Формула 1 машины автомат или механика
Как работает коробка передач в Формуле-1
На болидах Формулы 1 установлены полуавтоматические коробки передач без синхронизатора. Для переключения передач пилот не использует сцепление, а нажимает небольшие рычаги, расположенные с обратной стороны руля.
ПАЛОЧКИ И КРУЖОЧКИ: Переключая передачу на руле, гонщик замыкает контакт датчика унифицированного блока управления двигателем ECU. Электроника даёт команду гидравлической системе с обратной связью, которая, не допуская потери мощности, одновременно отключает одну передачу и включает другую. Максимально допустимый интервал при самом сложном алгоритме переключения – 0,07 секунды.
КУДА ВРЕЗАЛИ: Коробка передач скрыта за кожухом двигателя, но её расположение учитывается при разработке общей концепции аэродинамики машины. Она стыкуется с задним фланцем двигателя в фиксированных точках, оговорённых в регламенте. Коробка не мешает турбине, которая также расположена позади мотора, но несколько выше. При этом отработанные газы, идущие к турбине, приходится пропускать по выхлопным трубам через технологические отверстия в боковинах картера коробки передач.
ВАЖНО: КАК БЫЛО РАНЬШЕ. Раньше команды настраивали передаточные числа для каждой трассы. В частности, благодаря настройкам последней передачи, болид достигал максимальной скорости только в момент окончания самой длинной прямой. Полная настройка коробки передач занимала приблизительно 40 минут.
ВАЖНО: КАК СЕЙЧАС. В настоящее время передаточные числа нельзя менять между гонками, поэтому команды вынуждены в начала сезона выбрать универсальные настройки для всех трасс. Поэтому, например, 8 передача настраивается для трасс с длинными прямыми, и на более коротких и медленных автодромах она может не использоваться вообще.
О ЗАДНЕЙ. На болидах Формулы 1 существует и задняя передача. Регламент требует ее присутствия, поэтому конструкторы делают ее максимально облегченной, и потому ненадежной. Часто команды устанавливают модуль задней передачи рядом с основной коробкой, чтобы понизить вес второй. Поэтому часто в гонках гонщики пытаются выехать обратно на трассу только по прямой, или же при вылете в гравий, не пытаются включить заднюю. Есть слух, что некоторые гонщики просто не умеют это делать, потому что надо выполнить целый ряд сложных команд.
Как это работает: Трансмиссия машин Формулы 1
На страницах британского F1 Racing руководитель технического департамента Williams Пэт Симондс рассказал об особенностях коробок передач на машинах Формулы 1…
Пэт Симондс: «Под трансмиссией мы всегда понимаем коробку передач, но на самом деле она выполняет намного больше функций, чем следует из самого термина. Посредством КПП, разумеется, изменяется крутящий момент и передаётся от силовой установки к ведущим колёсам, но также она формирует структуру задней части машины.
В этой связи ей приходится выдерживать колоссальные нагрузки, которые передаются через подвеску, а также воздействия аэродинамического усилия от заднего крыла. Также она входит в структуру безопасности машины, плюс к ней крепятся тросы, удерживающие задние колёса при аварии.
Кстати, если быть точным, то машину необязательно оснащать коробкой передач. Проблема в том, что у двигателя внутреннего сгорания неважные характеристики крутящего момента, поэтому нужно каким-то образом добиться, чтобы скорость вращения ведущих колёс была не такой, как скорость вращения коленчатого вала. Автомобили с газотурбинными двигателями или электромобили спокойно могут работать при фиксированном соотношении скорости вращения коленвала и ведущих колёс.
Современные гибридные силовые установки отличаются более гибкими динамическими характеристиками, чем прежние моторы V8, им в меньшей степени требуются многоступенчатые КПП, позволяющие нормально работать в узком диапазоне мощности. Почему же тогда в 2014 году в Формуле 1 появились 8-ступенчатые коробки с фиксированными передаточными соотношениями?
На первый взгляд это кажется нелогичным, если характеристики двигателей стали более гибкими, но дело в том, что теперь, выбрав передаточные соотношения, мы практически не можем менять их по ходу всего сезона. Нам приходится использовать одни и те же передаточные числа и на улицах Монако, и на скоростных трассах, вроде Монцы. Если бы не это ограничение, было бы достаточно пяти или шести передач.
Использование постоянных передаточных чисел в течение всего сезона продиктовано стремлением сократить расходы. Раньше в нашем распоряжении было примерно 70 различных комплектов шестерён, из которых мы выбирали нужные в зависимости от характеристик трассы, потом их число было ограничено регламентом, но всё равно первичные шестерни обходятся примерно в 2000 фунтов, и даже простая пара стоит порядка 700 фунтов. Так что имело смысл сократить их количество, увеличив ресурс.
При изготовлении коробки необязательно использовать дорогие экзотические материалы. Корпус обычно изготавливается из углепластика, хотя в ряде случаев можно применять титан или алюминий. Внутренние компоненты коробки в основном стальные – больше нигде в Формуле 1 этот материал не используется. Сталь должна быть высочайшего качества, она проходит двойную обработку в вакууме, чтобы добиться чистоты сплава. Подшипники должны выдерживать очень высокие нагрузки и работать на огромных скоростях, поэтому изготавливаются из очень дорогой керамики.
В гоночных коробках передач используются системы переключения, основанные на полых валах – схожим образом традиционно устроены мотоциклетные КПП. При такой конструкции передачи переключаются последовательно и исключена ошибка при выборе нужной.
Коробки передач в Формуле 1 – секвентальные, прежде системы управления позволяли осуществлять переключения буквально за доли секунды. И всё-таки при этом прерывалась передача крутящего момента, что сказывалось на динамике разгона. Теперь используется бесступенчатое переключение, при котором передача крутящего момента практически не прерывается, что позволило проезжать круги примерно на 0,3 секунды быстрее.
Современные коробки передач очень дороги. Даже сегодня, когда у них увеличен ресурс, они обходятся минимум в 4 млн. фунтов в год, если суммировать затраты на разработку, производство и обслуживание. Ремонтный комплект запасных частей для коробки стоит порядка 150 тысяч фунтов».
Умопомрачительные данные и характеристики болидов Формулы-1…
Для многих не секрет, что болиды Формулы-1 являются наиболее совершеными в мире автоспорта. Сам я являюсь поклонником этого спорта.
Цель этой записи — дать общее представление и описать различные конструкции, технологии, цены и детали используемые в болидах Формулы-1…
Разгон с места до 100км/ч 1.7 сек.
Разгон с места до 200км/ч 3.8 сек.
Разгон с места до 300км/ч 8.6 сек.
Максимальная скорость около 340 км/ч
Торможение со 100км/ч 1.4 сек и 17 метров дистанции.
Торможение с 200 км/ч 2.9 сек и 55 метров дистанции.
Торможение с 300 км/ч 4 сек
Перегрузка пилота при торможении около 5G.
Прижимная сила равная весу болида достигается на скорости около 180 км/ч.
Максимальная прижимная сила (настройка максимум) при 300+ км/ч около 3000 кг.
Расход топлива в режиме соревнований около 75 л/100км
Стоимость каждого пройденного километра около 500$
Главной особенностью болида Формулы-1 один несомненно является наличие огромной прижимной силы. Именно она позволяет проходить повороты на скоростях, недостижимых любым другим спортивным автомобилям. Здесь есть один интересный момент: многие повороты пилотам просто необходимо проходить на очень высокой скорости, когда прижимная сила позволяет держать болид на трассе, если же скорость сбросить то можно вылететь с трассы так как прижимная сила будет недостаточна!
Прижимную силу создает набор аэродинамических элементов таких как: заднее антикрыло, переднее антикрыло, диффузор, итд. Переднее антикрыло, состоит из углеродного волокна и создает прижимную силу до 25% от всего болида формулы один. Ориентировочная стоимость одной штуки 19000$
Заднее антикрыло при собственном весе около 7 кг создает до 1000кг прижимной силы на высокой скорости, это около 35% всей прижимной силы болида F1. Изготовлено из карбона, стоимость каждого около 20000$
Радиаторы:
Радиаторы болида выполнены из алюминия стоимость комплекта до 11000$
Трансмиссия…
Коробка передач болида Формулы-1 самым непосредственным образом соединена со сцеплением, выполненым из карбона. Сцепления выпускают две компании, AP racing и Sachs, которые создают их таким образом, что они могут выдерживать температуры близкие к 500 градусам. Сцепления являются электрогидравлическими элементами и имеют вес от 1.5кг. Каждое переключение скорости выполняется за 20-40 милисекуд и регулируется компьютером. Пилоты болидов не пользуются сцеплением вручную, теряя тем самым время и позволяя двигателю совершать холостые обороты(как это в обычных машинах, без автоматической кообки передач), а просто нажимают рычажок за рулем, для перехода к следующей скорости, сам же процесс полностью лежит на компьютере. Коробки передач создаются так, чтобы механики могли легко менять настройки. Так полная перестройка передаточных чисел коробки передач занимает около 40 минут в боксах.
Стоимость одной семискоростной полуавтоматической коробки передач свыше 130 000$. Рассчитана на пробег 6000 км.
Стоимость одной шины около 800$
На сезон нужно 720 штук.
Диски тормозов уже многие годы изготовляют из углеродного волокна, на производство одного диска может затрачиваться до 5 месяцев.
Температурный режим до 1000 цельсия
Рычаги передней подвески:
Изготовлены из титана и углепластика. Стоимость около 100 000$.
Рычаги задней подвески:
Изготавливаются из титана и углепластика, каждый комплект стоит 120 000$
Монокок …
Монокок — это основа болида F1, на которую крепятся все его части и детали. При сотрясениях, при авариях он должен обеспечить пилоту полную безопасность, но в то же время весить приблизительно 35кг. Как и большинство частей болида F1 монокок сделан из карбона и как и большинство деталей стоит недешево 115000$
Сиденье пилота:
Выполняется по индивидуальным меркам гонщика из углеволокна. В случаи аварии может быть удалено из кокпита вместе с пилотом. цена 2000$
Руль болида формулы один совмещает в себе приборную панель (дисплей по центру), органы управления, также позволяет изменять многие настройки болида прямо по ходу движения. Выполнен из углеродного волокна, для каждого пилота индивидуально по анатомическому строению. Стоимость около 40000$-100000$
Раскладка всех кнопочек, рычажков и переключателей съемного рулевого «колеса» современного болида Формулы-1
1. Управление составом топливовоздушной смеси
2. Регулятор ограничитель максимальных оборотов
3. Назначение неизвестно
4. Колёсико выбора комплексных общих настроек силового агрегата
5. Активация системы KERS
6. Кнопка радиостанции
7. Многофункциональный информационный дисплей и клавиши для изменения его параметров
8. Лимитатор
9. Изменение угла переднего антикрыла в большом диапазоне (используется непосредственно в гонке при совершении маневров)
10. Колёсико плавного изменения угла переднего антикрыла (плавное увеличение прижимной силы для компенсации износа шин)
11–13. Управление дифференциалом: установка «преднатяга», изменение степени блокировки на торможении и под тягой
14. Переключатель режимов цифрового контроллера
15. «Горячие» программируемые клавиши, на которые можно вывести две запрограммированные функции (у Петрова одна из них отвечает за режим, в котором двигатель делает более длительную перегазовку при переключении вниз на входе в поворот, чтобы сделать смену передач более плавной и избежать срыва в занос под тягой)
16. Лепестки переключения роботизированной коробки передач
17. Лепестки сцепления (используются или синхронно, или в разных комбинациях, в зависимости от текущей программы). Например, при старте сначала отпускается один лепесток, а второй, выжатый наполовину, — только спустя секунду. Всё это, по-видимому, как-то хитро управляет проскальзыванием сцепления и блокировкой дифференциала. При этом от гонщика требуется держать дроссель открытым ровно на 75%. Малейший перебор — начнётся пробуксовка, недобор — двигатель заглохнет. И только со второй передачи можно открывать полный газ. До запрещения лонч-контроля пилотам было, похоже, проще управлять болидом.
Материалы взяты с сайта Разгон до 100
Финальное разоблачение
Завершающая подборка фактов о Формуле 1
Мы заканчиваем рассказывать вам подробности из мира Формулы 1. Сегодня вы узнаете о самой долгой и короткой гонке, о типе коробки передач и о том, какие дополнительные утяжелители установлены на болидах Формулы 1. И не забудьте ознакомиться с предыдущими статьями нашей подборки.
Как можно проследить за соблюдением запрета на тесты по ходу сезона?
Возможность тайно поработать с болидом Формулы 1 практически отсутствует, потому что для его обслуживания необходима целая армия инженеров. Кроме того, для тестов необходимы шины Pirelli, которые придется «контрабандой» доставить к месту секретных тестов. А это нереально.
Какие типы балласта используют в болидах Формулы 1?
Согласно техническому регламенту, в 2015 году минимальный вес незаправленного болида с гонщиком должен составлять 702 кг. В зависимости от веса пилота и деталей, на болиде устанавливаются дополнительные утяжелители весом 5–15 кг. Эти элементы изготавливаются из очень плотного металла, например, тантала, плотность которого составляет 16,65 г/куб.см.
Расположение утяжелителей очень индивидуально и определяется особенностями строения болида и весом пилота. Обычно они размещаются под шасси, перед водительским сиденьем максимально близко к асфальту, чтобы обеспечить оптимальный центр тяжести. Иногда небольшая часть балласта располагается в переднем крыле. При использовании дополнительных утяжелителей существует важный запрет: они не могут перемещаться ни при каких условиях.
Сколько бы проиграл чемпионский болид 1982 года современному эквиваленту, если бы они ехали на одной трассе?
Такое сравнение усложнено, прежде всего, тем фактом, что с 1982 года все трассы Формулы 1 очень сильно изменились. Меньше всех трансформировалась Монца — длина ее трека стала на 7 метров короче, поэтому именно этот автодром и возьмем для сравнения.
Во время квалификации Гран-при Италии будущий чемпион 1982 года Кеке Росберг показал результат 1.31,834. Сравнение мы проведем по результату сына чемпиона мира на Гран-при Италии 2014 года — Нико Росберга. Свой лучший круг на Монце в прошлом году пилот Mercedes проехал с результатом 1.25,493, завоевав второе место на стартовой решетке. Поэтому, получается,что современный болид на 6 секунд быстрее гоночного автомобиля 1982 года.
Также можно сравнить результаты Кеке Росберга и чемпиона мира 2014 года Льюиса Хэмилтона в квалификациях Гран-при Италии. Результат Кеке мы знаем, а британец завоевал поул, проехав круг за 1.24,109. Итого разница составляет практически 8 секунд.
Еще один способ установить разницу по скорости между болидами 1982 года и современности, это сравнить время пилотов, стартовавших первыми. Поул с результатом 1.28,473 на Гран-при Италии 1982 года выиграл Марио Андретти. Напомним, что поул Хэмилтона в прошлом году составил 1.24,109. В этом случае, разница будет составлять чуть более 4 секунд.
Однако, и это сравнение очень условное. Монца — трасса, где используется максимальная мощность двигателя. На других автодромах результат может быть значительно выше, из-за больших изменений в аэродинамике болида.
Какой тип дифференциала используется в Формуле 1?
В Формуле 1 используются блокирующиеся дифференциалы. В отличие от простого неблокирующегося дифференциала, эта конструкция существенно повышает сцепление при разгоне, но это преимущество проявляется только когда под правым и левым ведущим колесом оказывается разное покрытие.
В «формульных» дифференциалах используется гидравлический механизм блокировки, управляемый электроникой. Уровень блокировки определяется «картой» в зависимости от множества переменных: скорости вращения, силы нажатия на акселератор и т.д.
В правилах особо сказано, что дифференциал не может быть активным — то есть текущая настройка может устанавливаться только человеком за рулем.
Можно ли менять очередность использования двигателей в текущем сезоне? Или четыре мотора необходимо использовать последовательно?
Правила не устанавливают ограничений на этот счет. Можно использовать один двигатель в течение нескольких гонок, затем заменить его на другой, а потом снова вернуться к первому. Однако, по ходу сезона можно дорабатывать только новые двигатели (с использованием лимитированного количества «токенов»), поэтому команды практически всегда используют двигатели последовательно.
Какая коробка передач установлена на болидах Формулы 1?
На болидах Формулы 1 установлены полуавтоматические коробки передач без синхронизатора. Для переключения передач пилот не использует сцепление, а нажимает небольшие рычаги, расположенные с обратной стороны руля. Благодаря гидравлической системе, которая активизируется электросигналом, переключение происходит за 1–2 сотые доли секунды.
Раньше команды настраивали передаточные числа для каждой трассы. В частности, благодаря настройкам последней передачи, болид достигал максимальной скорости только в момент окончания самой длинной прямой. Первая же передача отвечает за нужное ускорение на старте, а вторая — за комфортное прохождение медленных поворотов. Полная настройка коробки передач занимала приблизительно 40 минут.
По новым правилам передаточные числа нельзя менять между гонками, поэтому команды вынуждены в начала сезона выбрать универсальные настройки для всех трасс. Поэтому, например, 8 передача настраивается для трасс с длинными прямыми, и на более коротких и медленных автодромах она может не использоваться вообще.
На болидах Формулы 1 существует и задняя передача. Регламент требует ее присутствия, поэтому конструкторы делают ее максимально облегченной, и потому ненадежной. Часто команды устанавливают модуль задней передачи рядом с основной коробкой, что бы понизить вес второй.
Ее включение занимает много времени, передача может не включиться вообще, поэтому пилоты избегают использовать заднюю передачу кроме случаев, когда этл необходимо для продолжения гонки.
Включать заднюю передачу на пит-лейн строго запрещено.
Какая гонка в истории Формулы 1 стала самой длинной?
Самой долгой гонкой стал Гран-при Канады в 2011 году. Общее время этапа составило 4 часа и 4 минуты. Гонка проходила во время дождя, поэтому на 25 круге она была остановлена и восстановлена спустя 2 часа. Победителем гонки в Монреале стал Дженсон Баттон. До этого рекорд самого долгого Гран-При удерживала гонка в Нюрбургринге в 1954 году, хронометражем 3 часа 45 минут. Этот этап проходил при сухой погоде, а столь продолжительным он стал по причине длины трассы: в 1954 году круг на Нюрбургринге был равен 22 км и 810 метрам. Пилоты на долгом Гран-при Германии проехали 22 круга, а победителем стал Хуан Мануэль Фанхио.
Самым коротким Гран-при считается этап в Австралии в 1991 году. Из-за проливного тропического дождя гонка была остановлена спустя 24 минуты и 35 секунд после старта. Лидер этапа, Айртон Сенна, проехал только 16 кругов.
Какая максимальная продолжительность пит-стопа, установленная правилами?
Такого ограничения в правилах Формулы 1 нет. В подтверждение этому, на фоне супер-скоростных остановок в боксах особо выделяется пит-стоп Такума Сато на Гран-при Канады 2005 года: 30 минут 51.763 секунды. На болиде японца возникли проблемы с коробкой передач. Механики BAR приняли решение починить неисправность и, заменив всю заднюю часть автомобиля, выпустили болид в гонку с отставанием в 23 круга от лидера. До финиша Такумо Сато не доехал из-за проблем с тормозными дисками.
Ирина Лазурская
Постоянный автор и редактор ленты новостей Параболика. Мне 30 лет, по образованию и призванию — дизайнер. Влюбилась в Формулу 1 в 2000 году. Зашла в комнату, где папа смотрел автогонки, как раз тот момент, когда на Гран-при Бельгии Мика Хаккинен, обгоняя кругового Рикардо Зонту, обошел и Михаэля Шумахера. Тот обгон изменил мою жизнь, и я увлеклась Формулой 1. Люблю Королеву автоспорта за сочетание мужественности, скорости и высокого уровня безопасности.
Характеристики болида «Формулы-1». Масса, высота (меньше метра) и резиновый топливный бак
Базовые данные о самых быстрых машинах.
И сегодня мы разберем вопрос №1 из поисковиков по запросу «болид «Формула-1» – его характеристики.
Из чего складываются главные свойства машины? Конечно, из качеств шасси и мотора. Данные официального сайта «Мерседеса» об их последнем творении W11 до мельчайших частей закрывают информацию о всех аспектах характеристик шасси.
Шасси
Монокок: Углепластик и пористые композитные материалы
Кокпит: Сиденье гонщика – из углепластика, шеститочечные ремни безопасности OMP, система HANS
Передняя подвеска: Углеплатиковый треугольный рокер и толкатель, торсионные пружины и балансиры
Задняя подвеска: Углепластиковый треугольный рокер и тяга, торсионные пружины и балансиры
Диски: производство OZ, кованые, из магниевого сплава, 13 дюймов
Шины: «Пирелли». Рабочие окна – от 85ºС (С5) до 140ºС (пик для С1). Ширина – 305 мм (передние) и 405 мм (задние), высота – 670 мм, диаметр – 13 дюймов
Тормозная система: Карбоновые диски и колодки, электронное управление brake-by-wire
Электроника: Сертифицированный ФИА стандартный электронный блок управления. (У «Рено», к примеру – производства MES-Microsoft)
Панель настроек: McLaren Electronic Systems. (Да, даже чемпион «Формулы-1» закупает электронику у «Макларена»!)
Топливная система: Армированный кевларом резиновый топливный бак
Транмиссия: Восьмиступенчатая полуавтоматическая КПП с одной задней передачей, электронным управлением и электрогидравлической системой переключения, позволяющей максимально сократить время понижения и повышения передачи. Многодисковое карбоновое сцепление
Силовая установка
Информацию про моторы максимально подробно дали уже сайты «Феррари» и «Рено» – вплоть до длины хода цилиндра!
Силовая установка «Ф-1» целиком весит 145 кг и состоит из двигателя внутреннего сгорания (ICE), рекуператора кинетической энергии на торможениях (MGU-K), рекуператора тепловой энергии – от турбины, вращающейся под действием выхлопных газов (MGU-H), турбонаддув (TC), батарея (ES) и управляющая электроника (CE)
Двигатель внутреннего сгорания
Рабочий объем: 1,6 л
Угол развала цилиндров: 90 градусов. Диаметр цилиндра: 80 мм. Ход поршня: 53 мм
Максимальное количество оборотов: 15000 об/мин
Максимальный расход топлива: 100 кг/час на оборотах, превышающих 10500 об/мин, 110 кг на гонку
Впрыск: система прямого впрыска под давлением 500 бар
Турбонаддув: одноступенчатый компрессор и турбина с неограниченным давлением наддува (обычно 5 бар)
Максимальная скорость вращения турбины: 125000 об/мин (ограничена регламентом)
Гибридная система рекуперации энергии (ERS)
Аккумулятор: Литий-ионные батареи, минимальный вес – 20 кг
Мощность MGU-K: 120 кВт (161 л.с.)
Максимальное число оборотов MGU-K: 50000 об/мин.
Максимальное количество энергии, рекуперируемое MGU-K: 2 МДж за круг
Максимальное количество энергии, выдаваемое MGU-K на привод: 4 МДж за круг (33,3 сек при полной мощности)
Максимальное число оборотов MGU-H: 125000 об/мин
Общая мощность: свыше 950 л.с. Полный ответ на этот вопрос ищите ниже
Сколько лошадиных сил в болиде «Формулы-1»? А бывают машины мощнее?
Габариты
Длина: Более 5000 мм (все машины)
Передняя колея: 1600 мм
Задняя колея: 1550 мм
Ширина: 2000 мм (максимально разрешенная регламентом)
Высота: 950 мм (максимально разрешенная регламентом)
Масса: 746 кг ((максимально разрешенная регламентом с пилотом, балластом и топливом)
В 2019-м самой длинной колесной базой обладал «Мерседес», а короче всех был «Ред Булл». Высочайшая подвеска оказалась у «Рено», а самый грандиозный угол атаки – у «Рейсинг Пойнт». По последним двум параметрам чемпионы не впечатлили.
Болид Квята – один из самых длинных и агрессивных в «Формуле-1». Взял лучшее у «Мерседеса» и «Ред Булл»
Данных за 2020-й пока нет (поскольку машины пока только провели тестовые дни и могли измениться за 4 месяца простоя), но регламент между сезонами почти не менялся – а потому базовые размерные характеристики остались примерно теми же (разница вряд ли превысит десяток миллиметров). Только «Рено» честно объявила длину всей машины: 5480 мм.
Понравилась «Формула-1»? Подписывайся на наши соцсети – там важнейшие и интереснейшие истории из мира самого быстрого спорта на планете. Трансферы, техническая аналитика, экономика команд, лучшие цитаты пилотов – только ценная информация!