Formule 1-motors - alles wat jy oor hulle moet weet
inhoud
Formule 1-motors is die fisiese beliggaming van die jongste vooruitgang in die motorbedryf. Om na die resies te kyk sorg vir die regte dosis opwinding op sigself, maar ware aanhangers weet dat die belangrikste dinge van die baan af gebeur. Innovasie, toetsing, ingenieurswese sukkel om die motor selfs 1 km/h vinniger te maak.
Dit alles beteken dat wedrenne slegs 'n klein deel is van wat Formule 1 is.
En jy? Het jy al ooit gewonder hoe ’n Formule 1-motor gebou word? Wat is sy kenmerke en hoekom bereik dit so 'n geweldige spoed? Indien wel, dan het jy op die regte plek gekom.
U sal alles uit die artikel leer.
Formule 1-motor - basiese strukturele elemente
Formule 1 is gebou rondom 'n paar sleutelelemente. Kom ons kyk na elkeen afsonderlik.
Monocoque en onderstel
Die ontwerpers van die motor pas al die elemente by sy hoofdeel – die onderstel waarvan die sentrale element die sogenaamde monocoque is.As ’n Formule 1-motor ’n hart gehad het, sou dit hier gewees het.
Die monocoque weeg ongeveer 35 kg en voer een van die belangrikste take uit – om die gesondheid en lewe van die bestuurder te beskerm. Daarom wend die ontwerpers alles aan om selfs kritieke botsings te weerstaan.
Ook in hierdie area van die motor is daar 'n brandstoftenk en 'n battery.
Die monocoque is egter om 'n ander rede die kern van die motor. Dit is daar waar die ontwerpers die basiese elemente van die motor saamstel, soos:
- dryfeenheid,
- ratkaste,
- standaard maal sones,
- voorvering).
Kom ons gaan nou oor na die hoofvrae: waaruit bestaan 'n monocoque? Hoe werk dit?
Die basis is 'n aluminium raam, d.w.s. gaas, in vorm min verskil van die heuningkoek. Ontwerpers bedek dan hierdie raam met ten minste 60 lae buigsame koolstofvesel.
Dit is net die begin van die werk, want dan gaan die monocoque deur laminering (600 keer!), Lugsuiging in 'n vakuum (30 keer) en finale uitharding in 'n spesiale oond - outoklaaf (10 keer).
Daarbenewens gee ontwerpers groot aandag aan die laterale kreukelsones. Op hierdie plekke is die Formule 1-motor veral kwesbaar vir botsings en verskeie ongelukke, en vereis dus bykomende beskerming. Dit is steeds op monocoque-vlak en beskik oor 'n ekstra 6 mm-laag koolstofvesel en nylon.
Die tweede materiaal kan ook in lyfwapens gevind word. Dit het kinetiese kragabsorpsie-eienskappe, so dit is ook wonderlik vir Formule 1. Dit kom ook elders in die motor voor (byvoorbeeld in die kopstut wat die bestuurder se kop beskerm).
paneelbord
Net soos die monocoque die middelpunt van die hele motor is, is die kajuit die middelpunt van die monocoque. Dit is natuurlik ook die plek vanwaar die bestuurder die voertuig bestuur. Daarom is daar drie dinge in die kajuit:
- leunstoel,
- stuurwiel,
- pedale.
Nog 'n belangrike kenmerk van hierdie element is digtheid. Aan die bokant is die kajuit 52 cm breed – net genoeg om onder die bestuurder se arms in te pas. Hoe laer dit egter is, hoe smaller is dit. Op beenhoogte is die stuurkajuit net 32 cm breed.
Hoekom so 'n projek?
Om twee baie belangrike redes. Eerstens bied die beknopte kajuit die bestuurder baie meer veiligheid en beskerming teen oorladings. Tweedens maak dit die motor meer aërodinamies en versprei gewig beter.
Ten slotte moet bygevoeg word dat die F1-motor feitlik geneig is om te stuur. Die bestuurder sit op 'n helling met die voete hoër as die heupe.
Stuurwiel
As jy voel dat die stuurwiel van Formule 1 nie veel verskil van die stuurwiel van ’n standaardmotor nie, is jy verkeerd. Dit gaan nie net oor die vorm nie, maar ook oor die funksieknoppies en ander belangrike dinge.
Eerstens, ontwerpers skep 'n stuurwiel individueel vir 'n spesifieke bestuurder. Hulle neem 'n gooi van sy gebalde hande, en dan op hierdie basis en met inagneming van die voorstelle van die tydrenbestuurder, berei hulle die finale produk voor.
In voorkoms lyk die stuurwiel van 'n motor soos 'n ietwat vereenvoudigde weergawe van 'n vliegtuig se paneelbord. Dit is omdat dit baie knoppies en knoppe het wat die bestuurder gebruik om verskeie funksies van die motor te beheer. Daarbenewens is daar in sy sentrale deel 'n LED-skerm, en aan die kante is daar handvatsels, wat natuurlik nie kan ontbreek nie.
Interessant genoeg is die agterkant van die stuurwiel ook funksioneel. Die koppelaar- en paddle shifters word die meeste hier geplaas, maar sommige bestuurders gebruik ook hierdie spasie vir bykomende funksieknoppies.
stralekrans
Dit is 'n relatief nuwe uitvinding in Formule 1 aangesien dit eers in 2018 verskyn het. Wat? Die Halo-stelsel is verantwoordelik vir die beskerming van die bestuurder se kop in 'n ongeluk. Dit weeg ongeveer 7 kg en bestaan uit twee dele:
- ’n titaniumraam wat die ruiter se kop omring;
- 'n bykomende detail wat die hele struktuur ondersteun.
Alhoewel die beskrywing nie indrukwekkend is nie, is Halo eintlik uiters betroubaar. Dit kan druk tot 12 ton weerstaan. Ter illustrasie, dit is dieselfde gewig vir een en 'n halwe busse (afhangende van die tipe).
Formule 1-motors - bestuurselemente
Jy ken reeds die basiese boustene van 'n motor. Nou is dit tyd om die onderwerp van werkende komponente te verken, naamlik:
- hangertjies,
- bande
- remme.
Kom ons kyk na elkeen afsonderlik.
Opskortingsbeugel
In ’n Formule 1-motor is die veringvereistes effens anders as dié van motors op gewone paaie. Eerstens is dit nie ontwerp om rygerief te bied nie. In plaas daarvan is dit veronderstel om te doen:
- die motor was voorspelbaar
- die werk van die bande was gepas,
- aerodinamika was op die hoogste vlak (ons sal later in die artikel oor aerodinamika praat).
Boonop is duursaamheid 'n belangrike kenmerk van die F1-vering. Dit is te wyte aan die feit dat hulle tydens die beweging blootgestel word aan groot kragte wat hulle moet oorkom.
Daar is drie hooftipes suspensiekomponente:
- intern (insluitend vere, skokbrekers, stabiliseerders);
- ekstern (insluitend asse, laers, wielstutte);
- aërodinamies (tuimelarms en stuurrat) - hulle verskil effens van die voriges, want benewens die meganiese funksie skep hulle druk.
Basies word twee materiale gebruik om die suspensie te vervaardig: metaal vir die interne komponente en koolstofvesel vir die eksterne komponente. Op hierdie manier verhoog ontwerpers die duursaamheid van alles.
Skorsing in F1 is nogal 'n moeilike onderwerp, want weens die hoë risiko van breek moet dit aan streng FIA-standaarde voldoen. Ons sal egter nie hier in detail oor hulle stilstaan nie.
Шины
Ons het by een van die eenvoudigste probleme in Formule 1-renne uitgekom – bande. Dit is 'n redelik breë onderwerp, al fokus ons net op die belangrikste sake.
Neem byvoorbeeld die 2020-seisoen. Die organiseerders het 5 soorte bande vir droë en 2 vir nat bane gehad. Wat is die verskil? Wel, droëbaanbande het geen loopvlak nie (hul ander naam is slicks). Afhangende van die mengsel, etiketteer die vervaardiger hulle met simbole van C1 (hardste) tot C5 (sagste).
Later sal die amptelike bandverskaffer Pirelli 5 tipes kies uit die beskikbare poel van 3 verbindings, wat gedurende die wedren vir die spanne beskikbaar sal wees. Merk hulle met die volgende kleure:
- rooi (sag),
- geel (medium),
- wit (hard).
Dit is bekend uit fisika dat hoe sagter die mengsel, hoe beter is die adhesie. Dit is veral belangrik wanneer jy draai, want dit laat die bestuurder vinniger beweeg. Aan die ander kant is die voordeel van 'n stywer band duursaamheid, wat beteken dat die motor nie so vinnig in die boks hoef af te gaan nie.
Wanneer dit by nat bande kom, verskil die twee tipes bande wat beskikbaar is hoofsaaklik in hul dreineringvermoë. Hulle het kleure:
- groen (met ligte reën) - verbruik tot 30 l / s teen 300 km / h;
- blou (vir swaar reën) – verbruik tot 65 l/s teen 300 km/h.
Daar is ook sekere vereistes vir die gebruik van bande. As ’n jaer byvoorbeeld na die derde kwalifiserende rondte (Q3) deurdring, moet hy op die bande met die beste tyd in die vorige rondte (Q2) wegspring. Nog 'n vereiste is dat elke span ten minste 2 bandverbindings per wedren moet gebruik.
Hierdie voorwaardes geld egter net vir droëbaanbande. Hulle werk nie as dit reën nie.
Remme
Teen yslike spoed word remstelsels met die regte hoeveelheid krag ook vereis. Hoe groot is dit? Soveel so dat die druk van die rempedaal oorladings van tot 5G veroorsaak.
Boonop gebruik die motors koolstofremskywe, wat nog 'n verskil van tradisionele motors is. Skywe gemaak van hierdie materiaal is baie minder duursaam (genoeg vir sowat 800 km), maar ook ligter (gewig sowat 1,2 kg).
Hul bykomende, maar nie minder belangrike kenmerk nie is 1400 ventilasiegate, wat nodig is omdat hulle kritieke temperature verwyder. As hulle deur die wiele gerem word, kan hulle tot 1000 ° C bereik.
Formule 1 - enjin en sy eienskappe
Dit is tyd vir dit waarvoor die tiere die meeste hou, die Formule 1-enjin. Kom ons kyk waaruit dit bestaan en hoe dit werk.
Wel, vir etlike jare word motors nou deur 6-liter V1,6 hibriede turbo-aangejaagde enjins aangedryf. Hulle bestaan uit verskeie hoofdele:
- binnebrandenjin,
- twee elektriese motors (MGU-K en MGU-X),
- turbo-aanjaers,
- battery.
Hoeveel perde het Formule 1?
Enjinverplasing is klein, maar moenie jou daardeur mislei nie. Die aandrywing bereik 'n krag van ongeveer 1000 pk. Die turbo-aangejaagde verbrandingsenjin lewer 700 pk, met 'n bykomende 300 pk. gegenereer deur twee elektriese stelsels.
Dit alles is net agter die monocoque geleë en is, benewens die ooglopende rol van die dryfkrag, ook 'n konstruktiewe deel. In die sin dat meganika die agtervering, wiele en ratkas aan die enjin heg.
Die laaste belangrike element waarsonder die krageenheid nie kon klaarkom nie, is verkoelers. Daar is drie van hulle in die motor: twee grotes aan die kante en een kleiner een direk agter die bestuurder.
verbranding
Terwyl die grootte van 'n Formule 1-enjin onopvallend is, is brandstofverbruik heeltemal 'n ander saak. Motors brand deesdae sowat 40 l/100 km. Vir die leek lyk hierdie syfer groot, maar in vergelyking met historiese resultate is dit redelik beskeie. Die eerste Formule 1-motors het selfs 190 l / 100 km verbruik!
Die afname in hierdie skandelike resultaat is deels te wyte aan die ontwikkeling van tegnologie, en deels weens beperkings.
FIA-reëls bepaal dat 'n F1-motor 'n maksimum van 145 liter brandstof in een wedren kan verbruik. ’n Bykomende nuuskierigheid is die feit dat elke motor vanaf 2020 twee vloeimeters sal hê wat die hoeveelheid brandstof monitor.
Ferrari het gedeeltelik bygedra. Die span se Formule 1 het glo grys areas gebruik en sodoende die beperkings omseil.
Ten slotte sal ons die brandstoftenk noem, want dit verskil van die standaard een. Watter? Eerstens, die materiaal. Die vervaardiger maak die tenk asof hy dit vir die militêre industrie doen. Dit is nog 'n veiligheidsfaktor aangesien lekkasies tot 'n minimum beperk word.
ratkas
Die ry-onderwerp is nou verwant aan die ratkas. Sy tegnologie het verander in dieselfde tyd dat F1 hibriede enjins begin gebruik het.
Wat is tipies vir hom?
Dit is 'n 8-spoed, semi-outomatiese en opeenvolgende. Daarbenewens het dit die hoogste vlak van ontwikkeling ter wêreld. Die bestuurder verander ratte in millisekondes! Ter vergelyking neem dieselfde operasie ten minste 'n paar sekondes vir die vinnigste gewone motoreienaars.
As jy by die onderwerp is, het jy seker al die gesegde gehoor dat daar geen trurat in motors is nie. Dit is waar?
Nie.
Elke F1-aandrywing het 'n trurat. Boonop word sy teenwoordigheid vereis in ooreenstemming met FIA-reëls.
Formule 1 - g-kragte en aërodinamika
Ons het reeds remoorladings genoem, maar ons sal daarna terugkom soos die onderwerp van aërodinamika ontwikkel.
Die hoofvraag, wat van die begin af die situasie 'n bietjie sal ophelder, is die beginsel van motorsamestelling. Wel, die hele struktuur werk soos 'n omgekeerde vliegtuigvlerk. In die sin dat in plaas daarvan om die motor op te lig, skep al die boustene downforce. Daarbenewens verminder hulle natuurlik lugweerstand tydens beweging.
Downforce is ’n baie belangrike parameter in wedrenne omdat dit die sogenaamde aërodinamiese traksie verskaf, wat draaie makliker maak. Hoe groter dit is, hoe vinniger sal die bestuurder die draai verbysteek.
En wanneer neem die aërodinamiese stoot toe? Wanneer die spoed toeneem.
In die praktyk, as jy op die petrol ry, sal dit vir jou makliker wees om om die draai te gaan as wanneer jy versigtig was en versneld. Dit lyk teenintuïtief, maar in die meeste gevalle is dit so. By maksimum spoed bereik die afwaartse krag 2,5 ton, wat die risiko van gly en ander verrassings tydens draaie aansienlik verminder.
Aan die ander kant het die aërodinamika van die motor 'n nadeel - individuele elemente skep weerstand, wat stadiger word (veral op reguit dele van die baan).
Sleutel aërodinamiese ontwerpelemente
Terwyl die ontwerpers hard werk om die hele F1-motor in lyn te hou met basiese aerodinamika, bestaan sommige ontwerpelemente net om afwaartse krag te skep. Dit gaan oor:
- voorvlerk - dit is die eerste in kontak met die lugvloei, so die belangrikste ding. Die hele konsep begin by hom, want hy organiseer en versprei alle weerstand onder die res van die masjien;
- sy-elemente - hulle doen die hardste werk, want hulle versamel en organiseer chaotiese lug vanaf die voorwiele. Hulle stuur dit dan na die verkoelingsinlate en agter in die motor;
- Agtervlerk - Versamel lugstrale van vroeëre elemente en gebruik dit om afwaartse krag op die agteras te skep. Boonop verminder dit (danksy die DRS-stelsel) sleepweerstand op reguit dele;
- vloer en diffuser - so ontwerp dat dit druk skep met behulp van lug wat onder die motor vloei.
Ontwikkeling van tegniese denke en oorlading
Toenemend verbeterde aerodinamika verhoog nie net voertuigverrigting nie, maar ook bestuurderstres. Jy hoef nie 'n kenner in fisika te wees om te weet hoe vinniger 'n motor in 'n draai draai, hoe groter is die krag wat daarop inwerk nie.
Dit is dieselfde met die persoon wat in die kar sit.
Op die spore met die steilste draaie bereik die G-kragte 6G. Is dit baie? Stel jou voor as iemand met 'n krag van 50 kg op jou kop druk, en jou nekspiere moet dit hanteer. Dit is waarmee renjaers gekonfronteer word.
Soos u kan sien, kan oorlading nie ligtelik opgeneem word nie.
Kom veranderinge?
Daar is baie tekens dat 'n omwenteling in motorlugdinamika in die komende jare gaan plaasvind. Vanaf 2022 sal nuwe tegnologie op F1-bane verskyn deur die effek van suiging in plaas van druk te gebruik. As dit werk, is die verbeterde lugdinamiese ontwerp nie meer nodig nie en sal die voertuie se voorkoms dramaties verander.
Maar sal dit werklik so wees? Tyd sal wys.
Hoeveel weeg Formule 1?
Jy ken reeds al die belangrikste dele van 'n motor en jy wil waarskynlik weet hoeveel hulle saam weeg. Volgens die jongste regulasies is die minimum toegelate voertuiggewig 752 kg (insluitend die bestuurder).
Formule 1 - tegniese data, dit wil sê opsomming
Watter beter manier om 'n F1-motorartikel op te som as 'n seleksie van die belangrikste tegniese data? Op die ou end maak hulle dit duidelik waartoe die masjien in staat is.
Hier is alles wat jy moet weet oor 'n F1-motor:
- enjin - turbo-aangejaagde V6 baster;
- kapasiteit - 1,6 l;
- enjinkrag - ongeveer. 1000 pk;
- versnelling tot 100 km / h - ongeveer 1,7 s;
- maksimum spoed - dit hang af.
Hoekom “hang dit van die omstandighede af”?
Want in die geval van die laaste parameter het ons twee resultate, wat behaal is deur Formule 1. Die maksimum spoed in die eerste was 378 km / h. Hierdie rekord is in 2016 op 'n reguit lyn deur Valtteri Bottas opgestel.
Daar was egter ook 'n ander toets waarin die motor, bestuur deur van der Merwe, die 400 km/h-grens verbreek het, ongelukkig is die rekord nie erken nie aangesien dit nie in twee uitdunne (windop en windop) behaal is nie.
Ons som die artikel op ten koste van die motor, want dit is ook 'n interessante nuuskierigheid. Die wonderwerk van die moderne motorbedryf (in terme van individuele onderdele) kos net meer as $ 13 miljoen. Hou egter in gedagte dat dit die prys is, uitgesluit die koste van die ontwikkeling van tegnologie, en innovasie is die meeste werd.
Die bedrag wat aan navorsing bestee word, beloop baie miljarde dollars.
Ervaar Formule 1-motors op jou eie
Wil jy ervaar hoe dit is om agter die stuur van 'n motor te sit en sy krag te voel? Nou kan jy dit doen!
Kyk na ons aanbod wat jou sal toelaat om 'n F1-bestuurder te word:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
