Cotxes de Fórmula 1: tot el que necessites saber sobre ells
Contingut
Els cotxes de Fórmula 1 són l'encarnació física dels últims avenços de la indústria de l'automoció. Veure les curses proporciona la dosi adequada d'emoció en si mateix, però els veritables aficionats saben que les coses més importants passen fora de la pista. La innovació, les proves, l'enginyeria lluiten per fer que el cotxe sigui fins i tot 1 km/h més ràpid.
Tot això vol dir que les carreres són només una petita part del que és la Fórmula 1.
I tu? T'has preguntat mai com es construeix un cotxe de Fórmula 1? Quines són les seves característiques i per què aconsegueix una velocitat tan tremenda? Si és així, has vingut al lloc correcte.
Aprendràs tot a partir de l'article.
Cotxe de Fórmula 1: elements estructurals bàsics
La Fórmula 1 es construeix al voltant d'uns quants elements clau. Considerem cadascun d'ells per separat.
Monocasco i xassís
Els dissenyadors del cotxe van adaptar tots els elements a la seva part principal: el xassís, l'element central del qual és l'anomenat monocasco.Si un cotxe de Fórmula 1 tingués un cor, seria aquí.
El monocasco pesa aproximadament 35 kg i realitza una de les tasques més importants: protegir la salut i la vida del conductor. Per tant, els dissenyadors fan tot el possible per suportar fins i tot col·lisions crítiques.
També en aquesta zona del cotxe hi ha un dipòsit de combustible i una bateria.
No obstant això, el monocasc és al cor del cotxe per un altre motiu. És allà on els dissenyadors munten els elements bàsics del cotxe, com ara:
- unitat motriu,
- caixes de canvis,
- zones de mòlta estàndard,
- suspensió davantera).
Passem ara a les preguntes principals: en què consisteix un monocasc? Com funciona?
La base és un marc d'alumini, és a dir. malla, de forma poc diferent de la bresca. Els dissenyadors cobreixen aquest marc amb almenys 60 capes de fibra de carboni flexible.
Aquest és només el començament del treball, perquè després el monocasco passa per laminació (600 vegades!), Succió d'aire al buit (30 vegades) i curat final en un forn especial - autoclau (10 vegades).
A més, els dissenyadors presten molta atenció a les zones d'arrugues laterals. En aquests llocs, el cotxe de Fórmula 1 és especialment vulnerable a col·lisions i accidents diversos i, per tant, requereix una protecció addicional. Encara es troba a nivell monocasco i inclou una capa addicional de 6 mm de fibra de carboni i niló.
El segon material també es pot trobar a l'armadura corporal. Té propietats d'absorció de força cinètica, per la qual cosa també és ideal per a la Fórmula 1. També es troba en altres llocs del cotxe (per exemple, al reposacaps que protegeix el cap del conductor).
panell
De la mateixa manera que el monocasco és la peça central de tot el cotxe, la cabina és el centre del monocasco. Per descomptat, aquest és també el lloc des d'on el conductor condueix el vehicle. Per tant, hi ha tres coses a la cabina:
- butaca,
- volant,
- pedals.
Una altra característica important d'aquest element és l'estanquitat. A la part superior, la cabina té 52 cm d'amplada, prou per cabre sota els braços del conductor. Tanmateix, com més baix és, més estret és. A l'alçada de les cames, la cabina només fa 32 cm d'amplada.
Per què un projecte així?
Per dos motius molt importants. En primer lloc, la cabina estreta proporciona al conductor molta més seguretat i protecció contra les sobrecàrregues. En segon lloc, fa que el cotxe sigui més aerodinàmic i distribueix millor el pes.
Finalment, cal afegir que el cotxe de F1 és pràcticament propens a dirigir. El conductor s'asseu en una inclinació amb els peus més alts que els malucs.
Volant
Si creus que el volant de la Fórmula 1 no és gaire diferent del volant d'un cotxe estàndard, t'equivoques. No es tracta només de la forma, sinó també dels botons de funció i altres coses importants.
En primer lloc, els dissenyadors creen un volant individualment per a un conductor específic. Li prenen un motlle de les mans tancades, i després sobre aquesta base i tenint en compte els suggeriments del pilot de ral·lis, preparen el producte final.
En aparença, el volant d'un cotxe s'assembla a una versió una mica simplificada del quadre de comandament d'un avió. Això es deu al fet que té molts botons i botons que el conductor utilitza per controlar diverses funcions del cotxe. A més, a la seva part central hi ha una pantalla LED, i als laterals hi ha nanses, que, és clar, no podien faltar.
Curiosament, la part posterior del volant també és funcional. Els canvis d'embragatge i de paletes es col·loquen més habitualment aquí, però alguns conductors també utilitzen aquest espai per als botons de funció addicionals.
halo
Aquest és un invent relativament nou a la Fórmula 1, ja que només va aparèixer el 2018. Què? El sistema Halo s'encarrega de protegir el cap del conductor en un accident. Pesa aproximadament 7 kg i consta de dues parts:
- un marc de titani que envolta el cap del genet;
- un detall addicional que suporta tota l'estructura.
Tot i que la descripció no és impressionant, Halo és realment molt fiable. Pot suportar una pressió de fins a 12 tones. Per il·lustració, aquest és el mateix pes per a un autobús i mig (segons el tipus).
Cotxes de Fórmula 1 - Elements de conducció
Ja coneixeu els components bàsics d'un cotxe. Ara és el moment d'explorar el tema dels components de treball, és a dir:
- penjolls,
- pneumàtics
- frens.
Considerem cadascun d'ells per separat.
Suport de suspensió
En un cotxe de Fórmula 1, els requisits de suspensió són una mica diferents dels dels cotxes a les carreteres normals. En primer lloc, no està dissenyat per oferir comoditat de conducció. En canvi, se suposa que ha de fer:
- el cotxe era previsible
- el treball dels pneumàtics era adequat,
- l'aerodinàmica estava al màxim nivell (d'aerodinàmica parlarem més endavant a l'article).
A més, la durabilitat és una característica important de la suspensió de la F1. Això es deu al fet que durant el moviment estan exposats a forces enormes que han de superar.
Hi ha tres tipus principals de components de suspensió:
- intern (inclosos molles, amortidors, estabilitzadors);
- exterior (inclosos eixos, coixinets, suports de rodes);
- aerodinàmics (balancins i aparell de direcció) - són lleugerament diferents dels anteriors, perquè a més de la funció mecànica creen pressió.
Bàsicament, per fabricar la suspensió s'utilitzen dos materials: metall per als components interns i fibra de carboni per als components externs. D'aquesta manera, els dissenyadors augmenten la durabilitat de tot.
La suspensió a la F1 és un tema bastant complicat, perquè a causa de l'alt risc de trencament, ha de complir les estrictes normes de la FIA. Tanmateix, aquí no ens detenem en detall.
Pneumàtics
Hem arribat a un dels problemes més senzills de les curses de Fórmula 1: els pneumàtics. Aquest és un tema força ampli, encara que només ens centrem en els temes més importants.
Prenguem, per exemple, la temporada 2020. Els organitzadors disposaven de 5 tipus de pneumàtics per a pista sec i 2 per a pista humida. Quina és la diferència? Bé, els pneumàtics de pista seca no tenen banda de rodament (el seu altre nom és slicks). Segons la barreja, el fabricant els etiqueta amb símbols des de C1 (més dur) fins a C5 (més suau).
Posteriorment, el proveïdor oficial de pneumàtics Pirelli seleccionarà 5 tipus del conjunt de 3 compostos disponibles, que estaran disponibles per als equips durant la cursa. Marca-los amb els colors següents:
- vermell (suau),
- groc (mitjà),
- blanc (dur).
Des de la física se sap que com més suau és la mescla, millor és l'adherència. Això és especialment important a l'hora de prendre corbes, ja que permet al conductor moure's més ràpidament. D'altra banda, l'avantatge d'un pneumàtic més rígid és la durabilitat, el que significa que el cotxe no ha de baixar a la caixa tan ràpidament.
Quan es tracta de pneumàtics humits, els dos tipus de pneumàtics disponibles difereixen principalment en la seva capacitat de drenatge. Tenen colors:
- verd (amb pluja lleugera) - consum fins a 30 l / s a 300 km / h;
- blau (per pluja intensa) – consum fins a 65 l/s a 300 km/h.
També hi ha certs requisits per a l'ús de pneumàtics. Si, per exemple, un pilot passa a la tercera ronda classificatòria (Q3), ha de començar amb els pneumàtics amb el millor temps de la ronda anterior (Q2). Un altre requisit és que cada equip ha d'utilitzar almenys 2 compostos de pneumàtics per cursa.
Tanmateix, aquestes condicions només s'apliquen als pneumàtics de pista seca. No funcionen quan plou.
Frens
A velocitats vertiginoses, també es requereixen sistemes de frenada amb la força adequada. Què tan gran és? Tant és així que prémer el pedal del fre provoca sobrecàrregues de fins a 5G.
A més, els cotxes utilitzen discos de fre de carboni, que és una altra diferència amb els cotxes tradicionals. Els discos fets amb aquest material són molt menys duradors (prou per uns 800 km), però també més lleugers (pesen uns 1,2 kg).
La seva característica addicional, però no menys important, són els 1400 forats de ventilació, que són necessaris perquè eliminen les temperatures crítiques. Quan es frenen per les rodes, poden arribar fins a 1000 ° C.
Fórmula 1 - motor i les seves característiques
És el moment del que més els agrada als tigres, el motor de Fórmula 1. A veure en què consisteix i com funciona.
Bé, des de fa uns quants anys, els cotxes funcionen amb motors turboalimentats híbrids V6 de 1,6 litres. Consten de diverses parts principals:
- motor de combustió interna,
- dos motors elèctrics (MGU-K i MGU-X),
- turbocompressors,
- pila.
Quants cavalls té la Fórmula 1?
El desplaçament és petit, però no us deixeu enganyar. La unitat aconsegueix una potència d'uns 1000 CV. El motor de combustió interna turboalimentat produeix 700 CV, amb 300 CV addicionals. generada per dos sistemes elèctrics.
Tot això es troba just darrere del monocasco i, a més del paper evident de l'accionament, també és una part constructiva. En el sentit que els mecànics uneixen la suspensió posterior, les rodes i la caixa de canvis al motor.
L'últim element important del qual la unitat de potència no podria prescindir són els radiadors. Al cotxe n'hi ha tres: dos de grans als costats i un de més petit immediatament darrere del conductor.
Combustió
Tot i que la mida d'un motor de Fórmula 1 és discreta, el consum de combustible és una altra qüestió completament. Els cotxes cremen uns 40 l/100 km aquests dies. Per als profans, aquesta xifra sembla enorme, però en comparació amb els resultats històrics, és força modesta. Els primers cotxes de Fórmula 1 consumien fins i tot 190 l / 100 km!
La disminució d'aquest vergonyós resultat es deu en part al desenvolupament de la tecnologia, i en part a les limitacions.
Les regles de la FIA estableixen que un cotxe de F1 pot consumir un màxim de 145 litres de combustible en una carrera. Una curiositat addicional és el fet que a partir del 2020 cada cotxe disposarà de dos cabalímetres que controlen la quantitat de combustible.
Ferrari va contribuir en part. S'informa que la Fórmula 1 d'aquest equip va utilitzar zones grises i, per tant, va saltar les restriccions.
Finalment, esmentarem el dipòsit de combustible, perquè és diferent de l'estàndard. Quin? En primer lloc, el material. El fabricant fa el tanc com si ho estigués fent per a la indústria militar. Aquest és un altre factor de seguretat, ja que les fuites es minimitzen.
Transmissió
El tema de la conducció està molt relacionat amb la caixa de canvis. La seva tecnologia va canviar al mateix temps que la F1 va començar a utilitzar motors híbrids.
Què és típic per a ell?
Aquest és un de 8 velocitats, semiautomàtic i seqüencial. A més, té el nivell de desenvolupament més alt del món. El conductor canvia de marxa en mil·lisegons! Per comparar, la mateixa operació triga almenys uns segons per als propietaris de cotxes corrents més ràpids.
Si esteu sobre el tema, probablement heu sentit la dita que diu que no hi ha marxa enrere als cotxes. Això és cert?
No.
Cada unitat de F1 té una marxa enrere. A més, la seva presència és necessària d'acord amb les normes de la FIA.
Fórmula 1: forces g i aerodinàmica
Ja hem esmentat les sobrecàrregues de frens, però hi tornarem a mesura que es desenvolupi el tema de l'aerodinàmica.
La pregunta principal, que des del principi il·luminarà una mica la situació, és el principi de muntatge de cotxes. Bé, tota l'estructura funciona com una ala d'avió invertida. En el sentit que en lloc d'aixecar el cotxe, tots els blocs de construcció creen força aerodinàmica. A més, per descomptat, minimitzen la resistència de l'aire durant el moviment.
La força aerodinàmica és un paràmetre molt important en les curses perquè proporciona l'anomenada tracció aerodinàmica, que facilita les revoltes. Com més gran sigui, més ràpid passarà el gir.
I quan augmenta l'empenta aerodinàmica? Quan augmenta la velocitat.
A la pràctica, si conduïu amb gasolina, us serà més fàcil donar la volta a la cantonada que si aneu amb compte i agafeu l'accelerador. Sembla contraintuïtiu, però en la majoria dels casos ho és. A la velocitat màxima, la força aerodinàmica arriba a les 2,5 tones, la qual cosa redueix significativament el risc de patins i altres sorpreses a l'hora de girar.
D'altra banda, l'aerodinàmica del cotxe té un inconvenient: els elements individuals creen resistència, que disminueix (especialment en trams rectes de la pista).
Elements clau del disseny aerodinàmic
Tot i que els dissenyadors treballen dur per mantenir tot el cotxe de F1 en línia amb l'aerodinàmica bàsica, alguns elements de disseny només existeixen per crear força aerodinàmica. Es tracta de:
- ala davantera - és la primera en contacte amb el flux d'aire, per tant, el més important. Tot el concepte comença amb ell, perquè organitza i distribueix tota la resistència entre la resta de la màquina;
- elements laterals: fan el treball més dur, perquè recullen i organitzen l'aire caòtic de les rodes davanteres. A continuació, els envien a les entrades de refrigeració i a la part posterior del cotxe;
- Ala posterior: recull els dolls d'aire d'elements anteriors i els utilitza per crear força aerodinàmica a l'eix posterior. A més (gràcies al sistema DRS) redueix l'arrossegament en trams rectes;
- terra i difusor: dissenyats de manera que es creï pressió amb l'ajuda de l'aire que flueix per sota del cotxe.
Desenvolupament del pensament tècnic i sobrecàrrega
L'aerodinàmica cada cop millorada no només augmenta el rendiment del vehicle, sinó també l'estrès del conductor. No cal ser un expert en física per saber que com més ràpid es converteix un cotxe en una cantonada, més gran serà la força que hi actua.
Passa el mateix amb la persona asseguda al cotxe.
A les vies amb els revolts més pronunciats, les forces G arriben a 6G. És molt? Imagineu-vos si algú us pressiona el cap amb una força de 50 kg i els músculs del coll han de fer front a això. Això és el que s'enfronten els corredors.
Com podeu veure, la sobrecàrrega no es pot prendre a la lleugera.
S'acosten canvis?
Hi ha molts indicis que en els propers anys es produirà una revolució en l'aerodinàmica dels cotxes. A partir del 2022, apareixerà nova tecnologia a les pistes de F1 utilitzant l'efecte de la succió en lloc de la pressió. Si això funciona, el disseny aerodinàmic millorat ja no és necessari i l'aspecte dels cotxes canviarà dràsticament.
Però realment serà així? El temps es mostrarà.
Quant pesa la Fórmula 1?
Ja coneixeu totes les parts més importants d'un cotxe i probablement voleu saber quant pesen juntes. Segons l'última normativa, el pes mínim permès del vehicle és de 752 kg (inclòs el conductor).
Fórmula 1: dades tècniques, és a dir, resum
Hi ha una millor manera de resumir un article d'un cotxe de F1 que una selecció de les dades tècniques més importants? Al final, deixen clar de què és capaç la màquina.
Aquí teniu tot el que necessiteu saber sobre un cotxe de F1:
- motor - híbrid V6 turbo;
- capacitat - 1,6 l;
- potència del motor - aprox. 1000 CV;
- acceleració fins a 100 km / h - uns 1,7 s;
- velocitat màxima - depèn.
Per què "depèn de les circumstàncies"?
Perquè en el cas de l'últim paràmetre, tenim dos resultats, que els va aconseguir la Fórmula 1. La velocitat màxima en el primer va ser de 378 km/h, aquest rècord el va establir l'any 2016 en línia recta per Valtteri Bottas.
Tanmateix, també hi va haver una altra prova en la qual el cotxe, conduït per van der Merwe, va trencar la barrera dels 400 km/h, malauradament, el rècord no va ser reconegut ja que no es va aconseguir en dues mànigues (contravent i contravent).
Resumim l'article al preu del cotxe, perquè també és una curiositat interessant. El miracle de la indústria de l'automòbil moderna (en termes de peces individuals) costa poc més de 13 milions de dòlars. Tanmateix, tingueu en compte que aquest és el preu sense incloure el cost de desenvolupament de tecnologia, i la innovació val més la pena.
La quantitat invertida en investigació arriba a molts milers de milions de dòlars.
Experimenta els cotxes de Fórmula 1 pel teu compte
Vols experimentar com és seure al volant d'un cotxe i sentir el seu poder? Ara pots fer-ho!
Consulta la nostra oferta per convertir-te en pilot de F1:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
