Vozy Formule 1 – vše, co o nich potřebujete vědět
Obsah
Vozy formule 1 jsou fyzickým ztělesněním nejnovějších pokroků v automobilovém průmyslu. Sledování závodů samo o sobě poskytuje tu správnou dávku vzrušení, ale skuteční fanoušci vědí, že ty nejdůležitější věci se dějí mimo trať. Inovace, testování, inženýrský boj, aby bylo auto ještě o 1 km/h rychlejší.
To vše znamená, že závodění je jen malou částí toho, čím Formule 1 je.
a ty? Přemýšleli jste někdy o tom, jak se vyrábí vůz Formule 1? Jaké jsou jeho vlastnosti a proč dosahuje tak ohromné rychlosti? Pokud ano, pak jste na správném místě.
O všem se dozvíte z článku.
Vůz formule 1 - základní konstrukční prvky
Formule 1 je postavena na několika klíčových prvcích. Zvažme každý z nich samostatně.
Monocoque a podvozek
Designéři vozu napasovali všechny prvky na jeho hlavní část - podvozek, jehož ústředním prvkem je takzvaný monokok.Kdyby měl vůz formule 1 srdce, bylo by to zde.
Monokok váží přibližně 35 kg a plní jeden z nejdůležitějších úkolů – ochranu zdraví a života řidiče. Proto konstruktéři vynakládají veškeré úsilí, aby odolali i kritickým kolizím.
Také v této oblasti vozu je palivová nádrž a baterie.
Monokok je však srdcem vozu z jiného důvodu. Právě tam konstruktéři sestavují základní prvky vozu, jako jsou:
- pohonná jednotka,
- převodovky,
- standardní brusné zóny,
- přední odpružení).
Nyní přejděme k hlavním otázkám: z čeho se skládá monokok? Jak to funguje?
Základem je hliníkový rám, tzn. pletivo, tvarem málo odlišným od plástve. Konstruktéři pak tento rám potahují minimálně 60 vrstvami pružných uhlíkových vláken.
Toto je teprve začátek práce, protože poté monokok prochází laminací (600x!), odsáváním vzduchu ve vakuu (30x) a finálním vytvrzením ve speciální peci - autoklávu (10x).
Kromě toho návrháři věnují velkou pozornost bočním deformačním zónám. V těchto místech je vůz formule 1 obzvláště zranitelný vůči kolizím a různým nehodám, a proto vyžaduje dodatečnou ochranu. Je stále na úrovni monocoque a obsahuje extra 6mm vrstvu uhlíkových vláken a nylonu.
Druhý materiál lze nalézt také v neprůstřelných vesty. Má vlastnosti absorpce kinetické síly, takže se skvěle hodí i pro Formuli 1. Nachází se i jinde v autě (například v opěrce hlavy, která chrání hlavu řidiče).
přístrojová deska
Stejně jako je monokok středobodem celého vozu, kokpit je středobodem monokoku. Samozřejmě je to také místo, odkud řidič vozidlo řídí. V kokpitu jsou tedy tři věci:
- křeslo,
- volant,
- pedály.
Další důležitou vlastností tohoto prvku je těsnost. V horní části je kabina široká 52 cm – tak akorát, aby se vešla pod paže řidiče. Čím je však nižší, tím je užší. Ve výšce nohou je kokpit široký jen 32 cm.
Proč takový projekt?
Ze dvou velmi důležitých důvodů. Za prvé, stísněná kabina poskytuje řidiči mnohem větší bezpečnost a ochranu proti přetížení. Zadruhé dělá vůz aerodynamičtějším a lépe rozkládá hmotnost.
Na závěr je třeba dodat, že vůz F1 je prakticky náchylný k řízení. Řidič sedí na svahu s chodidly výše než boky.
Volant
Pokud máte pocit, že se volant formule 1 příliš neliší od volantu standardního vozu, mýlíte se. Nejde jen o formu, ale i o funkční tlačítka a další důležité věci.
Konstruktéři nejprve vytvoří volant individuálně pro konkrétního řidiče. Vezmou si odlitek jeho sevřených rukou a na tomto základě as přihlédnutím k podnětům jezdce rally připraví finální produkt.
Vzhledově připomíná volant automobilu poněkud zjednodušenou verzi palubní desky letadla. Má totiž mnoho tlačítek a ovladačů, kterými řidič ovládá různé funkce vozidla. V jeho středové části je navíc LED displej a po stranách jsou madla, která samozřejmě nemohla chybět.
Zajímavé je, že zadní část volantu je také funkční. Nejčastěji je zde umístěno řazení spojky a pádla, ale někteří řidiči tento prostor využívají i pro přídavná funkční tlačítka.
svatozář
Jedná se o relativně nový vynález ve formuli 1, protože se objevil teprve v roce 2018. Co? Systém Halo je zodpovědný za ochranu hlavy řidiče při nehodě. Váží přibližně 7 kg a skládá se ze dvou částí:
- titanový rám, který obepíná hlavu jezdce;
- další detail, který podpírá celou konstrukci.
I když popis není působivý, Halo je ve skutečnosti extrémně spolehlivý. Dokáže odolat tlaku až 12 tun. Pro ilustraci je to stejná hmotnost pro jeden a půl autobusu (podle typu).
Auta Formule 1 - Jízdní prvky
Základní stavební kameny automobilu již znáte. Nyní je čas prozkoumat téma pracovních komponent, konkrétně:
- přívěsky,
- pneumatiky
- brzdy.
Zvažme každý z nich samostatně.
Závěsná konzola
U vozu Formule 1 jsou požadavky na odpružení mírně odlišné od požadavků na vozy na normálních silnicích. Za prvé, není navržen tak, aby poskytoval jízdní komfort. Místo toho má dělat:
- auto bylo předvídatelné
- práce pneumatik byla přiměřená,
- aerodynamika byla na nejvyšší úrovni (o aerodynamice si povíme dále v článku).
Důležitou vlastností odpružení F1 je navíc odolnost. Je to dáno tím, že při pohybu jsou vystaveni obrovským silám, které potřebují překonat.
Existují tři hlavní typy součástí zavěšení:
- vnitřní (včetně pružin, tlumičů, stabilizátorů);
- vnější (včetně náprav, ložisek, podpěr kol);
- aerodynamické (vahadla a převodka řízení) - jsou mírně odlišné od předchozích, protože kromě mechanické funkce vytvářejí přítlak.
K výrobě zavěšení se v zásadě používají dva materiály: kov pro vnitřní součásti a uhlíková vlákna pro vnější součásti. Designéři tak zvyšují odolnost všeho.
Odpružení v F1 je docela ošemetné téma, protože kvůli vysokému riziku rozbití musí splňovat přísné normy FIA. Zde se jim však nebudeme podrobně věnovat.
Pneumatiky
Došli jsme k jednomu z nejjednodušších problémů v závodech Formule 1 – pneumatikám. Jde o poměrně široké téma, i když se zaměříme jen na ty nejdůležitější otázky.
Vezměte si například sezónu 2020. Pořadatelé měli 5 druhů pneumatik pro suché a 2 pro mokré tratě. Jaký je rozdíl? No, pneumatiky pro suchou dráhu nemají běhoun (jiný název je slicks). V závislosti na směsi je výrobce označuje symboly od C1 (nejtvrdší) do C5 (nejměkčí).
Později oficiální dodavatel pneumatik Pirelli vybere 5 typů z dostupného souboru 3 směsí, které budou týmům k dispozici během závodu. Označí je následujícími barvami:
- červená (jemná),
- žlutá (střední),
- bílá (tvrdá).
Z fyziky je známo, že čím měkčí směs, tím lepší přilnavost. To je zvláště důležité při zatáčení, protože to umožňuje řidiči pohybovat se rychleji. Na druhou stranu výhodou tužší pneumatiky je odolnost, což znamená, že auto nemusí tak rychle sjíždět do boxu.
Pokud jde o mokré pneumatiky, dva dostupné typy pneumatik se liší především svou odvodňovací kapacitou. Mají barvy:
- zelená (se slabým deštěm) - spotřeba do 30 l / s při 300 km / h;
- modrá (do silného deště) – spotřeba do 65 l/s při 300 km/h.
Existují také určité požadavky na používání pneumatik. Pokud jezdec postoupí například do třetího kvalifikačního kola (Q3), musí startovat na pneumatikách s nejlepším časem v předchozím kole (Q2). Dalším požadavkem je, že každý tým musí použít alespoň 2 směsi pneumatik na závod.
Tyto podmínky však platí pouze pro pneumatiky pro suchou dráhu. Nefungují, když prší.
Brzdy
Při krkolomných rychlostech jsou také vyžadovány brzdové systémy se správným množstvím síly. Jak velké to je? Natolik, že sešlápnutí brzdového pedálu způsobí přetížení až 5G.
Vozy navíc používají karbonové brzdové kotouče, což je další rozdíl oproti tradičním vozům. Disky z tohoto materiálu jsou mnohem méně odolné (vystačí na cca 800 km), ale také lehčí (váha cca 1,2 kg).
Jejich další, ale neméně důležitou vlastností je 1400 ventilačních otvorů, které jsou nezbytné, protože odvádějí kritické teploty. Při brzdění koly mohou dosáhnout až 1000 °C.
Formule 1 - motor a jeho vlastnosti
Je čas na to, co tygři milují nejvíce, motor Formule 1. Pojďme se podívat, z čeho se skládá a jak funguje.
No, už několik let jsou auta poháněna 6litrovými hybridními přeplňovanými motory V1,6. Skládají se z několika hlavních částí:
- spalovací motor,
- dva elektromotory (MGU-K a MGU-X),
- turbodmychadla,
- baterie.
Kolik koní má Formule 1?
Zdvihový objem motoru je malý, ale tím se nenechte zmást. Pohon dosahuje výkonu cca 1000 koní. Turbodmychadlem přeplňovaný spalovací motor produkuje 700 koní a dalších 300 koní. generované dvěma elektrickými systémy.
To vše se nachází hned za monokokem a kromě samozřejmé role pohonu je to i konstruktivní část. V tom smyslu, že mechanici připevňují zadní zavěšení, kola a převodovku k motoru.
Posledním důležitým prvkem, bez kterého se pohonná jednotka neobešla, jsou radiátory. V autě jsou tři: dva velké po stranách a jeden menší hned za řidičem.
Vypalování
Zatímco velikost motoru Formule 1 je nenápadná, spotřeba paliva je úplně jiná věc. Auta dnes spálí kolem 40 l/100 km. Pro laika se toto číslo zdá obrovské, ale ve srovnání s historickými výsledky je celkem skromné. První vozy Formule 1 spotřebovaly dokonce 190 l / 100 km!
Pokles tohoto ostudného výsledku je částečně způsoben rozvojem technologií a částečně omezeními.
Pravidla FIA uvádějí, že vůz F1 může v jednom závodě spotřebovat maximálně 145 litrů paliva. Kuriozitou navíc je fakt, že od roku 2020 bude mít každý vůz dva průtokoměry, které hlídají množství paliva.
Ferrari přispělo částečně. Týmová Formule 1 prý používala šedé zóny a obešla tak omezení.
Na závěr se zmíníme o palivové nádrži, protože ta se od té standardní liší. Který? V první řadě materiál. Výrobce dělá tank, jako by to dělal pro vojenský průmysl. To je další bezpečnostní faktor, protože úniky jsou omezeny na minimum.
Přenos
Téma pohonu úzce souvisí s převodovkou. Jeho technologie se změnila ve stejné době, kdy F1 začala používat hybridní motory.
Co je pro něj typické?
Jedná se o 8stupňový, poloautomatický a sekvenční. Navíc má nejvyšší úroveň rozvoje na světě. Řidič přeřadí během milisekund! Pro srovnání, nejrychlejším běžným majitelům aut trvá stejná operace minimálně pár sekund.
Pokud jste na toto téma, pravděpodobně jste slyšeli rčení, že v autech není zpátečka. To je pravda?
Ne.
Každý pohon F1 má zpátečku. Navíc je jeho přítomnost vyžadována v souladu s pravidly FIA.
Formule 1 - g-síly a aerodynamika
Přetížení brzd jsme již zmínili, ale vrátíme se k nim, až se bude téma aerodynamiky vyvíjet.
Hlavní otázkou, která hned od začátku trochu zpestří situaci, je princip montáže auta. No, celá konstrukce funguje jako převrácené křídlo letadla. V tom smyslu, že místo zvedání auta všechny stavební kameny vytvářejí přítlak. Navíc samozřejmě minimalizují odpor vzduchu při pohybu.
Přítlak je v závodech velmi důležitý parametr, protože zajišťuje takzvanou aerodynamickou trakci, která usnadňuje průjezd zatáčkou. Čím je větší, tím rychleji řidič projede zatáčku.
A kdy vzroste aerodynamický tah? Když se rychlost zvýší.
V praxi, pokud jedete na plyn, bude pro vás snazší projet zatáčku, než kdybyste byli opatrní a přidávali plyn. Zdá se to neintuitivní, ale ve většině případů je to tak. Při maximální rychlosti dosahuje přítlak 2,5 tuny, což výrazně snižuje riziko smyku a dalších překvapení v zatáčkách.
Na druhou stranu aerodynamika vozu má nevýhodu - jednotlivé prvky vytvářejí odpor, který zpomaluje (zejména na rovných úsecích trati).
Klíčové prvky aerodynamického designu
Zatímco konstruktéři tvrdě pracují na tom, aby celý vůz F1 odpovídal základní aerodynamice, některé designové prvky existují pouze pro vytvoření přítlaku. Je to o:
- přední křídlo - to je první v kontaktu s prouděním vzduchu, takže to nejdůležitější. Celý koncept začíná u něj, protože organizuje a rozděluje veškerý odpor mezi zbytek stroje;
- boční prvky - dělají nejtěžší práci, protože shromažďují a organizují chaotický vzduch od předních kol. Poté je posílají do chladicích vstupů a do zadní části vozu;
- Zadní křídlo – shromažďuje proudy vzduchu z dřívějších prvků a využívá je k vytvoření přítlaku na zadní nápravu. Navíc (díky systému DRS) snižuje odpor na rovných úsecích;
- podlaha a difuzor - navržený tak, aby vytvářel tlak pomocí vzduchu proudícího pod vozem.
Rozvoj technického myšlení a přetížení
Stále vylepšená aerodynamika zvyšuje nejen výkon vozidla, ale také stres řidiče. Nemusíte být odborníkem na fyziku, abyste věděli, že čím rychleji auto zatáčí do zatáčky, tím větší síla na něj působí.
Stejné je to s osobou sedící v autě.
Na tratích s nejprudšími zatáčkami dosahují G-síly 6G. To je hodně? Představte si, že na vaši hlavu někdo tlačí silou 50 kg a vaše krční svaly se s tím musí vyrovnat. S tím se závodníci potýkají.
Jak vidíte, přetěžování nelze brát na lehkou váhu.
Chystají se změny?
Mnoho nasvědčuje tomu, že v příštích letech dojde k revoluci v aerodynamice automobilů. Od roku 2022 se na tratích F1 objeví nová technologie využívající efekt sání místo tlaku. Pokud to funguje, vylepšený aerodynamický design již není potřeba a vzhled vozidel se dramaticky změní.
Ale bude tomu skutečně tak? Čas ukáže.
Kolik váží Formule 1?
Všechny nejdůležitější části auta už znáte a pravděpodobně budete chtít vědět, kolik dohromady váží. Podle nejnovějších předpisů je minimální povolená hmotnost vozidla 752 kg (včetně řidiče).
Formule 1 - technická data, tedy souhrn
Jak lépe shrnout článek o autech F1 než výběr nejdůležitějších technických údajů? Na závěr dávají jasně najevo, čeho je stroj schopen.
Zde je vše, co potřebujete vědět o voze F1:
- motor - přeplňovaný V6 hybrid;
- kapacita - 1,6 l;
- výkon motoru - cca. 1000 koní;
- zrychlení na 100 km / h - asi 1,7 s;
- maximální rychlost - záleží.
Proč „záleží na okolnostech“?
Protože v případě posledního parametru máme dva výsledky, kterých dosáhla Formule 1. Maximální rychlost v prvním byla 378 km/h. Tento rekord vytvořil v roce 2016 na přímce Valtteri Bottas.
Došlo však i na další test, ve kterém vůz řízený van der Merwe pokořil hranici 400 km/h. Rekord bohužel nebyl uznán, protože nebyl dosažen ve dvou rozjížďkách (proti větru a proti větru).
Článek shrnujeme na cenu auta, protože i to je zajímavá kuriozita. Zázrak moderního automobilového průmyslu (pokud jde o jednotlivé díly) stojí něco málo přes 13 milionů dolarů. Mějte však na paměti, že toto je cena bez nákladů na vývoj technologie a inovace se vyplatí nejvíce.
Částka vynaložená na výzkum dosahuje mnoha miliard dolarů.
Zažijte vozy Formule 1 na vlastní kůži
Chcete si vyzkoušet, jaké to je sedět za volantem auta a cítit jeho sílu? Nyní to můžete udělat!
Podívejte se na naši nabídku, která vám umožní stát se jezdcem F1:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
