Тюнинг ВАЗ → Основные принципы устройства болидов Формулы 1

9.1Карбон
9.2 Углеволокно.

Это композитный материал. Основу составляют нити из углерода, которые сами по себе имеют фантастические параметры: модуль Юнга, как у стали, плотность 1600 кг/м**3 (меньше алюминия). Однако сделать из них жесткую конструкцию задача непростая - нити работают только на растяжение.
Поэтому из карбона необходимо делать карбоновое волокно. Карбоновое волокно - это переплетенные нити карбона и резины (см. рис. слева). В каждом слое нити ориентированы под своим углом. Скрепляется вся эта конструкция эпоксидными смолами, что, естественно, дает более скромные итоговые показатели всей конструкции.

Карбон - чемпион по весу. Он на 40% легче стали и на 20% - алюминия. А что касается того, что карбон - самый жесткий материал, но можно смело утверждать, что большинство конструкций, выполненных из карбона, мягче алюминиевых. Так же карбон не коррозирует. Идея использования карбона в F1 принадлежит John'у Barnard'у.

9.2 Углеволокно.
В начале шестидесятых, Колин Чепмен, главный конструктор Lotus, предложил использовать монокок в Формуле 1, расположив вокруг него тонкие пластины. Новая технология увеличивала жесткость шасси. Позже, в семидесятых, для конструкций широко использовался алюминий, но из-за пористой структуры он не был достаточно прочным для прижимной силы антикрыльев. Джон Бернард, инженер McLaren, исследовал и впервые сделал шасси из углеволокна. Занялась его производством американская компания "Hercules Aerospace", так как McLaren не имел ни материалов, ни знаний для этого. В 1981 году пилоты McLaren доказали безопасность и преимущества новой конструкции. Джон Ватсон финишировал два раза вторым и один раз первым в этом сезоне. Андреа де Чезарис продемонстрировал прочность монокока обилием аварий за сезон.
Углеволокно - неизотропный материал. Это означает, что все волокна направлены в одном направлении. И если это будет не так, то свойства материала изменятся. Для примера, древесина также неизотропна.
Прочность на растяжение Плотность Удельная прочность
Углеволокно 3.50 1.75 2
Сталь 1.30 7.9 0.17
В основном, углеволокно изготавливается из полимера PAN, ниже рассмотрен именно этот тип производства. После Sohio-процесса, получается акрилонитрил, который трансформируется в полиакрилонитрил после полимеризации.
Как только этот полимер получен можно приступать к производству углеволокна. Первый этап производства заключается в вытягивании полимера так, чтобы он, в конечном счете, стал параллелен оси волокна. Как только это сделано, полимер окисляется на воздухе при температуре 200-300 С, что позволяет удалить водород и добавить кислород в молекулу и сформировать основу гексагональной структуры, показанную выше.
Белый цепной полимер превращается в черный кольцевой полимер в результате карбонизации. Она включает в себя нагрев полимера до 2500 С обогащенной азотом среде, таким путем удаляются примеси до тех пор пока полимер не станет содержать 92-100% углерода, в зависимости от качества необходимых волокон. Завершающий этап производства углеволокна включает в себя переплетение волокон в пластины и добавление эпоксидной смолы. В результате получаются листы черного углеволокна, которые могут быть использованы в изготовлении различной продукции.
Команды Формулы 1 используют углеволокно, предварительно пропитанное эпоксидной смолой, и алюминиевые пористые прослойки, которые вставляются между двумя слоями углеволокна.
свернуть ветку

Шасси - первая изготавливающаяся часть автомобиля, которая требует для этого большого количества времени. Шасси обычно включает в себя приблизительно восемь частей (панелей). Первый этап производственного процесса - это изготовление твердотельной модели, из которой делают литейную форму для панели. Литейная форма конструируется путем наложения 10-ти слоев, предварительно пропитанного резиной, углеволокна сверху каждой модели. Изготовление литейной формы содержит в себе различные этапы, включая вакуумную обработку, нагревательный процесс. Затем литейная форма должна быть тщательным образом очищена и приготовлена к использованию.
Следующим этапом современного изготовления деталей машин является изготовление листов, предварительно порезанного и пропитанного, углеволокна, которое затем укладывается в литейные формы. Таким образом, чтобы ориентация углеволоконных листов в определенных направлениях соответствовала достижению желанной прочности. Всего 5 слоев уложенного углеволокна формируют внешнюю оболочку шасси (чтобы достигнуть толщины в 1 мм нужно всего уложить 3-4 слоя углеволокна).
Следующий этап - это вулканизация углеволокна в автоклаве. Здесь углеволокно подвергают воздействию нескольких циклов перепадов температуры и давления, в соответствии со спецификой необходимых материалов и компонентов которые необходимо произвести. Во время этой обработки резина, внедренная в углеволокно, испаряется в окружающие волокна и активизируется, таким образом, осуществляется вулканизация углеволокна. Как только внешняя оболочка была вулканизирована и охлаждена, пористые прослойки алюминия закрепляются на внешней оболочке с помощью листов резины, чтобы обеспечить надежное сцепление материалов вместе. Затем шасси вновь возвращается в автоклав для вулканизации. После охлаждения, еще один слой, содержащий некоторое количество пропитанного углеволокна, накладывается сверху полученной оболочки и окончательно обрабатывается в автоклаве.
Когда панель изготовлена, ее отсылают в оценочный отдел, и после одобрения она может быть использована в гонках.
свернуть ветку

12.1 Шлем
Шлем в F1 в основном для безопасности, а не для индивидуальности пилота. Их делают из специального легкого прочного материала, и они проходят тесты на прочность, так же как и сами болиды. Каждый шлем стоит около 1500, уже раскрашенный и со встроенным радио. Проблема создания шлема заключается в том, что он должен быть в одно и тоже время очень прочным и, главным образом, легким, т.к. при поворотах (да и при любых нагрузках) тяжелый шлем будет сильно давить на шею. Как правило, шлем весит 1.25 кг и выполнен из стекловолокна. Обивка внутри шлема сделана из полистирола с подкладкой из номекса. "Стекло" (или, если хотите, маска) на шлеме предназначено для препятствия попадания посторонних предметов в шлем. Толщина такого "стекла" примерно 3мм. Также возможно вы замечали, что из левой стороны шлема идет трубочка, она предназначена для того, что бы пилот мог пить во время езды. При нажатии определенной кнопки, вода подается в шлем и пилот может позволить себе утолить жажду.
Более того, шлем может быть сконструирован таким образом, что он увеличивает поток воздуха, направляющегося в воздухозаборник над головой пилота, что, в свою очередь, может увеличивать мощность двигателя и, в результате, скорость движения.
Помимо прочего, говоря об особенностях шлема, нужно самое серьезное внимание уделять и комфорту пилота. Голова пилота находится в непосредственной близости от двигателя, поэтому шлем должен защитить от сильного шума во время гонки и обеспечить, тем самым, возможность максимальной концентрации пилота.

12.2 Ремни безопасности

Это, безусловно, важнейший элемент обеспечения безопасности пилота. Ремни безопасности с 6 точками крепления на протяжении всей гонки удерживают пилота на его месте. Они защищают его от выпадения из машины при перевороте, а также от повреждений, которые могли бы произойти от огромных перегрузок, возникающих при торможении.

12.3 Комбинезон и огнезащитный костюм

Костюм делается из 3-4 слоев термостойкого волокна (ароматического полиамида) и является огненепроницаемым. Он дает пилоту максимум 30 сек. что бы тот вышел из зоны огня. Ботинки и перчатки тоже выполнены из этого материала. На перчатках в районе ладони нашит слой замши, или кожи, для удобного управления рулем. Ботинки же имеют тонкий мягкий слой резины на подошве, для лучшего ощущения педалей. Вся экипировка проходит тесты в FIA. Одежда пилота должна выдерживать температуру в 800 С по крайней мере в течение 12 секунд. Шлем гонщика должен выдерживать температуру в 790 С в течение 11 секунд, а так же нагрузки в 300 g, в том числе при столкновении с острыми предметами. И наконец, стекло шлема не должно быть повреждено предметами, летящие со скоростью 500 км/час.
свернуть ветку

ECU так же контролирует сцепление, дифференциал и коробку передач. Водитель использует сцепление только для того, чтобы тронуться с места. При этом педаль сцепления отсутствует и контроль осуществляется с помощью подрульного переключателя. А все остальное время эту заботy берет на себя компьютер. В 2000 году FIA ввела устройство которое не дает двигателю заглохнуть при аварии или заносе, чтоб предотвратить остановки посреди трассы. ECU отвечает за переключение передач в коробке. Это происходит быстрее чем за 100 миллисекунд ,что позволяет водителю не снимать ногу с газа при повышениях передачи, а также синхронизировать скорость двигателя и коробки передач, предотвращая дерганье машины. Современные болиды Формулы 1 имеют электронный дифференциал, который наблюдает и контролирует пропорциональное распределение крутящего момента между задними колесами на входе и выходе из поворота. Это обычно настраивается под различные стили пилотажа, для контроля над задней частью машины в каждой точке поворота

Каждый аспект автомобиля, такой как: скорость, тормоз, температура двигателя, движение подвески, дорожный просвет, движение педалей, ускорение - измеряются и контролируются из боксов пока машина на трассе. Команды обычно привозят около 30 килограмм компьютерного оборудования на каждый Гран При лишь затем, чтобы помочь гонщикам и инженерам найти нужные настройки, отследить и избавиться от любых неполадок с машиной. Автомобиль Формулы 1 имеет два типа телеметрии: первый - микроволновый пакетный сигнал, который посылается инженерам каждый раз, когда машина проходит мимо боксов. Сигнал имеет размер около 4 мегабайт, дающей инженерам важнейшую информацию обо всем происходящем с болидом. Остальные 40 мегабайт будут скачаны по возвращению машины в боксы, так что ни одна мелочь не сможет утаиться от внимания механиков. Информация загружается в ноутбук, подключенный к машине через гнездо, обычно располагающееся в боковой панели или около горловины топливного бака.

Второй тип - это система, работающая в реальном времени, которая постоянно передает меньшее количество информации, такой как: положение на трассе и простые показания датчиков.

Сигналы посылаются в боксы через маленькую антенну, расположенную на автомобиле, обычно на боковой панели, которая ближе всего к боксам. Некоторые команды устанавливают антенну в боковое зеркало чтобы не было лишних торчащих предметов. Когда болид возвращается в боксы, поверх зеркала одевается маленькая коробочка, для предотвращения повреждений, которые могут получить находящиеся рядом люди от радиации, излучаемой передатчиком. Эти данные телеметрии крайне важны для инженеров в течение гонки и практики. Огромный банк компьютеров в гараже обработает данные, посланные болидами во время их нахождения на трассе, и от этой сложной информации, члены команды могут быстро сказать, работает ли автомобиль в нужном режиме или существуют какие-либо неполадки. Например, в течение гонки, параметры, такие как: температура двигателя и давление в гидравлике - тщательно изучаются от круга к кругу, чтобы иметь возможность заранее предсказать какие-либо неполадки с машиной. Если хотя бы одно из показаний становится отличным от нормального операционного режима, инженеры могут сказать водителю использовать меньше оборотов или пилотировать менее агрессивно для предотвращения неполадок.

Команды используют программное обеспечение, полученное от своих технических партнеров (Hewlett Packard, Compaq, TAG Electronics) для проецирования всей полученной информации на мониторы, которую бы легко могли понять инженеры. В McLaren сделали шаг вперед, в отличии от большинства разработав свою собственную систему ATLAS (Advanced Telemetry Linked Acquisition System - Передовая Телеметрически Связанная Система Сбора данных). ATLAS рисует графы каждого элемента автомобиля в режиме реального времени на всех участках трассы. И хотя большинство передовых команд имеет системы, подобные ATLAS, полагается, что система McLaren - одна из передовых в Формуле 1.
свернуть ветку

10. Электроника

В процессе гонок болид иногда встречается с проблемами, связанными с электроникой. Многие любители F1 даже не подозревают о том, насколько важную роль она играет. Электроника главным образом связана с тормозами, двигателем и коробкой передач. Таким образом, в болиде F1 используется примерно километр проводов, сотни сенсоров и приводов.

Каждой характеристикой и состоянием болида, чем бы то ни было: скоростью, тормозами, температурой двигателя, движением подвески, движением педалей, перегрузкой, в общем, абсолютно всем, управляют инженеры, находящиеся в боксах. Каждый раз, когда болид пересекает стартово-финишную линию, по крайней мере 20Mb информации поступает на компьютер инженеров, чтобы те могли следить за общим состоянием автомобиля в течение всей гонки. Эта информация является жизненно необходимой, т.к. в случае поломки, которую сам пилот может сразу не почувствовать, он будет зазван в боксы. К примеру, в 1996 году в Австрии Жак Вильнев лидировал, собираясь уже заполучить первую победу. Однако инженеры при помощи телеметрии обнаружили проблему, масляная трубка была повреждена, и постепенно масло вытекало из двигателя. Соответственно ему было приказано сбросить скорость, в итоге он приехал только вторым, но если бы он не сбросил обороты, то, как говорили впоследствии, он бы не доехал вовсе. Также вся эта информация, поступающая инженерам, помогает конструкторам находить новые решения, или же дает понять что стоит переделать.

Современные двигатели F1 достигают 750bhp (лошадиных сил) преимущественно благодаря системе "мэппинга" (mapping), которая управляет множеством систем внутри двигателя таким образом, что они работают на максимуме на любом участке трассы. Мэппинг двигателя может быть полностью изменен в зависимости от трассы, на которой проводится данная гонка и в зависимости ее особенностей. Например, в Монако система контроля двигателя помогает пилоту в работе с педалью газа; в первую половину хода педаль очень чувствительна, а затем уже менее. Это означает, что пилот располагает возможностью облегченного и правильного прохода извилистых поворотов. На трассах же как Хоккенхайм, пилоту гораздо важнее резко развить скорость при выходе из шиканы, а не постепенно доводить до максимальной скорости. Таким образом, установки будут таковы, что малейшее нажатие педали газа резко отразится на оборотах двигателя. Также возможен и контроль за незапланированной "работой с педалью газа". Когда, к примеру, болид заезжает на бордюр (да и вообще, имеется ввиду любая неровность) и от тряски нога пилота невольно смещается (не сильно конечно), то система контроля двигателем, при определенных настройках, проигнорирует это движение педали и соответственно не изменит скорости. Все это благодаря тому, что между педалью газа и двигателем нет непосредственного контакта. Позиция педали газа контролируется сенсором, данные с которого передаются в ECU, а уже тот направляет их двигателю. ECU намного больше, чем устройство, делающее педаль газа более или менее чувствительной. ECU контролирует положение заслонки, впрыск и множество других факторов, чтобы получить максимальный крутящий момент. Также ECU следит за различными параметрами двигателя, такими как RPM (число оборотов в минуту), и распределениями крутящего момента с двигателя. Это значит, что в современных болидах Формулы 1 педаль газа является регулятором крутящего момента, а не простым контролером топлива. Двигатели Формулы 1 предназначены для работы в диапазоне 15000 – 20000 оборотов в минуту, и электроника, отвечающая за контроль и наблюдение за параметрами его работы, играет решающую роль в поддержании двигателя в данном диапазоне. В этом рабочем диапазоне, крутящий момент практически постоянный и выход из диапазона приведет к значительному спаду мощности, пока двигатель снова не раскрутится до нужных оборотов, что вызовет моментальный прирост мощности и, как правило, приведет к пробуксовке колес.
свернуть ветку

Одним из наиболее важных факторов является гарантия защиты пилота и снаряжения от огня. Чтобы обеспечить это, не считаются ни с какими затратами. Разноцветные комбинезоны пилотов изготавливаются из легкого волокна Nomex. Nomex схож по строению с кевларом. Не изменяет своих свойств при нагревании до 350 градусов Цельсия и способен выдержать воздействие открытого огня в течение 8 секунд, и пилот не получает каких-либо серьезных ожогов. Волокна из Nomex легко поддаются окраске. Из этого материала вот уже более 30 лет изготавливают гоночные комбинезоны. Впервые Nomex был синтезирован в 1965 г. В Ф1 комбинезоны из Nomex появились в конце 60-х, а еще через несколько лет стали обязательными к применению. Сейчас одежду для пилотов шьют две итальянские компании – OMP и Sparco. В среднем за сезон пилот использует около 20 комбинезонов, еще около полусотни единиц в год нужно для экипировки бригады механиков. Комбинезоны сшиты особым способом, так, что между швами создаются специальные «воздушные подушки», придающие комбинезону более высокую теплопроводность, что является очень важной особенностью комбинезона. На изготовление каждого комбинезона уходит до 4 часов. Общий вес комбинезона, в котором пилоты выходят на старт гонки, составляет всего 1,5 кг. При этом треть от общего веса составляет вес рекламных нашивок.

Кроме этого комбинезона, вся поверхность тела пилота защищена еще одним более тонким костюмом из Nomex, включающим в себя огнезащитное белье, кальсоны, балаклаву (подшлемник). Пилот также надевает обувь из волокна Nomex на твердой подошве, обеспечивающей хороший контакт с педалями, и перчатки из Nomex с замшевыми вставками на ладонях для более удобного захвата руля.

12.4 Система защиты головы и шеи (HANS)

При резком торможении во время аварии пилот подвергается воздействию силы, в 80 раз превосходящей силу тяжести. В такой ситуации вес головы пилота и шлема может за считанные мгновения возрасти с 7 кг до 560 кг. Система HANS обеспечивает амортизацию этого колоссального напряжения, а также защищает голову пилота от ударов о руль и переднюю часть кокпита.

Впервые идея о защитном фиксаторе шеи появилась в 1995 году, после аварии Мика Хаккинена в Аделаиде, когда он ударился головой о руль после того, как его автомобиль потерял управление из-за проколотой покрышки и врезался на огромной скорости в барьер ограждения. Система HANS была первоначально разработана в Университете штата Мичиган (США) Робертом Хаббардом и затем, по поручению FIA, доработана в сотрудничестве с Mercedes-Benz, получив в 1996 году название HANS. На практике система HANS была успешно испытана в США в гонках NASCAR и ChampCar racing, а также в Германии в серии гонок Touring Car Masters (DTM).
свернуть ветку

13.Стоимость обслуживания компонентов болида Формулы 1.

Колесная гайка:
Алюминиевая, Стоимость каждой 110$, на сезон требуется примерно 500 штук.
55 000$

Колесные диски:
На сезон требуется 40 комплектов колесных дисков, каждый их которых стоит 10000$. Передние диски (без шин) весят около 4 кг, задние - 4.5 кг.
400 000$

Дисковые тормоза:
Каждый узел включает в себя: суппорт, диски и колодки. Стоимость такого узла 6000$. В течении сезона требуется 180 таких узлов.
1 050 000$

Рычаги передней подвески:
Изготовлены из титана и углепластика. На сезон требуется 20 комплектов по 100 000$.
2 000 000$

Сиденье пилота:
Выполняется по индивидуальным меркам гонщика из углеволокна. В случаи аварии может быть удалено из кокпита вместе с пилотом.
2000$

Рулевое колесо:
За сезон используется до 8 штук, стоимостью 40 000$ каждое. На рулевом колесе расположены клавиши переключения передач, так же прочие необходимые пилоту системы управления и контроля, кнопки бортовой радиосвязи и другие.
320 000$

Встроенная видеокамера:
Камера вмонтирована в углепластиковый защитный корпус. Все расходы несет администрация Берни Эклстоуна, которой и принадлежит это оборудование.
140 000$

Двигатель:
V-образный, 10-ти цилиндровый, с алюминиевым блоком цилиндров, объемом 3 л. Развивает свыше 19 000 об/м. Средняя мощность около 850 л.с. Пробег не менее 1000 км. до переборки. Стоимость одного двигателя 600 000$.
30 000 000$

Выхлопная система:
Каждый болид снабжается двумя стальными системами выхлопа по 13 000$ на ГП. Замена выхлопной системы разной конфигурации является элементом перенастройки болида. На сезон необходимо 54 комплекта.
700 000$

Заднее антикрыло:
Изготавливается из углеволокна. За сезон расходуется около 30-ти таких узлов. Стоимость каждого 20 000$.
600 000$

Носовой обтекатель:
Носовой обтекатель в сборе с передним антикрылом. Стоимость примерно 19 000$ каждый. За сезон обычно расходуется до 20 комплектов.
380 000$

Шины:
Стоимость одной шины около 800$, на каждую гонку необходимо по 10 комплектов на машину, всего за сезон 720 штук. Проведение тестов увеличивает расход на шины втрое.
1 700 000$

Зеркала заднего вида:
Зеркала изготавливаются из специального отражающего материала повышенной прочности Perspex, монтируются в корпус из углеволокна, поэтому их стоимость относительно мала, на их аэродинамическую доводку тратятся тысячи долларов.
1200$

Радиаторы:
По одному новому комплекту алюминиевых радиаторов устанавливается на каждую гонку. Стоимость каждого 11 000. Всего требуется около 36 комплектов.
400 000$

Коробка передач:
Стоимость одной семискоростной полуавтоматической коробки передач свыше 130 000$. Рассчитана на пробег 6000 км. На сезон хватает 18 коробок. В комплект входит несколько комплектов шестеренок.
2 500 000$

Рычаги задней подвески:
Изготавливаются из титана и углепластика, каждый комплект стоит 120 000$. За сезон расходуется 20 таких комплектов.
2 400 000$

Электроника и электрооборудование:
Все электронные системы болида.
4 000 000$

Топливный бак:
Изготавливается из прорезиненной ткани, подкрепленной кевларом. Имеет объем от 80 до 120 литров.
20 000$

Днище:
Изготавливается из углеволокна, однако технический регламент также требует установки под днищем доски скольжения из прессованной древесины. На каждом ГП используется несколько днищ с разным размещением балласта в них.
30 000$

Монокок:
По номеру монокока идентифицируют автомобиль Ф1, поскольку все остальные узлы и агрегаты на нем съемные и заменяемые. За сезон гонщик меняет в среднем три монокока стоимостью примерно 115 000$ каждый.
350 000$

Итого, за один сезон на обслуживание болида тратится примерно 40 000 000 $
свернуть ветку

Дополнительная информация(шины).

Шины в Формуле1 наполняют азотом. Азот в качестве газа-наполнителя был выбран потому, что его в воздухе около семидесяти процентов, плюс ко всему прочему он имеет ряд очень полезных качеств. Азот обладает небольшим температурным расширением (коэффициент расширения азота ниже коэффициента расширения кислорода в 7 - 8 раз). То есть, давление в шине, наполненной азотом, будет меньше изменяться в зависимости от температуры, а во время движения в шине выделяется довольно большое количество тепла. Чем выше скорость, жестче и нагруженней режим эксплуатации, тем больше тепла будет выделяться, следовательно, давление внутри шины будет расти. Поэтому на шинах, накачанных азотом, поведение болида будет более стабильным, нежели на шинах с обычным воздухом внутри.

Преимущества заправки шин азотом по сравнению с заправкой воздухом:

- Повышение плавности и мягкости прохождения неровностей дорожного покрытия

- Улучшение амортизации колес и снижение нагрузки на подвеску болида
- Улучшение управляемости болида

- Улучшение устойчивости при прохождении быстрых поворотов
- Улучшение сцепления с дорожным покрытием и уменьшение тормозного пути

- Уменьшение пробуксовки колес

- Уменьшение вибрации от контакта шины с дорожным покрытием

- Значительное уменьшение колебания давления в шинах не зависимо от скорости движения болида, его массы и температуры окружающей среды

- Повышение работоспособности колес при повышенных нагрузках и температурах

- Уменьшение износа шин и обеспечение его равномерности

Процесс накачки происходит приблизительно следующим образом:
накачки осуществляется с помощью специальных устройств – азотных генераторов, стационарных устройств для преобразования воздушной смеси. Воздух проходит несколько степеней обработки: в рабочую систему закачивается не менее 8 атмосфер сжатого воздуха, затем производится многоуровневая фильтрация( воздух обезжиривается, очищается от влаги, примесей масел, ароматических гидрокарбонов), затем идет перекачка очищенного воздуха через специальные мембраны для отделения молекул азота-N2.
После полного цикла обработки на выходе получается азот чистотой более 95%.

Примечание:
После монтажа шину накачивают до 5 бар — чтобы обеспечить герметичность посадки на диск. Но затем снижают давление до 1,4 бар — и в таком виде передают колеса командам. А уж в боксах команд давление в шинах изменяют по своему усмотрению. Любопытно, что давление в шинах нередко становится яблоком раздора между шинниками и командами: шинники запрещают опускать давление ниже определенной величины, опасаясь чрезмерного износа шин и самопроизвольной «разбортировки» (как правило, это 0,8 бар), а гонщики, во имя улучшения сцепления, были бы не прочь это сделать.
свернуть ветку

Пара слов о крышке топливного бака в Формуле 1.

Не существует простых частей в болиде Формулы 1. Даже те компоненты, которые, как нам кажется, с виду очень просты и прямолинейны, имеют свою историю. И откидная топливная крышка - прекрасный пример.

Изображение

Точно так же как на дорожном автомобиле, эта маленькая часть кузова болида закрывает и защищает клапан заправки топливом, когда он не используется. С 1998 – когда откидная топливная крышка была введена после череды пожаров при заправке топливом – до прошлого сезона, эта крышка поднималась прямо.

Это существовало до тех пор, пока дизайнеры команды МакЛарен не создали пару аэродинамических 'рожков' для MP4-20. И вот тогда, топливная откидная крышка должна была обе подняться и повернуться, для того чтобы не мешать этой дополнительной аэродинамической части. "Это был хороший вызов", заметил инженер Фил Маккерет, работая над дизайном новой версии болида.

Есть две части в системе открывания топливной крышки: углеродистое волокно самой крышки и гидравлический привод, который заставляет ее двигаться. Решение, которое Маккерет и его команда развивали, состояло в том, чтобы добавить к традиционному приводу – который был относительно простым линейным гидравлическим устройством – винтовой последователь.

Изображение

"Линейный гидравлический привод очень прост и перемещается в одном направлении", объясняет Маккерет. ”Но нам нужно было, чтобы он и поднялся, и повернулся, поэтому мы спроектировали винтовой последователь, который используется, чтобы передать некоторую часть линейного движения в движение вращения”. Это была совсем не простая задача в то время.

"Последователь - цилиндрический компонент с винтовой прорезью и шпилькой, которая двигается в прорези", добавляет он. "Как только компонент движется по оси винта, шпилька вынуждает его вращаться." Топливная откидная крышка сделана из легкого двойного углеродистого волокна. Она приковывается к алюминиевой скобке, которая присоединяется к приводу, который в свою очередь прикручен к болиду.

К счастью, всю работу по открытию/закрытию крышки проделывает привод, таким образом водитель и команда механиков на питлейн не имеют к нему никакого отношения. Когда пилот прибывает на питлейн для дозаправки, он нажимает кнопку ограничителя скорости,
которая одновременно открывает топливную крышку. Поэтому механики команды Формулы 1 готовы приступить к дозаправке немедленно, как только болид остановится.

Откидная крышка поднимается в течение одной секунды, но она могла бы открываться и быстрее. Фактически привод действует настолько быстро, что пришлось устанавить гидравлические ограничители, чтобы замедлить открывание и предотвратить повреждение.

Привод головок может быть задействован и вручную в случае электрического или гидравлического отказа, таким образом, один из механиков имеет маленький инструмент, который может быть вставлен в откидную крышку, чтобы вручную поднять ее. Маловероятно, что этот инструмент будет когда-либо использоваться, но, как говорят в Формуле 1, лучше быть готовым ко всему.
свернуть ветку

Дополнительная информация (боковые зеркала болида)

Пара слов о боковых зеркалах в Формуле 1.

Что может быть такого уникального в зеркале болида Формулы 1? В конце концов его назначение – позволить пилоту наблюдать за другими участниками позади себя, а также за состоянием задних покрышек.

Изображение

И, естественно, ничего не должно быть сложного в дизайне, размерах зеркала и его месторасположении. Но на самом деле, жизнь в Формуле 1 очень редко бывает простой.

Зеркало на болиде должно удовлетворять ряду требований FIA (организация, устанавливающая регламент в автоспорте). Отражающая поверхность должна быть шириной 150 мм, по высоте 50 мм, минимальный радиус кривой 10 мм. Также зеркала должны закрепляться в соответствии с рекомендациями FIA, чтобы убедиться в достаточном поле зрения пилота. Проверяют соответствие следующим образом – пилот считывает буквы со специального плаката, размещенного позади болида на определенной дистанции, представителю FIA.

Аэродинамический аспект дизайна зеркал также принимается во внимание, так как они находятся в очень ответственной зоне движения воздуха вдоль шасси. «С точки зрения аэродинамики, уж лучше бы зеркал совсем не было, поэтому нужно быть очень осторожным с их размещением, а также и тем, как мы подберем их дизайн», замечает инженер-дизайнер команды McLaren Mercedes Стив Талбот. В итоге, зеркала приобрели аэродинамически оптимизированную форму ракушки, тщательно проверенную в воздушных трубах и используя компьютерное моделирование динамики жидкостей (CFD - Computational Fluid Dynamics). Вес зеркала – фактор не менее значимый. «Из-за того, что зеркало расположено достаточно высоко на болиде, его вес является весьма важеной задачей в попытке понизить общий центр тяжести болида», добавляет Стив.

Для того, чтобы уменьшить вес, корпус и крепление выполнены из карбонфибры, в то время как сама отражающая поверхность сделано из материала Perspex (акриловое стекло или как еще его называют «плексиглас») для надежности и безопасности. Зеркало в сборе крепится к болиду с помощью титановых деталей, так как их часто двигают и снимают. Достаточно легкое зеркало устойчиво к вибрации, возникающей из-за высокоскоростного потока воздуха и работы двигателя, вибрация от которого передается на шасси; поэтому зеркальная поверхность присоединяется к своему корпусу при помощи антивибрационных креплений для получения четкого отражения.

Регулировка пилотом зеркала сведена к минимуму. «Очень непросто подрегулировать зеркало во время движения, и к тому же, я думаю, что у пилотов на это просто нет времени», шутит Стив. На самом деле используется маленький винтик, с помощью которого в гараже можно ограниченно повернуть зеркало вдоль своей оси и по углу обзора. Еще до того, как зеркало будет установлено на болид, оно практически идеально отрегулировано, благодаря предсезонной работе инженеров.

И если вам все еще кажется, что зеркало не такое уже и сложное, добавим, что в прошлом для ГП Монако приходилось переделывать дизайн зеркала. «Пилоты должны четко видеть передние колеса болида, чтобы дать им возможность пилотировать как можно ближе к барьерам», объясняет Стив. «Нельзя было просто передвинуть зеркала. Измененный дизайн должен был удовлетворить как требования FIA, так и аэродинамику».

В 2002 году команды начали использовать зеркала с дополнительной секцией отражающей поверхности с целью расширения угла обзора (похожей на зеркала для обычных дорожных автомбилей для избежания «слепых» зон). Редко жизнь в Формуле 1 бывает простой, но команда McLaren Mercedes определенно найдет пути решения проблем.

Техническая спецификация:
Вес зеркала: 160г (соответственно пара - 320г)
Размеры: 150мм х 50мм, толщина около 80мм
Материал: Perspex для поверхности зеркала, карбонфибра для корпуса и крепления, титановые фиттинги
Количество на сезон: 12 комплектов (один комплект на шасси плюс запасные), в зависимости от повреждений.
свернуть ветку

Конструктивные особенности

В настоящее время руль представляет собой сложное электронное устройство, которое позволяет пилоту изменять огромное количество настроек. Очень часто команды Формулы 1 назначают специального инженера, который является ответственным за электронику и комфорт руля. Использование жестких типов резины и анатомическая форма помогают пилоту надежно удерживать рулевое колесо в руках. Каркас руля, как и другие многие детали болида Формулы 1, изготавливают из углеводородного волокна (carbon fibre) для уменьшения его веса. Стоимость руля за единицу – около ?23,000, и эту цену очень легко объяснить – примерно 100 часов уходит на его изготовление с использованием вышеуказанных материалов, а также аллюминия, титана, стали и пластмассы.

Большинство рулей несут в себе управление 12 различными параметрами болида, поэтому не должно удивлять, что при его сборке используется до 120 различных компонентов – кнопки, переключатели и т.д. И не смотря на изобилие материалов и деталей, руль весит всего лишь 1,3 кг.

Для проведения одного сезона Формулы 1 на каждого из пилотов отводится как минимум по 5 рулей – 3 для гонок и 2 для тестов. Не стоит забывать и про тестовых пилотов, на них причитается еще по 2 руля каждому. Не взирая на высокую стоимость рулевого колеса, некоторые команды предпочитают не расставаться с рулем победившего болида, а сразу добавить его в свою коллекцию на память о выигранном Гран При.

Регламент FIA предписывает наличие специального механизма (подпружиненное кольцо с обратной стороны руля) для быстрого снятия рулевого колеса.

Руль BMW Sauber 2006 года

Изображение

1. Ограничение скорости на питлейне
2. Увеличение дифференциала
3. Повышение оборотов двигателя
4. Передача вверх
5. Увеличение трекшн контроля
6. Переключатель режима нагрузки двигателя
7. Рычаг сцепления
8. Трекшн контроль
9. Обмен данными с командой во время нахождения на питлейне.
10. Блокировка трекшн контроля
11. Многофункциональный переключатель
12. Изменение топпливной смеси
13. Диагностика
14. Информация команде перед питстопом о необходимой настройке аэродинамических элементов
15. Сцепление
16. Переключатель режимов дифференциала
17. Радиообмен
18. Уменьшение трекшн контроля
19. Передача вниз
20. Уменьшение оборотов двигателя
21. Уменьшение дифференциала
22. Нейтральная передача
23. Выбор режимов меню дисплея.
свернуть ветку