Formule 1-auto's - alles wat u erover moet weten
Inhoud
Formule 1-auto's zijn de fysieke belichaming van de nieuwste ontwikkelingen in de auto-industrie. Het kijken naar de races zorgt op zich al voor de juiste dosis spanning, maar echte fans weten dat de belangrijkste dingen buiten de baan gebeuren. Innovatie, testen, engineering worstelen om de auto nog 1 km/u sneller te maken.
Dit alles betekent dat racen slechts een klein onderdeel is van wat Formule 1 is.
Jij ook? Heb je je ooit afgevraagd hoe een Formule 1-auto wordt gebouwd? Wat zijn de kenmerken en waarom bereikt het zo'n enorme snelheid? Zo ja, dan bent u bij ons aan het juiste adres.
Je leert alles uit het artikel.
Formule 1-auto - structurele basiselementen
De Formule 1 is opgebouwd rond verschillende sleutelelementen. Laten we ze elk afzonderlijk bekijken.
Monocoque en onderstel
De ontwerpers van de auto hebben alle elementen op het hoofdonderdeel gemonteerd - het chassis, waarvan het centrale element de zogenaamde monocoque is.Als een Formule 1-auto een hart had, zou het hier zijn.
De monocoque weegt ongeveer 35 kg en vervult een van de belangrijkste taken: de gezondheid en het leven van de bestuurder beschermen. Daarom doen de ontwerpers er alles aan om zelfs kritieke botsingen te weerstaan.
Ook in dit deel van de auto is er een brandstoftank en een batterij.
De monocoque ondersteunt de auto echter om nog een andere reden. Daar assembleren de ontwerpers de belangrijkste elementen van de auto, zoals:
- aandrijfeenheid,
- versnellingsbakken,
- standaard maalzones,
- voorvering).
Laten we nu verder gaan met de hoofdvragen: waar bestaat een monocoque uit? Hoe werkt het?
De basis is een aluminium frame, d.w.z. mesh, qua vorm weinig anders dan de honingraat. Ontwerpers coaten dit frame vervolgens met minimaal 60 lagen flexibele koolstofvezel.
Dit is nog maar het begin van het werk, want dan gaat de monocoque door laminering (600 keer!), Luchtaanzuiging in een vacuüm (30 keer) en uiteindelijke uitharding in een speciale oven - autoclaaf (10 keer).
Daarnaast besteden ontwerpers veel aandacht aan de laterale kreukelzones. Op deze plaatsen is de Formule 1-auto bijzonder kwetsbaar voor aanrijdingen en diverse ongevallen, en heeft daarom extra bescherming nodig. Het is nog steeds op het monocoque-niveau en is een extra laag van 6 mm koolstofvezel en nylon.
Het tweede materiaal is ook terug te vinden in kogelvrije vesten. Het heeft kinetische krachtabsorptie-eigenschappen, dus het is ook geweldig voor de Formule 1. Het wordt ook elders in de auto aangetroffen (zoals in de hoofdsteun die het hoofd van de bestuurder beschermt).
dashboard
Net zoals de monocoque het middelpunt van de hele auto is, is de cockpit het middelpunt van de monocoque. Het is natuurlijk ook de plek van waaruit de chauffeur het voertuig bedient. Daarom zijn er drie dingen in de cockpit:
- fauteuil,
- stuur,
- pedalen.
Een ander belangrijk kenmerk van dit element is strakheid. Aan de bovenkant is de cabine 52 cm breed - net genoeg om onder de armen van de chauffeur te passen. Hoe lager het is, hoe smaller het is. Op poothoogte is de kuip slechts 32 cm breed.
Waarom zo'n project?
Om twee zeer belangrijke redenen. Allereerst biedt de krappe cabine de chauffeur veel meer veiligheid en bescherming tegen overbelasting. Ten tweede maakt het de auto aerodynamischer en wordt het gewicht beter verdeeld.
Tot slot is het de moeite waard om toe te voegen dat de F1-auto bijna liggend wordt bestuurd. De bestuurder zit schuin, voeten boven de heupen.
Stuurwiel
Als het u lijkt dat een Formule 1-stuur niet veel verschilt van een standaard autostuur, dan heeft u het mis. Het gaat niet alleen om de vorm, maar ook om de functionele knoppen en andere belangrijke zaken.
Allereerst creëren ontwerpers een stuurwiel individueel voor een specifieke bestuurder. Ze maken een afdruk van zijn gebalde handen, en op basis hiervan en rekening houdend met de suggesties van de rallyracer, bereiden ze het eindproduct voor.
Qua uiterlijk lijkt het stuur van een auto op een ietwat vereenvoudigde versie van een vliegtuigdashboard. Dit komt omdat het veel knoppen en knoppen heeft die de bestuurder gebruikt om verschillende functies van het voertuig te bedienen. Bovendien bevindt zich in het centrale gedeelte een LED-display en aan de zijkanten bevinden zich handgrepen, die natuurlijk niet mogen ontbreken.
Interessant is dat de achterkant van het stuur ook functioneel is. Meestal worden hier de koppeling en peddels geplaatst, maar sommige chauffeurs gebruiken deze plek ook voor extra functieknoppen.
halo
Dit is een relatief nieuwe uitvinding in de Formule 1 aangezien deze pas in 2018 uitkwam. Wat is er gebeurd? Het Halo-systeem is verantwoordelijk voor de bescherming van het hoofd van de bestuurder bij een ongeval. Hij weegt ongeveer 7 kg en bestaat uit twee delen:
- een titanium frame dat het hoofd van de berijder omringt;
- een extra stuk dat de hele structuur ondersteunt.
Hoewel de beschrijving niet indrukwekkend is, is Halo eigenlijk uiterst betrouwbaar. Het is bestand tegen een druk tot 12 ton. Ter illustratie: dit is hetzelfde gewicht voor anderhalve bus (afhankelijk van het type).
Formule 1-auto's - Rijdende elementen
Je kent de basisbouwstenen van een auto al. Nu is het tijd om het onderwerp werkende componenten te verkennen, namelijk:
- hangers,
- bus
- remmen.
Laten we ze elk afzonderlijk bekijken.
Подвеска
Een Formule 1-auto heeft iets andere veringseisen dan auto's op reguliere wegen. Allereerst is het niet ontworpen om rijcomfort te bieden. In plaats daarvan zou het moeten doen:
- de auto was voorspelbaar
- de prestaties van de banden waren passend,
- aerodynamica was op het hoogste niveau (we zullen later in het artikel over aerodynamica praten).
Daarnaast is duurzaamheid een belangrijk kenmerk van de F1-ophanging. Dit komt door het feit dat ze tijdens de beweging worden blootgesteld aan enorme krachten die ze moeten overwinnen.
Als het gaat om ophangingscomponenten, zijn er drie hoofdtypen:
- intern (inclusief veren, schokdempers, stabilisatoren);
- uitwendig (inclusief assen, lagers, wielsteunen);
- aerodynamisch (tuimelaars en stuurinrichting) - ze verschillen iets van de vorige, omdat ze naast de mechanische functie druk creëren.
In principe worden er twee materialen gebruikt voor de productie van de ophanging: metaal voor de interne componenten en koolstofvezel voor de externe componenten. Zo verhogen ontwerpers de duurzaamheid van alles.
Ophanging in de F1 is best een lastig onderwerp, omdat het vanwege het hoge risico op breuk moet voldoen aan strenge FIA-normen. We zullen hier echter niet in detail op hen ingaan.
Banden
We zijn aangekomen bij een van de eenvoudigste problemen in de Formule 1-races: banden. Dit is een vrij breed onderwerp, ook al richten we ons alleen op de belangrijkste zaken.
Neem bijvoorbeeld het seizoen 2020. De organisatoren hadden 5 soorten banden voor droge en 2 voor natte banen. Wat is het verschil? Nou, droge baanbanden hebben geen profiel (hun andere naam is slicks). Afhankelijk van het mengsel labelt de fabrikant ze met symbolen van C1 (hardste) tot C5 (zachtste).
Later zal de officiële bandenleverancier Pirelli 5 typen selecteren uit een beschikbare pool van 3 verbindingen die tijdens de race beschikbaar zullen zijn voor teams. Markeer ze met de volgende kleuren:
- rood (zacht),
- geel (middel),
- wit (hard).
Uit de natuurkunde is bekend dat hoe zachter het mengsel, hoe beter de hechting. Dit is vooral belangrijk in bochten, omdat de bestuurder hierdoor sneller kan rijden. Aan de andere kant is het voordeel van een stijvere band duurzaamheid, wat betekent dat de auto niet zo snel de bak in hoeft.
Als het gaat om natte banden, verschillen de twee beschikbare bandentypes voornamelijk in hun afvoercapaciteit. Ze hebben kleuren:
- groen (met lichte regen) - verbruik tot 30 l / s bij 300 km / u;
- blauw (voor hevige regen) – verbruik tot 65 l/s bij 300 km/u.
Er zijn ook bepaalde eisen voor het gebruik van banden. Als een coureur bijvoorbeeld doorgaat naar de derde kwalificatieronde (Q3), moet hij starten op de banden met de beste tijd in de vorige ronde (Q2). Een andere vereiste is dat elk team minimaal 2 bandencompounds per race moet gebruiken.
Deze voorwaarden zijn echter alleen van toepassing op droge baanbanden. Ze werken niet als het regent.
Hamulce
Bij halsbrekende snelheden zijn ook remsystemen met de juiste hoeveelheid kracht nodig. Hoe groot? Zo erg zelfs dat het intrappen van het rempedaal g-krachten tot 5G veroorzaakt.
Daarnaast gebruiken de auto's carbon remschijven, wat ook een verschil is met traditionele auto's. Schijven van dit materiaal zijn veel minder duurzaam (genoeg voor ongeveer 800 km), maar ook lichter (gewicht ongeveer 1,2 kg).
Hun extra, maar niet minder belangrijk kenmerk zijn 1400 ventilatiegaten, die nodig zijn omdat ze kritieke temperaturen verwijderen. Wanneer ze door de wielen worden afgeremd, kunnen ze oplopen tot 1000 ° C.
Formule 1 - motor en zijn kenmerken
Het is tijd voor waar de tijgers het meest van houden, de motor van de Formule 1. Laten we eens kijken waar hij van gemaakt is en hoe hij werkt.
Welnu, sinds enkele jaren zijn auto's uitgerust met 6-liter V1,6-hybride turbomotoren. Ze bestaan uit verschillende hoofdonderdelen:
- verbrandingsmotor,
- twee elektromotoren (MGU-K en MGU-X),
- turbo's,
- accu.
Hoeveel paarden heeft de Formule 1?
De motor is klein, maar laat dat je niet voor de gek houden. De aandrijving bereikt een vermogen van ongeveer 1000 pk. De verbrandingsmotor met turbocompressor levert 700 pk en nog eens 300 pk. geproduceerd door twee elektrische systemen.
Dit alles bevindt zich direct achter de monocoque en is naast de voor de hand liggende rol van de aandrijving ook een constructief onderdeel. In die zin dat monteurs de achtervering, wielen en versnellingsbak aan de motor bevestigen.
Het laatste belangrijke element waar de krachtbron niet zonder kon, zijn radiatoren. Er zitten er drie in de auto: twee grote aan de zijkanten en een kleinere direct achter de bestuurder.
brandend
Hoewel de grootte van een Formule 1-motor onopvallend is, is het brandstofverbruik een andere zaak. Auto's verbruiken tegenwoordig ongeveer 40 l/100 km. Voor de leek lijkt dit cijfer enorm, maar in vergelijking met historische resultaten is het vrij bescheiden. De eerste Formule 1-wagens verbruikten zelfs 190 l/100 km!
De afname van dit beschamende resultaat is deels te wijten aan de ontwikkeling van technologie, en deels aan beperkingen.
Volgens de FIA-regels mag een F1-auto maximaal 145 liter brandstof verbruiken in één race. Een extra curiositeit is het feit dat vanaf 2020 elke auto twee debietmeters zal hebben die de hoeveelheid brandstof regelen.
Gedeeltelijk bijgedragen aan Ferrari. De Formule 1 van dat team zou grijze gebieden hebben uitgebuit en daarmee de beperkingen hebben omzeild.
Ten slotte noemen we de brandstoftank, omdat deze afwijkt van de standaardtank. Welke? Allereerst het materiaal. De fabrikant maakt de tank alsof hij deze voor de militaire industrie maakt. Dit is een andere veiligheidsfactor omdat lekken tot een minimum worden beperkt.
Overdragen
Het thema van de aandrijving is nauw verwant aan de versnellingsbak. De technologie veranderde op hetzelfde moment dat de F1 hybride motoren begon te gebruiken.
Wat is kenmerkend voor hem?
Dit is een 8-speed, semi-automatisch en sequentieel. Bovendien heeft het het hoogste ontwikkelingsniveau ter wereld. De bestuurder schakelt in milliseconden! Ter vergelijking: dezelfde handeling duurt minstens een paar seconden voor de snelste gewone autobezitters.
Als je op de hoogte bent, heb je waarschijnlijk het gezegde gehoord dat er geen achteruitversnelling in auto's zit. Dit is waar?
Niet.
Elke F1-rit heeft een achteruitversnelling. Bovendien is zijn aanwezigheid vereist in overeenstemming met de FIA-regels.
Formule 1 - g-krachten en aerodynamica
We hebben de g-krachten van de remmen al genoemd, maar we komen erop terug naarmate het onderwerp aerodynamica zich ontwikkelt.
De belangrijkste vraag, die vanaf het begin de situatie een beetje zal opfleuren, is het principe van auto-assemblage. Nou, de hele structuur werkt als een omgekeerde vliegtuigvleugel. In die zin dat in plaats van de auto op te tillen, alle bouwstenen neerwaartse druk creëren. Daarnaast minimaliseren ze natuurlijk de luchtweerstand tijdens beweging.
Downforce is een zeer belangrijke parameter in het racen omdat het zorgt voor de zogenaamde aerodynamische tractie, wat het nemen van bochten vergemakkelijkt. Hoe groter het is, hoe sneller de bestuurder de bocht zal passeren.
En wanneer neemt de aerodynamische stuwkracht toe? Als de snelheid toeneemt.
Als u op gas rijdt, zult u in de praktijk gemakkelijker kunnen keren dan wanneer u voorzichtig bent en het gas loslaat. Het lijkt contra-intuïtief, maar in de meeste gevallen is het dat ook. Bij maximale snelheid bereikt de downforce 2,5 ton, wat het risico op slippen en andere verrassingen in bochten aanzienlijk vermindert.
Aan de andere kant heeft de aerodynamica van de auto een keerzijde: individuele elementen zorgen voor weerstand, die vertraagt (vooral op rechte stukken van de baan).
Sleutelelementen van aerodynamisch ontwerp
Hoewel de ontwerpers er alles aan doen om ervoor te zorgen dat de hele F1-auto voldoet aan de basisaerodynamica, bestaan sommige ontwerpelementen alleen om neerwaartse druk te creëren. Het gaat over:
- voorvleugel - het is de eerste die in contact komt met de luchtstroom, dus het belangrijkste. Het hele concept begint bij hem, want hij organiseert en verdeelt alle weerstand over de rest van de machine;
- zijelementen - ze doen het zwaarste werk, omdat ze chaotische lucht van de voorwielen verzamelen en organiseren. Vervolgens sturen ze ze naar de koelinlaten en achterin de auto;
- Achtervleugel - Verzamelt luchtstralen van eerdere elementen en gebruikt ze om neerwaartse druk op de achteras te creëren. Bovendien vermindert het (dankzij het DRS-systeem) de weerstand op rechte stukken;
- vloer en diffusor - zo ontworpen dat er druk wordt gecreëerd met behulp van lucht die onder de auto stroomt.
Ontwikkeling van technisch denken en overbelasting
Steeds betere aerodynamica verhoogt niet alleen de prestaties van auto's, maar ook de stress die bestuurders ervaren. Er is geen natuurkunde-expert voor nodig om te weten dat hoe sneller een auto een bocht ingaat, hoe groter de kracht die erop wordt uitgeoefend.
Hetzelfde geldt voor de persoon die in de auto zit.
Op de tracks met de scherpste bochten bereiken overbelastingen 6G. Het is veel? Stel je voor dat iemand met een kracht van 50 kg op je hoofd drukt, en de spieren van de nek hebben het te verduren. Dit is precies waar racers mee te maken hebben.
Zoals u kunt zien, moet u niet lichtvaardig met overbelasting omgaan.
Zijn er veranderingen op komst?
Er zijn veel tekenen dat er de komende jaren een revolutie zal plaatsvinden in de aerodynamica van auto's. Vanaf 2022 hebben F1-circuits een nieuwe technologie die gebruik maakt van zuigkracht in plaats van druk. Als het werkt, is het geavanceerde aerodynamische ontwerp niet meer nodig en verandert het uiterlijk van de auto's drastisch.
Maar zal het echt zo zijn? De tijd zal het leren.
Hoeveel weegt de Formule 1?
U kent alle belangrijkste onderdelen van een auto al en wilt waarschijnlijk weten hoeveel ze samen wegen. Volgens de laatste regelgeving is het minimaal toegestane voertuiggewicht 752 kg (inclusief bestuurder).
Formule 1 - technische gegevens, d.w.z. samenvatting
Wat is een betere manier om een artikel over een F1-auto samen te vatten dan door de belangrijkste technische gegevens samen te vatten? Ze maken immers duidelijk waartoe de machine in staat is.
Om alles samen te vatten wat u moet weten over de F1-auto:
- motor - V6-hybride met turbocompressor;
- inhoud - 1,6 l;
- motorvermogen - ca. 1000 pk;
- acceleratie tot 100 km / u - ongeveer 1,7 s;
- maximale snelheid - het hangt ervan af.
Waarom "het hangt ervan af"?
Want in het geval van de laatste parameter hebben we twee resultaten die de Formule 1 heeft behaald.De maximumsnelheid in de eerste was 378 km/u.Dit record werd in 2016 op het rechte stuk neergezet door Valtteri Bottas.
Er was echter ook nog een test waarbij een auto bestuurd door van der Merwe door de 400 km/u barrière brak, helaas werd het record niet erkend omdat het niet in twee runs (met wind en tegen wind) werd behaald.
We vatten het artikel samen met de prijs van een auto, want ook dit is een interessante curiositeit. Het wonder van moderne autotechniek (in termen van afzonderlijke onderdelen) kost iets meer dan $ 13 miljoen. Houd er echter rekening mee dat dit de prijs is zonder rekening te houden met de kosten van technologieontwikkeling en innovatiekosten het meest.
De bedragen die aan onderzoek worden uitgegeven lopen op tot vele miljarden dollars.
Ervaar zelf Formule 1-auto's
Wil je ervaren hoe het is om achter het stuur van een auto te zitten en de kracht ervan te voelen? Nu kun je het doen!
Bekijk ons aanbod om F1-coureur te worden:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
