Как устроен болид Формулы 1
IT News
Устройство гоночного болида “Формула 1”
- ” rel=”nofollow”> Печать
Дата Категория: Транспорт
Гоночный автомобиль “Формулы-1” получил свое название по особому рецепту топлива, которое в нем используется. У такого автомобиля двигатель намного мощнее, чем у обычной легковушки. Рост мощности достигается за счет увеличения объема двигателя, то есть полного объема камер сгорания в его цилиндрах.
Двигатель средней мощности для легкового автомобиля имеет объем не более 61 кубического дюйма. “Формула-1” может иметь в три раза больший объем двигателя и развивать мощность в 500 лошадиных сил (л.с), что вчетверо и даже впятеро превосходит мощность обычного легкового автомобиля.
Чтобы полнее использовать огромную мощность двигателя, корпуса гоночных автомобилей имеют специальную аэродинамическую форму, призванную обеспечить минимальное сопротивление воздуха. Шины их колес делаются сверхширокими — для лучшего сцепления с дорогой и, следовательно, более безопасного движения. Особая подвеска обеспечивает устойчивость и противодействует заносу автомобиля даже тогда, когда он совершает крутые виражи на большой скорости.
Гоночный автомобиль “Формула-1”
Автогонщику достаточно одного взгляда на приборный щиток в кабине, чтобы знать, какой в автомобиле запас топлива, температура воды, давление масла и другие параметры.
Сверхмощные дисковые тормоза из углеродного волокна (ниже) должны выдерживать огромную тепловую нагрузку при работе на гоночных скоростях.
Кузов для быстрой езды
Низкие, широкие корпуса гоночных автомобилей отлиты из легкого, но прочного углеродного волокна. Форма их кузова такова, что помогает автомобилю использовать воздушный поток, который образуется при высоких скоростях. Скошенный передний край (ниже, слева) и задние обтекатели – спойлеры заставляют воздух давить на автомобиль вниз и не дают ему оторваться от земли.
Шины гоночного болида
Шины должны соответствовать дорожным условиям. Шины гоночных автомобилей шире обычных и могут быть почти гладкими — для сухих треков. Или иметь специальный протектор на случай дождя.
Двигатель гоночного болида
Чтобы двигатель был одновременно мощным и экономичным, в гоночных машинах на него устанавливают (рисунок ниже) компьютерную систему впрыска топлива и электронные регуляторы частоты вращения двигателя, температуры воды и масла и других важных параметров.
Десять цилиндров придают мощность этому специальному двигателю, предназначенному для гоночных автомобилей.
Гоночный автомобиль “Формулы-1” (на верхнем рисунке) мчится намного живее легкового автомобиля и выделяет куда больше тепла. Чтобы снять избыточное тепло, радиатор автомобиля охлаждается воздушным потоком (рисунок ниже), когда гоночная машина с ревом мчится по треку со скоростью, близкой к 180 миль в час.
Особая подвеска гоночной машины
Подвеска гоночных автомобилей должна обеспечивать надежное сцепление колес с дорожным полотном на поворотах при большой скорости.
Как устроен болид Формулы 1
Подписка отключает баннерную рекламу на сайтах РБК и обеспечивает его корректную работу
Всего 90₽ 30₽ в месяц для 3-х устройств
Продлевается автоматически каждый месяц, но вы всегда сможете отписаться
Чемпионат мира «Формулы 1» 2013 года завершился. Свое мастерство в очередной раз доказал пилот команды Red Bull Себастьян Феттель, опередивший ближайшего соперника Фернандо Алонсо из Ferrari больше чем на 150 очков. Впереди – следующий сезон, новые пилоты и другие правила — в чемпионате 2014-го впервые будут использоваться 1,6-литровые турбированные двигатели. Директоры некоторых команд Ф1 уверены: новые условия дают шанс отстающим конюшням пробиться в первую десятку, однако для этого инженерам команд нужно будет попотеть. Главный инженер Marussia F1 Team Дэйв Гринвуд рассказал «РБК.Стилю» об устройстве болида, запретах в «Формуле 1» и транспортировке спортивного автомобиля на разные континенты.
Дэйв Гринвуд: Если обыкновенные городские автомобили созданы для движения по дорогам с разными покрытиями, то в гоночном болиде все спроектировано так, чтобы заставить его ехать по относительно гладкому треку на грани сцепления с поверхностью, — именно поэтому за продуктами на такой машине съездить не получится. И если поведение первого зависит лишь от механического сцепления с дорогой, то для машины «Формулы 1» главное — аэродинамика.
Дэйв Гринвуд: Все болиды «Формулы 1» весят по меньшей мере 642 килограмма. На машине установлено более 100 датчиков, которые считывают около 1000 каналов данных: например, долгота, ширина, высота над уровнем моря и так далее. Максимальная скорость, которую может развивать гоночный автомобиль, варьируется от 290 км/ч в Монако до 350 км/ч в Монце — в зависимости от того, какие настройки прижимной силы заданы.
Дэйв Гринвуд: Скорость болида и управляемость — вот главное, над чем постоянно работают инженеры. На первый показатель влияет прижимная сила автомобиля: на поворотах она должна быть как можно выше, а на прямых, наоборот, – выше. Еще одним определяющим фактором являются шины: нам всегда необходимо быть уверенными, что шины Pirelli наиболее оптимально подобраны к погодным условиям. Кроме того, важную роль играет и правильное распределение веса машины. Если же говорить о двигателе, то во время гонки всегда нужно использовать максимальную мощность — тогда результат будет наиболее высоким. И, конечно, не стоит забывать о безопасности пилота в машине.
Дэйв Гринвуд: От гонки к гонке мы изменяем основные настройки машины — на разных треках нужно по-разному регулировать подвеску автомобиля для лучшего механического сцепления с трассой. Правда, у нас не такое большое «поле для деятельности»: регламент «Формулы 1» полон запретов! В основном они касаются различных помогающих гонщикам устройств, вроде «трекшн-контроля» — системы для борьбы с пробуксовкой ведущих колес. Но есть и такие, которые регулируют размеры различных аэродинамических поверхностей, а также работу всех активных систем болида. Другие запреты связаны с ограничением денег: к примеру, за время Гран-при один пилот может использовать не более 8 двигателей, а коробка передач должна использоваться 5 гонок подряд.
Дэйв Гринвуд: Во время гонки мы сообщаем пилоту стратегическую информацию о гонке: как далеко впереди и позади находятся остальные болиды, сколько комплектов пилот проехал на текущем комплекте резины и т.д.
Дэйв Гринвуд: Больше всего на поведение машины влияет погода: влажность, температура воздуха и атмосферное давление сильно влияют на сцепление автомобиля с трассой, максимальную скорость болида и мощность двигателя.
Дэйв Гринвуд: Практически все рабочее время механики проводят полностью разбирая и собирая болид, чтобы исключить скрытые повреждения автомобиля. Кроме того, инженеры тренируются проводить пит-стопы как можно быстрее и знакомятся с новыми техническими разработками, которые потом тратят время на тренировку проведения пит-стопов, а еще знакомятся с новыми разработками, которые внедряются на машину от гонки к гонке. Однако все это проходит между гоночными уик-эндами. С начала Гран-при и до конца воскресной гонки мы можем поменять только комплект резины и заменить в болиде переднее антикрыло — регламент запрещает делать в автомобиле любые другие изменения.
Дэйв Гринвуд: Гонки «Формулы 1» проходят в разных государствах, на разных континентах, а потому болид и техническое оборудование нужно постоянно перевозить. Для «ближних» европейских гонок мы используем специальные, сделанные на заказ тягачи и фургоны — так мы перемещаем все необходимое из базы на трассу и между трассами. Это создает для команды несколько домашнюю атмосферу. Для «дальних» гонок, которые проходят на других континентах, мы вынуждены более тщательно планировать логистику. Несколько одинаковых комплектов оборудования складываются в контейнеры и отправляются по морю в страну назначения заранее, иногда даже за 3 месяца до гонки. Это позволяет существенно сократить издержки. При этом болид и ключевое оборудование перемещается на следующую гонку самолетом — это позволяет нам всегда быть в боевой готовности.
Управление болидом: все под руками
Руль болида «Формулы-1» устроен намного сложнее, чем рули других гоночных машин. На нем располагается более 30 переключателей и кнопок. Разбираться в них новичок будет неделями
(1) (2) (3) +1, +10, ON/OFF. Если какой-то из датчиков болида выйдет из строя, пилот по просьбе инженера может его отключить. Сочетанием кнопок +10 и +1 он выбирает номер датчика, а кнопка ON/OFF включает или выключает его. Кнопка +10 также симулирует работу светофора. Когда пилот включает режим симуляции старта,15 огней на руле (24) загораются по очереди, как светофор. Гонщик стартует, инженеры отслеживают его реакцию и работу болида. С помощью +1 пилот также может переключать информацию на дисплеях (26) (27): скорость, время круга, температура масла и проч.
(4) Включение системы рекуперации кинетической энергии (KERS), повышающей мощность двигателя. Использование системы ограничено: на одном круге KERS можно включать не более чем на шесть секунд.
(5) Режим заряда KERS. Гонщик устанавливает степень заряда батареи KERS при рекуперативном торможении. Регулировать степень заряда необходимо потому, что болид по-разному ведет себя при торможении на сухой трассе, на влажной или во время следования за автомобилем безопасности.
(6) Кнопка включения нейтральной передачи. Используется на пит-стопе (технической остановке болида для дозаправки, замены шин и т. п.) или при старте. Она необходима в связи с тем, что программное обеспечение не позволяет гонщику перейти на нейтральную передачу нажатием на лепестковые переключатели (28) (29) во избежание случайного переключения.
(7) Включение задней передачи тоже производится отдельной кнопкой по причинам, описанным под цифрой (6).
(8) Кнопка радиосвязи. Позволяет гонщику общаться с инженером, находящимся рядом с трассой и следящим за ходом заезда.
(9) Кнопка передачи данных о сцеплении инженерам. Зная температуру и степень износа механизма сцепления, а также температуру трассы и характеристики сцепления шин с дорожным полотном, пилот и инженеры могут подобрать настройки для оптимального старта. Поскольку в «Формуле-1» запрещены трекшн-контроль и лаунч-контроль, старт полностью зависит от гонщика . Трекшн-контроль (или система контроля тяги) — электрогидравлическая система, предотвращающая потерю сцепления колес с дорогой. Лаунч-контроль — электронная система оптимизации старта, благодаря которой болид может начинать движение плавно и с максимально возможной в текущих условиях скоростью .
(10) Быстрый переход к отображению на дисплее тормозного баланса (схемы распределения усилия при срабатывании тормозов). Гонщик меняет тормозной баланс между передней и задней осями для улучшения поведения машины на трассе.
(11) Выключатель ограничителя скорости на пит-лейне (участке трассы с боксами команд ). На большинстве трасс на пит-лейне действует ограничение скорости в 100 км/ч во время квалификации и гонки (60 км/ч во время тренировок). Если гонщик превысит скорость на пит-лейне, то получит денежный штраф (во время квалификации и тренировки) или штрафной проезд по пит-лейну (во время гонки).
(12) Кнопка мгновенного повышения оборотов двигателя до максимально разрешенных 18 000 об/мин. Применяется в гонке во время борьбы за позицию с другими пилотами.
(13) Кнопка подтверждения того, что гонщик услышал команду инженера или сигнал из боксов совершить пит-стоп.
(14) Кнопка подтверждения, что гонщик знает о выезде на трассу автомобиля безопасности. С момента его выезда действует ограничение скорости. При нажатии на кнопку на дисплее высвечивается время максимально быстрого прохождения данного отрезка трассы. Если гонщик проедет отрезок быстрее, он получит штраф за нарушение скоростного режима.
(15) Кнопка подачи питье вой жидкости (подается через трубку в шлеме). Жидкость содержит минеральные соли и микроэлементы, необходимые для восстановления водно-солевого баланса спортсмена. На жарких этапах вроде Малайзии или Абу-Даби организм гонщика сильно обезвоживается, и он может утратить контроль над машиной или вовсе потерять сознание. Емкость вмещает 500 мл жидкости.
(16) Переключение настроек дифференциала для прохождения середины поворота. Дифференциал передает крутящий момент от двигателя на колеса, позволяя колесам вращаться с разными скоростями.
(17) Изменение состава топливной смеси. Обогащенная бензином смесь позволяет повысить скорость болида. Если гонщик находится на чистой трассе и ему никто не мешает, он может поставить рычажок на максимальный уровень, чтобы двигаться на предельной скорости.
(18) Регулировка крутящего момента и чувствительности педали газа. В зависимости от состояния трассы, шин и погоды спортсмен может изменять крутящий момент, передающийся от двигателя к колесам. При дожде, например, уменьшение крутящего момента делает педаль газа менее чувствительной, и ход автомобиля становится плавнее.
(19) Настройки механизма сцепления. В зависимости от состояния сцепления, температуры трассы и т. п. гонщик может менять настройки для оптимизации старта.
(20) С помощью этого переключателя пилот указывает компьютерной системе, какой тип шин установлен на болиде (сухие основные, сухие опциональные, промежуточные, дождевые). Система записывает точные данные о поведении машины на трассе для инженерного анализа.
(21) Настройка дифференциала на высоких скоростях.
(22) Переключение настроек дифференциала для входа в поворот.
(23) С помощью этого многофункционального переключателя пилот может перевести двигатель в один из стандартных режимов работы (например, для максимального ускорения на трассе или во время следования за автомобилем безопасности), а также поменять настройки дисплея, коробки передач, дифференциала.
(24) Указатель оборотов двигателя. На низких оборотах горят синие лампочки, на средних — синие и красные, на высоких добавляются зеленые. Момент, когда горят все 15 индикаторов, наиболее выгоден для повышения передачи.
(25) Указатель передачи показывает, какая передача включена (от 1 до 7, нейтральная, задняя).
(26) (27) Дисплеи. Показывают гонщику необходимые параметры работы болида (в данном случае скорость движения и температуру охлаждающей жидкости). Также могут показывать время прохождения круга или отдельного сектора и т. п.
(28) (29) Лепестковые переключатели. Прижимая их к рулю, гонщик повышает передачу, обратное движение понижает ее.
(30) (31) Настройка сцепления. Изменяя силу нажатия на левый и правый рычаги, гонщик предотвращает пробуксовку колес на старте.
(32) (33) Индикаторы действий маршалов (обслуживающего персонала). Две группы по три индикатора разными цветами обозначают, какие флаги на трассе показывают маршалы и дирекция гонки. Сигнал о цвете флага подается в блок электроники дирекцией гонки. Желтый флаг: впереди происшествие. Синий флаг: пропустить более быстрого гонщика. Красный флаг: гонка или сессия остановлена.
(34) (35) Кнопки слева и справа на обратной стороне руля (на рисунке не видны). Включают и выключают DRS — сис тему снижения лобового сопротивления. Понижается уровень прижимной силы автомобиля за счет изменения угла атаки плоскости заднего антикрыла. Активация DRS на прямых ведет к повышению скорости.
Иллюстрации: Эльдар Закиров
Источники:
http://information-technology.ru/sci-pop-articles/27-transport/6184-ustrojstvo-gonochnogo-bolida-formula-1
http://style.rbc.ru/view/hobby/57163af69a79472acdb35e17
http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/7787/
Загрузка...
