формула 1 какая трансмиссия
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.
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».
Все, что вы хотели знать о коробках передач машин Формулы 1
Среди множества новых правил, вступивших в силу с начала нынешнего сезона, одним из наименее заметных стало увеличение жизненного цикла коробок передач с четырех до пяти гонок. Кроме того, теперь в распоряжении команд есть всего 30 вариантов передаточных чисел, которые надо выбрать еще до старта чемпионата и в дальнейшем использовать по ходу всех 19 этапов – и в медленных шпильках Монако, и на длинных прямых Монцы, когда активировано подвижное крыло.
В Валенсии по ходу круга передачи меняются 64 раза, по этому показателю трасса Гран При Европы уступает только Сингапуру. Именно поэтому команда Mercedes GP предлагает побольше узнать о работе коробок передач в Формуле 1.
Почему на городской трассе в Валенсии коробки испытывают дополнительную нагрузку?
Поскольку на каждом круге в Валенсии передачи приходится переключать 64 раза (больше только в Сингапуре – 71 раз), то за гонку общее количество перемен составляет 3648, тогда как на остальных этапах – в среднем 3100. Таким образом выходит, что передачи меняются каждые 85 метров дистанции. Эту цифру можно сравнить с Монако (61 метр) и Спа (143 метра).
Насколько ресурс коробок вырос в 2011 году в сравнении с 2010-м?
В нынешнем сезоне они используются на протяжении пяти гонок подряд, тогда как в прошлом году – лишь четырёх. В 2010-м пробег каждой коробки составлял 2100-2500 км, сейчас, как ожидается, он возрастёт до 2600-3000 км. За пять Гран При общее количество перемен передач составит около 25000.
В какой гонке коробки передач испытывают наибольшую нагрузку?
В Монако, Сингапуре и Абу-Даби, где на одно переключение приходится 61, 71 и 82 метра дистанции соответственно. Главные факторы, определяющие нагрузку – величина крутящего момента и количество переключений: в Монако и Сингапуре их может быть до 4000. На медленных трассах передаточные отношения подбираются соответствующим образом, потому коробке приходится передавать больший крутящий момент на протяжении более длительного периода. Кроме того, машина дольше движется на низших передачах – это тоже повышает износ подшипников.
При каких температурах работает коробка, какую величину крутящего момента ей приходится передавать?
Типичный режим – это 130 градусов и 5000 Ньютон-метров крутящего момента на выходном валу. При этом сама коробка весит менее 40 кг и состоит из 500 с лишним деталей. Кроме того, к ней крепятся элементы подвески, а также задняя структура безопасности и многие элементы гидравлической системы.
Как быстро происходят смены передач в современных коробках Ф1 с «бесступенчатым» переключением?
Если говорить о передаче крутящего момента, то он не прерывается даже на долю секунды. Механическим элементам требуется менее 0,05 секунды, чтобы изменить свое положение – чтобы моргнуть глазом, человеку нужно втрое больше времени. На скорости 250 км/ч машина успевает за время переключения преодолеть 3,5 метра, примерно две трети своей длины.
Статья 9.6.2 Технического регламента говорит, что все участники чемпионата имеют право по ходу сезона использовать всего 30 вариантов передаточных чисел, причем определить их нужно еще до старта чемпионата. Как они выбираются?
В правилах говорится, что в распоряжении команды будет 30 вариантов – но она вовсе не обязана использовать каждый из них. Учитывая характеристики трассы, где предстоит выступать, из имеющегося набора нужно выбрать подходящие.
Первоначальный выбор отношений делается, исходя из результатов предсезонных тестов и работы на симуляторе. Оба пилота имеют в своем распоряжении одни и те же 30 вариантов.
Как подбираются передаточные числа для каждого этапа?
Для начала нужно выбрать высшую передачу, для чего используется симуляция с различными углами атаки антикрыльев, а также сравнивается время прохождения круга с использованием и без использования подвижного крыла при использовании разных передаточных чисел. Если ориентироваться лишь на настройки с закрытым крылом, при его открытии мотор может слишком рано «упереться» в ограничитель оборотов. Но и обратный сценарий из-за слишком «длинных» передач может привести к потере времени.
На трассах, где требуется большая прижимная сила, использование крыла дает прибавку в максимальной скорости около 15 км/ч, в то же время почти на 1000 об/мин возрастает частота вращения коленвала.
Оставшиеся отношения подбираются при помощи симулятора. Они должны обеспечить достаточный крутящий момент на выходе из поворотов, не допуская при этом излишнего падения оборотов мотора. Однако, если передача слишком «короткая», пилоту будет сложно не допустить пробуксовки на разгоне, а на входе в повороты машина будет вести себя нервно.
После приезда на трассу передаточные отношения могут быть изменены с учетом конкретного уровня сцепления или направления ветра. В пределах имеющихся трёх десятков их можно свободно менять между первой и второй пятничными тренировками. После завершения второй сессии команда должна в течение двух часов выбрать окончательный набор, который и будет использоваться по ходу двух оставшихся дней уик-энда.
Это интересно. Факты и цифры о Формуле 1
Много ли вам известно о болидах, которые участвуют в соревнованиях Формулы 1? Да, это быстрые и мощные средства передвижения. Но что именно находится под капотом такой машинки? И сколько понадобится времени и денег, чтобы создать хотя бы один поистине настоящий болид? Предлагаем вам ознакомиться с конкретными деталями.
Много ли вам известно о болидах, которые участвуют в соревнованиях Формулы 1? Да, это быстрые и мощные средства передвижения. Но что именно находится под капотом такой машинки? И сколько понадобится времени и денег, чтобы создать хотя бы один поистине настоящий болид? Предлагаем вам ознакомиться с конкретными деталями.
Монокок:
По номеру монокока идентифицируют автомобиль Формулы 1, поскольку все остальные узлы и агрегаты на нем съемные и заменяемые. За сезон гонщик меняет в среднем три монокока стоимостью примерно 115 000$ каждый. Итого за сезон только на монококи для одного пилота команды должны закладывать примерно 350 000$.
Средняя температура в кабине 50 °C
Колесная гайка:
Алюминиевая, Стоимость каждой 110$, на сезон требуется примерно 500 штук.
55 000$
Дисковые тормоза:
Каждый узел включает в себя: суппорт, диски и колодки. Стоимость такого узла 6000$. В течение сезона требуется 180 таких узлов.
Температура на поверхности тормозных дисков достигает 1000 °C
При скорости в 100 км/час требуется 1.4 секунды и 17 метров, чтобы полностью остановить машину
1 050 000$
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, а также прочие необходимые пилоту системы управления и контроля, кнопки бортовой радиосвязи и другие.
Имеет 23 кнопки
Контролирует более 120 разных функций
Весит 1,3 кг
Требуется 100 часов сборки на один руль.
Руль вынимают при посадки и высадки пилота из болида
320 000$
Встроенная видеокамера:
Камера вмонтирована в углепластиковый защитный корпус. Все расходы несет администрация Берни Эклстоуна, которой и принадлежит это оборудование.
140 000$
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 15-ти таких узлов. Стоимость каждого 20 000$.
300 000$
Носовой обтекатель:
Носовой обтекатель в сборе с передним антикрылом. Стоимость примерно 19 000$ каждый. За сезон обычно расходуется до 10 комплектов.
190 000$
Зеркала заднего вида:
Зеркала изготавливаются из специального отражающего материала повышенной прочности Perspex, монтируются в корпус из углеволокна, поэтому их стоимость относительно мала, но 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 20 комплектов.
220 000$
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:
Электрический кабель, длиной 1 км соединяет 100 сенсоров и датчиков
Все электронные системы болида.
4 000 000$
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$
Аэродинамика:
Болид Формулы 1 имеет прижимную силу в 2500 кг
Это в 4 раза больше, чем вес самой машины
Максимальная скорость составляет 340 км/час
Примерная стоимость всех затрат лишь на болиды составляет: 15 миллионов долларов.