Magari ya Formula 1 - kila kitu unachohitaji kujua kuwahusu
yaliyomo
Magari ya Formula 1 ni mfano halisi wa maendeleo ya hivi punde katika tasnia ya magari. Kutazama mbio kunatoa kiwango sahihi cha msisimko yenyewe, lakini mashabiki wa kweli wanajua kwamba mambo muhimu zaidi hutokea nje ya wimbo. Ubunifu, upimaji, uhandisi hujitahidi kufanya gari hata kilomita 1 / h kwa kasi zaidi.
Yote hii inamaanisha kuwa mbio ni sehemu ndogo tu ya Mfumo 1 ni.
Na wewe? Umewahi kujiuliza jinsi gari la Formula 1 linatengenezwa? Ni nini sifa zake na kwa nini inafikia kasi kubwa kama hiyo? Ikiwa ndivyo, basi umefika mahali pazuri.
Utajifunza juu ya kila kitu kutoka kwa kifungu hicho.
Mfumo wa gari la 1 - vipengele vya msingi vya kimuundo
Mfumo wa 1 umeundwa kuzunguka vipengele vichache muhimu. Hebu fikiria kila mmoja wao tofauti.
Monocoque na chasi
Waumbaji wa gari wanafaa vipengele vyote kwa sehemu yake kuu - chasisi, kipengele cha kati ambacho ni kinachojulikana kama monocoque Ikiwa gari la Formula 1 lilikuwa na moyo, ingekuwa hapa.
Monocoque ina uzito wa takriban kilo 35 na hufanya moja ya kazi muhimu zaidi - kulinda afya na maisha ya dereva. Kwa hiyo, wabunifu hufanya kila jitihada kuhimili migongano hata muhimu.
Pia katika eneo hili la gari kuna tank ya mafuta na betri.
Hata hivyo, monocoque iko kwenye moyo wa gari kwa sababu nyingine. Ni pale ambapo wabunifu hukusanya vipengele vya msingi vya gari, kama vile:
- kitengo cha gari,
- sanduku za gia,
- kanda za kawaida za kusaga,
- kusimamishwa mbele).
Sasa hebu tuendelee kwa maswali kuu: monocoque inajumuisha nini? Inafanyaje kazi?
Msingi ni sura ya alumini, i.e. matundu, yenye umbo tofauti kidogo na sega la asali. Kisha wabuni hupaka fremu hii kwa angalau tabaka 60 za nyuzinyuzi za kaboni zinazonyumbulika.
Huu ni mwanzo tu wa kazi, kwa sababu basi monocoque hupitia lamination (mara 600!), Air suction katika utupu (mara 30) na kuponya mwisho katika tanuri maalum - autoclave (mara 10).
Kwa kuongeza, wabunifu hulipa kipaumbele sana kwa maeneo ya crumple ya upande. Katika maeneo haya, gari la Formula 1 huathiriwa sana na migongano na ajali mbalimbali, na kwa hiyo inahitaji ulinzi wa ziada. Bado iko katika kiwango cha monokoki na ina safu ya ziada ya 6mm ya nyuzinyuzi za kaboni na nailoni.
Nyenzo ya pili pia inaweza kupatikana katika silaha za mwili. Ina mali ya kunyonya nguvu ya kinetic, kwa hiyo pia ni nzuri kwa Mfumo 1. Pia hupatikana mahali pengine kwenye gari (kwa mfano, kwenye kichwa cha kichwa kinacholinda kichwa cha dereva).
dashibodi
Kama vile monocoque ndio kitovu cha gari zima, chumba cha marubani ndio kitovu cha monocoque. Bila shaka, hapa pia ni mahali ambapo dereva huendesha gari. Kwa hivyo, kuna vitu vitatu kwenye chumba cha rubani:
- kiti cha mkono,
- usukani,
- kanyagio.
Kipengele kingine muhimu cha kipengele hiki ni tightness. Kwa juu, cab ina upana wa 52 cm - ya kutosha kutoshea chini ya mikono ya dereva. Hata hivyo, chini ni, ni nyembamba zaidi. Kwa urefu wa mguu, cockpit ni 32 cm tu kwa upana.
Kwa nini mradi kama huo?
Kwa sababu mbili muhimu sana. Kwanza kabisa, teksi iliyopunguzwa humpa dereva usalama zaidi na ulinzi dhidi ya upakiaji. Pili, inafanya gari kuwa aerodynamic zaidi na inasambaza uzito bora.
Hatimaye, inapaswa kuongezwa kuwa gari la F1 linakabiliwa na uendeshaji. Dereva anakaa kwenye mteremko na miguu juu kuliko makalio.
Gurudumu
Ikiwa unahisi kuwa usukani wa Mfumo 1 sio tofauti sana na usukani wa gari la kawaida, umekosea. Sio tu kuhusu fomu, lakini pia kuhusu vifungo vya kazi na mambo mengine muhimu.
Awali ya yote, wabunifu huunda usukani mmoja mmoja kwa dereva maalum. Wanachukua kutupwa kwa mikono yake iliyopigwa, na kisha kwa msingi huu na kuzingatia mapendekezo ya dereva wa rally, wanatayarisha bidhaa ya mwisho.
Kwa mwonekano, usukani wa gari unafanana na toleo lililorahisishwa la dashibodi ya ndege. Hii ni kwa sababu ina vitufe na vifundo vingi ambavyo dereva hutumia kudhibiti utendaji kazi mbalimbali wa gari. Kwa kuongeza, katika sehemu yake ya kati kuna maonyesho ya LED, na kwa pande kuna vipini, ambayo, bila shaka, haikuweza kukosa.
Inafurahisha, sehemu ya nyuma ya usukani inafanya kazi pia. Clutch na paddle shifters huwekwa kwa kawaida hapa, lakini baadhi ya madereva pia hutumia nafasi hii kwa vifungo vya ziada vya kazi.
halo
Huu ni uvumbuzi mpya katika Mfumo 1 kwani ulionekana tu mnamo 2018. Nini kilitokea? Mfumo wa Halo una jukumu la kulinda kichwa cha dereva katika ajali. Ina uzani wa takriban kilo 7 na ina sehemu mbili:
- sura ya titani inayozunguka kichwa cha mpanda farasi;
- maelezo ya ziada ambayo inasaidia muundo mzima.
Ingawa maelezo si ya kuvutia, Halo ni ya kuaminika sana. Inaweza kuhimili shinikizo hadi tani 12. Kwa mfano, hii ni uzito sawa kwa mabasi moja na nusu (kulingana na aina).
Magari ya Formula 1 - Vipengee vya Kuendesha
Tayari unajua vitalu vya msingi vya ujenzi wa gari. Sasa ni wakati wa kuchunguza mada ya vipengele vya kufanya kazi, yaani:
- pendanti,
- matairi
- breki.
Hebu fikiria kila mmoja wao tofauti.
Kusimamishwa
Katika gari la Formula 1, mahitaji ya kusimamishwa ni tofauti kidogo kuliko yale ya magari kwenye barabara za kawaida. Kwanza kabisa, haijaundwa kutoa faraja ya kuendesha gari. Badala yake, inapaswa kufanya:
- gari lilikuwa linatabirika
- kazi ya matairi ilikuwa sahihi,
- aerodynamics walikuwa katika ngazi ya juu (tutazungumzia kuhusu aerodynamics baadaye katika makala).
Kwa kuongeza, kudumu ni kipengele muhimu cha kusimamishwa kwa F1. Hii ni kutokana na ukweli kwamba wakati wa harakati wanakabiliwa na nguvu kubwa ambazo wanahitaji kushinda.
Kuna aina tatu kuu za vipengele vya kusimamishwa:
- ndani (ikiwa ni pamoja na chemchemi, vidhibiti vya mshtuko, vidhibiti);
- nje (ikiwa ni pamoja na axles, fani, inasaidia gurudumu);
- aerodynamic (mikono ya rocker na gear ya uendeshaji) - ni tofauti kidogo na yale yaliyotangulia, kwa sababu pamoja na kazi ya mitambo huunda shinikizo.
Kimsingi, nyenzo mbili hutumiwa kutengeneza kusimamishwa: chuma kwa vipengele vya ndani na fiber kaboni kwa vipengele vya nje. Kwa njia hii, wabunifu huongeza uimara wa kila kitu.
Kusimamishwa katika F1 ni mada ngumu sana, kwa sababu kwa sababu ya hatari kubwa ya kuvunjika, inapaswa kufikia viwango vikali vya FIA. Walakini, hatutakaa juu yao kwa undani hapa.
Matairi
Tumefika kwenye mojawapo ya matatizo rahisi katika mbio za Formula 1 - matairi. Hii ni mada pana, hata kama tutazingatia tu masuala muhimu zaidi.
Chukua, kwa mfano, msimu wa 2020. Waandaaji walikuwa na aina 5 za matairi kwa kavu na 2 kwa nyimbo za mvua. Tofauti ni nini? Kweli, matairi ya nyimbo kavu hayana kukanyaga (jina lao lingine ni slicks). Kulingana na mchanganyiko, mtengenezaji huwaweka alama kwa alama kutoka C1 (ngumu zaidi) hadi C5 (laini zaidi).
Baadaye, muuzaji rasmi wa tairi Pirelli atachagua aina 5 kutoka kwa bwawa la kutosha la misombo 3, ambayo itapatikana kwa timu wakati wa mbio. Watie alama kwa rangi zifuatazo:
- nyekundu (laini),
- njano (kati),
- nyeupe (ngumu).
Inajulikana kutoka kwa fizikia kuwa laini ya mchanganyiko, ni bora kujitoa. Hii ni muhimu sana wakati wa kuweka kona kwani inaruhusu dereva kusonga haraka. Kwa upande mwingine, faida ya tairi kali ni uimara, ambayo ina maana kwamba gari haifai kwenda chini kwenye sanduku haraka.
Linapokuja suala la matairi ya mvua, aina mbili za matairi zilizopo hutofautiana hasa katika uwezo wao wa mifereji ya maji. Wana rangi:
- kijani (na mvua nyepesi) - matumizi hadi 30 l / s kwa 300 km / h;
- bluu (kwa mvua kubwa) - matumizi hadi 65 l / s kwa 300 km / h.
Pia kuna mahitaji fulani ya matumizi ya matairi. Ikiwa, kwa mfano, dereva atasonga mbele hadi raundi ya tatu ya kufuzu (Q3), lazima aanze kwenye matairi na wakati mzuri zaidi katika mzunguko uliopita (Q2). Sharti lingine ni kwamba kila timu lazima itumie angalau misombo 2 ya tairi kwa kila mbio.
Walakini, masharti haya yanatumika tu kwa matairi ya wimbo kavu. Hazifanyi kazi mvua inaponyesha.
Breki
Kwa kasi ya kuvunja, mifumo ya breki yenye kiasi sahihi cha nguvu pia inahitajika. Je, ni kubwa kiasi gani? Kiasi kwamba kubonyeza kanyagio cha breki husababisha upakiaji mwingi wa hadi 5G.
Kwa kuongeza, magari hutumia diski za kuvunja kaboni, ambayo ni tofauti nyingine kutoka kwa magari ya jadi. Diski zilizotengenezwa na nyenzo hii hazidumu sana (zinatosha kwa kilomita 800), lakini pia nyepesi (uzito wa kilo 1,2).
Kipengele chao cha ziada, lakini sio muhimu sana ni mashimo 1400 ya uingizaji hewa, ambayo ni muhimu kwa sababu yanaondoa joto muhimu. Wakati wa kupigwa na magurudumu, wanaweza kufikia hadi 1000 ° C.
Mfumo 1 - injini na sifa zake
Ni wakati wa kile simbamarara wanapenda zaidi, injini ya Mfumo 1. Hebu tuone inajumuisha nini na jinsi inavyofanya kazi.
Kweli, kwa miaka kadhaa sasa, magari yamekuwa yakiendeshwa na injini za turbocharged za lita 6 za V1,6. Wao hujumuisha sehemu kadhaa kuu:
- injini ya mwako wa ndani,
- motors mbili za umeme (MGU-K na MGU-X),
- turbocharger,
- betri.
Formula 1 ina farasi wangapi?
Uhamishaji wa injini ni mdogo, lakini usidanganywe na hilo. Uendeshaji hufikia nguvu ya takriban 1000 hp. Injini ya mwako ya turbocharged hutoa 700 hp, na 300 hp ya ziada. zinazozalishwa na mifumo miwili ya umeme.
Yote hii iko nyuma ya monocoque na, pamoja na jukumu la wazi la gari, pia ni sehemu ya kujenga. Kwa maana kwamba mechanics ambatisha kusimamishwa nyuma, magurudumu na sanduku la gia kwenye injini.
Kipengele cha mwisho muhimu ambacho kitengo cha nguvu hakiwezi kufanya bila ni radiators. Kuna watatu kati yao kwenye gari: mbili kubwa kando na moja ndogo mara moja nyuma ya dereva.
Mwako
Ingawa ukubwa wa injini ya Formula 1 hauvutii, matumizi ya mafuta ni jambo lingine kabisa. Magari yanaungua karibu 40 l/100 km siku hizi. Kwa walei, takwimu hii inaonekana kubwa, lakini ikilinganishwa na matokeo ya kihistoria, ni ya kawaida kabisa. Magari ya Formula 1 ya kwanza yalitumia hata 190 l / 100 km!
Kupungua kwa matokeo haya ya aibu ni kwa sababu ya maendeleo ya teknolojia, na kwa sehemu kutokana na mapungufu.
Sheria za FIA zinasema kuwa gari la F1 linaweza kutumia kiwango cha juu cha lita 145 za mafuta katika mbio moja. Udadisi wa ziada ni ukweli kwamba kutoka 2020, kila gari litakuwa na mita mbili za mtiririko zinazofuatilia kiasi cha mafuta.
Ferrari ilichangia kwa sehemu. Inasemekana kuwa Formula 1 ya timu ilitumia maeneo ya kijivu na hivyo kukwepa vikwazo.
Hatimaye, tutataja tank ya mafuta, kwa sababu inatofautiana na kiwango cha kawaida. Ambayo? Kwanza kabisa, nyenzo. Mtengenezaji hufanya tanki kana kwamba anaifanya kwa tasnia ya jeshi. Hii ni sababu nyingine ya usalama kwani uvujaji hupunguzwa sana.
sanduku la gia
Mada ya gari inahusiana kwa karibu na sanduku la gia. Teknolojia yake ilibadilika wakati huo huo F1 ilianza kutumia injini za mseto.
Ni nini kawaida kwake?
Hii ni 8-kasi, nusu-otomatiki na mfuatano. Aidha, ina kiwango cha juu zaidi cha maendeleo duniani. Dereva hubadilisha gia kwa milliseconds! Kwa kulinganisha, operesheni hiyo hiyo inachukua angalau sekunde chache kwa wamiliki wa gari wa kawaida wa haraka sana.
Ikiwa uko kwenye mada, labda umesikia msemo kwamba hakuna gia ya nyuma kwenye magari. Ni kweli?
Sivyo.
Kila gari la F1 lina gia ya nyuma. Aidha, uwepo wake unahitajika kwa mujibu wa sheria za FIA.
Mfumo 1 - g-nguvu na aerodynamics
Tayari tumetaja upakiaji wa breki, lakini tutarudi kwao kadiri mada ya aerodynamics inavyoendelea.
Swali kuu, ambalo tangu mwanzo litaangaza hali hiyo kidogo, ni kanuni ya mkusanyiko wa gari. Kweli, muundo wote hufanya kazi kama bawa la ndege lililogeuzwa. Kwa maana kwamba badala ya kuinua gari, vitalu vyote vya ujenzi huunda chini. Kwa kuongeza, wao, bila shaka, hupunguza upinzani wa hewa wakati wa harakati.
Kupunguza nguvu ni kigezo muhimu sana katika mbio kwa sababu hutoa kinachojulikana kama traction ya aerodynamic, ambayo hurahisisha uwekaji kona. Kubwa ni, kwa kasi dereva atapita zamu.
Na msukumo wa aerodynamic huongezeka lini? Wakati kasi inaongezeka.
Kwa mazoezi, ikiwa unaendesha gari kwenye gesi, itakuwa rahisi kwako kuzunguka kona kuliko ikiwa ulikuwa mwangalifu na unakaa. Inaonekana kinyume, lakini katika hali nyingi ni. Kwa kasi ya juu, nguvu ya chini hufikia tani 2,5, ambayo hupunguza kwa kiasi kikubwa hatari ya skidding na mshangao mwingine wakati wa kona.
Kwa upande mwingine, aerodynamics ya gari ina upande wa chini - vipengele vya mtu binafsi huunda upinzani, ambayo hupungua (hasa kwenye sehemu za moja kwa moja za wimbo).
Vipengele muhimu vya muundo wa aerodynamic
Ingawa wabunifu wanafanya kazi kwa bidii ili kuweka gari zima la F1 kulingana na aerodynamics msingi, baadhi ya vipengele vya kubuni vipo tu ili kuunda chini. Ni kuhusu:
- mrengo wa mbele - ni wa kwanza kuwasiliana na mtiririko wa hewa, hivyo jambo muhimu zaidi. Dhana nzima huanza na yeye, kwa sababu yeye hupanga na kusambaza upinzani wote kati ya wengine wa mashine;
- vipengele vya upande - hufanya kazi ngumu zaidi, kwa sababu hukusanya na kuandaa hewa ya machafuko kutoka kwa magurudumu ya mbele. Kisha huwapeleka kwenye viingilio vya baridi na nyuma ya gari;
- Mrengo wa Nyuma - Hukusanya ndege za hewa kutoka vipengele vya awali na kuzitumia kuunda nguvu ya chini kwenye ekseli ya nyuma. Kwa kuongeza (shukrani kwa mfumo wa DRS) inapunguza kuvuta kwenye sehemu za moja kwa moja;
- sakafu na diffuser - iliyoundwa kwa namna ya kuunda shinikizo kwa msaada wa hewa inapita chini ya gari.
Maendeleo ya mawazo ya kiufundi na overload
Kuongezeka kwa aerodynamics iliyoboreshwa sio tu kuongeza utendaji wa gari, lakini pia mkazo wa dereva. Huhitaji kuwa mtaalamu wa fizikia ili kujua kwamba kadiri gari linavyogeuka kuwa kona, ndivyo nguvu inavyozidi kulisimamia.
Ni sawa na mtu aliyeketi kwenye gari.
Kwenye nyimbo zilizo na miinuko mikali zaidi, vikosi vya G vinafikia 6G. Ni nyingi? Fikiria ikiwa mtu anasisitiza kichwa chako kwa nguvu ya kilo 50, na misuli ya shingo yako inapaswa kukabiliana nayo. Hivi ndivyo wakimbiaji wanakabiliwa.
Kama unaweza kuona, upakiaji mwingi hauwezi kuchukuliwa kirahisi.
Mabadiliko yanakuja?
Kuna ishara nyingi kwamba mapinduzi katika aerodynamics ya gari yatafanyika katika miaka ijayo. Kuanzia 2022, teknolojia mpya itaonekana kwenye nyimbo za F1 kwa kutumia athari ya kuvuta badala ya shinikizo. Hilo likifanya kazi, muundo ulioboreshwa wa aerodynamic hauhitajiki tena na mwonekano wa magari utabadilika sana.
Lakini itakuwa hivyo kweli? Muda utasema.
Formula 1 ina uzito gani?
Tayari unajua sehemu zote muhimu zaidi za gari na labda unataka kujua ni kiasi gani wana uzito pamoja. Kwa mujibu wa kanuni za hivi karibuni, uzito wa chini unaoruhusiwa wa gari ni kilo 752 (ikiwa ni pamoja na dereva).
Mfumo 1 - data ya kiufundi, i.e. muhtasari
Je, ni njia gani bora ya kufupisha makala ya gari la F1 kuliko uteuzi wa data muhimu zaidi ya kiufundi? Mwishowe, wanaweka wazi kile mashine ina uwezo wa kufanya.
Hapa kuna kila kitu unachohitaji kujua kuhusu gari la F1:
- injini - turbocharged V6 mseto;
- uwezo - 1,6 l;
- nguvu ya injini - takriban. 1000 hp;
- kuongeza kasi hadi 100 km / h - karibu 1,7 s;
- kasi ya juu - inategemea.
Kwa nini "inategemea hali"?
Kwa sababu katika kesi ya parameter ya mwisho, tuna matokeo mawili, ambayo yalipatikana kwa Mfumo 1. Kasi ya juu katika kwanza ilikuwa 378 km / h. Rekodi hii iliwekwa mwaka 2016 kwa mstari wa moja kwa moja na Valtteri Bottas.
Hata hivyo, pia kulikuwa na jaribio lingine ambalo gari hilo lililokuwa likiendeshwa na van der Merwe, lilivunja kizuizi cha kilomita 400 kwa saa. Kwa bahati mbaya, rekodi hiyo haikutambuliwa kwa vile haikupatikana kwa joto mbili (ya juu na ya juu).
Tunatoa muhtasari wa kifungu hicho kwa gharama ya gari, kwa sababu hii pia ni udadisi wa kuvutia. Muujiza wa tasnia ya kisasa ya magari (kwa suala la sehemu za kibinafsi) inagharimu zaidi ya dola milioni 13. Kumbuka, hata hivyo, kwamba hii ni bei bila kujumuisha gharama ya kuendeleza teknolojia, na uvumbuzi ni wa thamani zaidi.
Kiasi kinachotumika katika utafiti kinafikia mabilioni mengi ya dola.
Furahia magari ya Formula 1 peke yako
Je, ungependa kuona jinsi kulivyo kukaa kwenye gurudumu la gari na kuhisi nguvu zake? Sasa unaweza kuifanya!
Angalia toleo letu ambalo litakuruhusu kuwa dereva wa F1:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
