar mest, Formel 1-motorn. Låt oss se vad den består av och hur den fungerar.
Jo, sedan flera år tillbaka har bilar drivits av 6-liters V1,6-hybridturboladdade motorer. De består av flera huvuddelar:
- förbränningsmotor,
- två elmotorer (MGU-K och MGU-X),
- turboladdare,
- batteri.
Hur många hästar har Formel 1?
Motorvolymen är liten, men låt dig inte luras av det. Drivningen uppnår en effekt på cirka 1000 hk. Den turboladdade förbränningsmotorn ger 700 hk, med ytterligare 300 hk. genereras av två elektriska system.
Allt detta ligger precis bakom monocoquen och är förutom drivningens självklara roll även en konstruktiv del. I den meningen att mekaniker fäster bakfjädringen, hjulen och växellådan på motorn.
Det sista viktiga elementet som kraftenheten inte kunde klara sig utan är radiatorer. Det finns tre av dem i bilen: två stora på sidorna och en mindre omedelbart bakom föraren.
Förbränning
Även om storleken på en Formel 1-motor är diskret, är bränsleförbrukningen en helt annan sak. Bilar bränner runt 40 l/100 mil nuförtiden. För lekmannen verkar denna siffra enorm, men jämfört med historiska resultat är den ganska blygsam. De första Formel 1-bilarna förbrukade till och med 190 l/100 km!
Minskningen av detta skamliga resultat beror dels på teknikutvecklingen, dels på begränsningar.
FIA:s regler säger att en F1-bil kan förbruka max 145 liter bränsle i en tävling. En ytterligare kuriosa är att varje bil från 2020 kommer att ha två flödesmätare som övervakar mängden bränsle.
Ferrari bidrog delvis. Teamets Formel 1 ska ha använt gråzoner och därmed kringgått restriktionerna.
Slutligen kommer vi att nämna bränsletanken, eftersom den skiljer sig från den vanliga. Som? Först och främst materialet. Tillverkaren gör tanken som om han skulle göra det för militärindustrin. Detta är ytterligare en säkerhetsfaktor eftersom läckor hålls till ett minimum.
Överföring
Drivningsämnet är nära relaterat till växellådan. Dess teknologi förändrades samtidigt som F1 började använda hybridmotorer.
Vad är typiskt för honom?
Detta är en 8-växlad, halvautomatisk och sekventiell. Dessutom har den den högsta utvecklingsnivån i världen. Föraren växlar på millisekunder! Som jämförelse tar samma operation minst några sekunder för de snabbaste vanliga bilägarna.
Om du är inne på ämnet har du säkert hört talesättet att det inte finns någon backväxel i bilar. Detta är sant?
Gör inte.
Varje F1-drev har en backväxel. Dessutom krävs hans närvaro i enlighet med FIA:s regler.
Formel 1 - g-krafter och aerodynamik
Vi har redan nämnt bromsöverbelastningar, men vi kommer tillbaka till dem när ämnet aerodynamik utvecklas.
Huvudfrågan, som från början kommer att lysa upp situationen lite, är principen för bilmontering. Tja, hela strukturen fungerar som en inverterad flygplansvinge. I den meningen att istället för att lyfta bilen skapar alla byggstenar downforce. Dessutom minimerar de givetvis luftmotståndet under rörelse.
Downforce är en mycket viktig parameter i racing eftersom den ger den så kallade aerodynamiska dragkraften, vilket gör kurvtagning lättare. Ju större den är, desto snabbare passerar föraren svängen.
Och när ökar den aerodynamiska dragkraften? När hastigheten ökar.
I praktiken, om du kör på bensin, blir det lättare för dig att gå runt hörnet än om du var försiktig och gasar. Det verkar kontraintuitivt, men i de flesta fall är det så. Vid maximal hastighet når downforcen 2,5 ton, vilket avsevärt minskar risken för sladd och andra överraskningar vid kurvtagning.
Å andra sidan har bilens aerodynamik en baksida - enskilda element skapar motstånd, vilket saktar ner (särskilt på raka delar av banan).
Viktiga aerodynamiska designelement
Medan designers arbetar hårt för att hålla hela F1-bilen i linje med grundläggande aerodynamik, finns vissa designelement bara för att skapa downforce. Det handlar om:
- främre vinge - det är den första i kontakt med luftflödet, så det viktigaste. Hela konceptet börjar med honom, eftersom han organiserar och fördelar allt motstånd bland resten av maskinen;
- sidoelement - de gör det svåraste arbetet, eftersom de samlar och organiserar kaotisk luft från framhjulen. De skickar dem sedan till kylinloppen och in i bilens baksida;
- Bakvinge - Samlar upp luftstrålar från tidigare element och använder dem för att skapa nedåtriktad kraft på bakaxeln. Dessutom (tack vare DRS-systemet) minskar det motståndet på raka sektioner;
- golv och diffusor - utformade på ett sådant sätt att de skapar tryck med hjälp av luft som strömmar under bilen.
Utveckling av tekniskt tänkande och överbelastning
En alltmer förbättrad aerodynamik ökar inte bara fordonets prestanda, utan också förarens stress. Du behöver inte vara expert på fysik för att veta att ju snabbare en bil svänger in i ett hörn, desto större kraft verkar på den.
Det är samma sak med personen som sitter i bilen.
På banorna med de brantaste kurvorna når G-krafterna 6G. Det är mycket? Tänk om någon trycker på ditt huvud med en kraft på 50 kg, och dina nackmuskler måste klara av det. Detta är vad racers ställs inför.
Som du kan se kan överbelastning inte tas lätt på.
Kommer förändringar?
Det finns många tecken på att en revolution inom bilaerodynamik kommer att ske under de kommande åren. Från och med 2022 kommer ny teknik att dyka upp på F1-banor med effekten av sug istället för tryck. Om det fungerar behövs inte längre den förbättrade aerodynamiska designen och fordonens utseende kommer att förändras dramatiskt.
Men blir det verkligen så? Tiden kommer att visa.
Hur mycket väger Formel 1?
Du kan redan alla de viktigaste delarna av en bil och du vill förmodligen veta hur mycket de väger tillsammans. Enligt de senaste bestämmelserna är den minsta tillåtna fordonsvikten 752 kg (inklusive föraren).
Formel 1 - tekniska data, dvs sammanfattning
Finns det något bättre sätt att sammanfatta en F1-bilartikel än ett urval av de viktigaste tekniska data? I slutändan gör de klart vad maskinen kan.
Här är allt du behöver veta om en F1-bil:
- motor - turboladdad V6 hybrid;
- kapacitet - 1,6 l;
- motoreffekt - ca. 1000 hk;
- acceleration till 100 km / h - cirka 1,7 s;
- maximal hastighet - det beror på.
Varför "beror det på omständigheterna"?
För i fallet med den sista parametern har vi två resultat, som uppnåddes av Formel 1. Maxhastigheten i den första var 378 km / h. Detta rekord sattes 2016 på en rak linje av Valtteri Bottas.
Det gjordes dock även ett annat test där bilen, körd av van der Merwe, bröt 400 km/h-barriären. Tyvärr erkändes inte rekordet då det inte uppnåddes i två heat (upp och motvind).
Vi sammanfattar artikeln på bekostnad av bilen, eftersom detta också är en intressant kuriosa. Miraklet med den moderna bilindustrin (när det gäller enskilda delar) kostar drygt 13 miljoner dollar. Tänk dock på att detta är priset exklusive kostnaden för att utveckla teknik, och innovation är värt mest.
Beloppet som spenderas på forskning når många miljarder dollar.
Upplev Formel 1-bilar på egen hand
Vill du uppleva hur det är att sitta vid ratten i en bil och känna dess kraft? Nu kan du göra det!
Kolla in vårt erbjudande som låter dig bli F1-förare:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
