Samochody Formuły 1


Obecne samochody Formuły 1 – jednomiejscowe pojazdy wyścigowe o otwartym nadwoziu, kołach wystających poza profil kokpitu i skrzydłach (ang. wings) z przodu oraz z tyłu, budowane ściśle według regulacji FIA – w związku z czym ich budowa jest zbliżona.

Koszt projektowania i budowy bolidu wymaga setek godzin w tunelu aerodynamicznym a koszty często przekraczają 100 milionów dolarów. Na rok 2007 budżet stajni BMW Sauber wynosił 355 milionów dolarów. Wiele pieniędzy pochłania rozwój, badania i testy w tunelu aerodynamicznym.

Silnik

RS27 V8 stosowany w sezonie 2007.
Silnik stanowi integralną część struktury bolidu, co oznacza, że z przodu jest do niego podłączony kokpit, a z tyłu skrzynia biegów z tylnym zawieszeniem i strukturą zderzeniową.

Obecnie silniki o pojemności 2400 cm³ w układzie V8 zostały wprowadzone w sezonie 2006 zastępując jednostki V10 o pojemności 3000 cm³ (wprowadzone w 1995 r. kiedy to również zmniejszono pojemność z 3500 cm³, aby zwiększyć bezpieczeństwo kierowców).

Moc silników wynosi ok. 750 KM (stare jednostki V10 miały moc bliską 1000 KM, są to jednak dane nieoficjalne – żaden z producentów nigdy nie określił dokładnej mocy silnika). W sezonie 2006 obroty silników z łatwością przekraczały 20 tys. obr./min., obecnie liczba ta została ograniczona przez FIA do 18 tys.

Silnik wydziela ok. 1758 kW ciepła, które musi być odprowadzone do atmosfery poprzez radiatory (chłodnice), umieszczone po bokach samochodu. Przez chłodnice przepływa około 650 litrów powietrza na minutę.

Obecnie dostarczaniem silników do Formuły 1 zajmują się: Renault, Ferrari, Mercedes oraz Cosworth. Łącznie zaopatrują one 12 zespołów w stawce.

FIA dążąc do spowolnienia bolidów od kilku sezonów wprowadza przepisy zwiększające żywotność silników. W sezonie 2004 dozwolona była wymiana silnika co każde Grand Prix, ale obowiązywał zakaz zmieniania silnika w trakcie jednego weekendu (obejmującego treningi, kwalifikacje i wyścig). Zgodnie ze zmianami wprowadzonymi od sezonu 2005 jeden silnik jest stosowany przez co najmniej dwa kolejne Grand Prix. W przypadku zmiany silnika w tym czasie pozycja startowa kierowcy zostaje obniżona o 10 pozycji w stosunku do wyników kwalifikacji do danego wyścigu. W sezonie 2007 przepisy zostały zmodyfikowane i zezwoliły na używanie dowolnej liczby jednostek podczas dwóch pierwszych treningów przed wyścigiem bez konsekwencji. Nie może jednak zostać użyta jednostka wykorzystywana w Grand Prix. W roku 2008 można było użyć 1 silnik na 2 GP – w przypadku wymiany kierowca był cofany o 10 pozycji na starcie. W sezonie 2009 można użyć tylko 8 silników na cały sezon a silniki można wymieniać bez straty pozycji. W przypadku skończenia się regulaminowych ośmiu silników za wymianę silnika na nowy kierowca będzie cofany o 10 pozycji na starcie lub na koniec stawki, gdy silnik zostanie wymieniony po kwalifikacjach. Zostały wprowadzone ograniczniki obrotów silnika z 19 000 do 18 000 obr./min.

Z końcem sezonu 2006 FIA poddała silniki homologacji i od tej pory mogą być w nich dokonywane jedynie nieznaczne modyfikacje. Tzw. "zamrożenie silników" ma trwać nawet do 2017 r.

Skrzynia biegów

Samochody Formuły 1 używają półautomatycznych, sekwencyjnych skrzyń biegów z maksymalnie siedmioma biegami do przodu i jednym do tyłu (obowiązkowym). Kierowca daje sygnał zmiany biegów używając łopatek umieszczonych za kierownicą. Dzięki takiemu rozwiązaniu kierowca ma możliwość zmiany biegów bez odrywania rąk od kierownicy.

System elektryczno-hydrauliczny umożliwia zmianę biegów nawet w ciągu kilkudziesięciu milisekund, co jest rozwiązaniem dużo wydajniejszym niż w konwencjonalnych przekładniach. W samochodach osobowych najszybsi zmieniają bieg w około pół sekundy.

Od sezonu 2008 wprowadzony został przepis, który wymusił na producentach zwiększenie niezawodności skrzyni biegów. Zgodnie z nim skrzynia musi wytrzymać cztery wyścigi Grand Prix.

Aerodynamika

z sezonu 2004 Aerodynamika samochodów jest projektowana tak, aby uzyskać jak najlepszy docisk do podłoża (zmniejsza poślizg kół i zwiększa efektywność transmisji mocy z kół na podłoże) przy jak najmniejszej utracie na prędkości i przyspieszeniu. Każda część nadwozia jest projektowana właśnie z tą myślą.

a MP4-23 w wersji przejściowej testującej rozwiązania na sezon 2009.
Dobrze ustawiona aerodynamika może mieć większe znaczenie niż opony, wg ekspertów aż 80% przyczepności pochodzi z aerodynamiki, a tylko 20% z opon. Sekretem dobrego ustawienia jest kompromis pomiędzy jak największą siłą docisku i jak najmniejszym oporem. Najłatwiejszym i najszybszym sposobem regulacji jest ustawianie kąta w przednich i tylnych skrzydłach, które są dosyć długo już stosowanym elementem aerodynamicznym, generującym spory udział w oddziaływaniu powierzchnia-bolid. Wbrew pozorom, największy udział w docisku bolidu do podłoża (40%) ma tak zwany dyfuzor, który znajduje się pod bolidem. Część ta wręcz przysysa bolid do nawierzchni toru dzięki tak zwanemu efektowi przyziemnemu. Odkrycie tego efektu miało miejsce właśnie w Formule 1 (przez przypadek) i dało początek całej erze "efektu przyziemnego". Obecnie jednym z najbardziej nurtujących problemów jest uporządkowanie przepływu powietrza wokół kół. Rozmaite drobne elementy aerodynamiczne (skrzydełka, płaty, kominy) umieszczane są na przednim skrzydle i osłonach chłodnic, aby zniwelować negatywny wpływ kół na przepływ powietrza.

Aerodynamika jest jednym z najważniejszych elementów przy projektowaniu samochodu Formuły 1. Chociaż niektóre zespoły coraz częściej do rozwoju aerodynamiki stosują potężne komputery, w dzisiejszych czasach jej rozwój wciąż nie jest praktycznie możliwy bez specjalnych tuneli aerodynamicznych.

W tunelach testuje się nie tylko nowe elementy nadwozia, ale także np. wpływ zmiennych podmuchów wiatru na stabilność samochodu. Tunel zespołu Williams, który wyposażony jest w 60-tonowy wiatrak i silnik o mocy 4000 KM, jest w stanie symulować huragany.

Konstrukcja

Samochody są budowane z kompozytów włókna węglowego i podobnych ultralekkich (i drogich w produkcji) materiałów. Z drugiej strony, współczesnym konstrukcjom nie obce jest drewno, czy też odważniki ze zwykłej stali. Zgodnie z regulaminem FIA, masa bolidu wraz z kierowcą, płynami, gaśnicami i kamerami pokładowymi nie może być mniejsza niż 620 kg (od sezonu 2010), stajnie często muszą dodawać balast, aby osiągnąć minimalną dozwoloną wagę. Zarówno kierowcy i bolidy sa ważone po każdym wyscigu. Dodatkową zaletą balastu jest to, że dzięki niemu można efektywnie wyważyć samochód i obniżyć środek ciężkości, balast można umieścić w wielu miejscach w samochodzie.

Paliwo

W F1 używa się paliwa zbliżonego do tego ze stacji benzynowych, jest ono jednak specjalnie przygotowywane dla F1 pod kątem danego toru. Paliwo to jest jednakowe dla wszystkich zespołów. Stajnie nie mogą na własną rękę go ulepszać. Aby uniknąć wszelkich wątpliwości, paliwo to jest dystrybuowane i tankowane pod ścisłą kontrolą sędziów. Od czasu do czasu są też przeprowadzane kontrole próbek paliwa, pobieranego bezpośrednio przed startem z baków bolidów.

Od sezonu 2000 paliwo używane w F1 musiało być zgodne z normami, które w Unii Europejskiej zaczęły obowiązywać od roku 2005 (maksymalna zawartość siarki w paliwach została zredukowana z 150 do 50 ppm).

Od sezonu 2008 co najmniej 5,75% jest pochodzenia biologicznego – zgodnie z nowymi przepisami UE. Federacja chce, aby prace nad paliwem dla Formuły 1 przyczyniły się do rozwoju biopaliw do wykorzystania w drogowych samochodach.

Zbiornik paliwa, wykonany z odpornej na przecieki gumy i pokryty Kevlarem, umieszczany jest jak najniżej w kadłubie tuż za fotelem kierowcy. Podczas tankowania paliwo dostarczane jest przez wąż tankujący z szybkością ok. 12 l/s, warunkiem jest prawidłowe umieszczenie końcówki węża we wlewie do baku. Zużycie paliwa podczas wyścigu wynosi około 75 kilogramów na 100 kilometrów, jednak jest ono uzależnione od charakterystyki toru.

Do sezonu 2010 dozwolone było dotankowanie bolidu podczas trwania wyścigu.

Opony


Od sezonu 2009 do Formuły 1 powróciły opony całkowicie gładkie, tzw. slicki, które mają najlepszą przyczepność do podłoża w suchych warunkach atmosferycznych.
Od sezonu 2010 szerokość przednich opon została zmniejszona z 270 mm do 245 mm. Średnica osadzenia na obręczy wynosi 13 cali.

Opony stosowane w Formule 1 mogą wytrzymać dystans do 200 km. Dla porównania, opona radialna produkowana przez Michelin używana w samochodach osobowych jest w stanie wytrzymać około 80 000 km, a opona motocyklowa 15 000 km. Taka różnica w wytrzymałości spowodowana jest tym, że opony F1 są wykonywane z innych znacznie bardziej miękkich i szybciej ścierających się gatunków gumy, niż te stosowane w oponach użytkowych. Stosowanie miękkiej gumy zdecydowanie zwiększa przyczepność opon do podłoża.

Optymalna temperatura, w której pracują opony w Formule 1, to 95 °C. Różnica w temperaturze jest o tyle ważna, że jest bardzo powiązana z przyczepnością, zawieszeniem i prześwitem. W przypadku zmniejszenia temperatury bieżnika – spada jego przyczepność. Problem występuje najczęściej podczas wolnej jazdy, np. za samochodem bezpieczeństwa. W celu zachowania odpowiedniej temperatury opon kierowcy jadą w charakterystyczny zygzakowaty sposób.

Obecnie w Formule 1 jest tylko jeden dostawca opon – firma Pirelli. Jest ona zobowiązana do dostarczania identycznych specyfikacji opon dla wszystkich zespołów uczestniczących w mistrzostwach.

Obecnie na każdym wyścigu Formuły 1 dostępne są 4 rodzaje opon firmy Pirelli:

-Supermiękkie – czerwony
-Miękkie – żółty
-Średni – biały
-Twardy – srebrny

Hamulce

Tarcze hamulcowe wykonane są z włókien węglowych. Ich grubość nie może być mniejsza niż 28 mm, a średnica nie może być większa niż 278 mm. Dozwolone jest używanie dwóch klocków hamulcowych. Podczas hamowania rozgrzewają się do temperatury 1000 °C w niespełna sekundę. Hamulce nie są elementem trwałym i wymieniane są według potrzeb. Hamulce są w stanie zatrzymać bolid ze 100 km/h na odcinku 17 m.

Kokpit


Kokpit jest ciasnym miejscem. Montuje się w nim fotel kierowcy i kierownicę, która stanowi centrum sterowania bolidem. Cała kabina wykonana jest z włókien węglowych, które zapewniają ochronę kierowcy nawet przy zderzeniu z prędkością 300 km/h (ostatni wypadek śmiertelny miał miejsce w 1994 roku). Monocoque ma zapewnić kierowcy zarówno komfort jazdy jak i przetrwanie w razie wypadku. Ta część bolidu poddawana jest wielu rygorystycznym testom i jest jedną z nielicznych części, która ze względu na swoją wytrzymałość może być używana przez cały sezon.

Fotel

Kierowca jest przypięty do fotela pięcio- lub sześciopunktowymi pasami bezpieczeństwa. Współgrają one również z systemem HANS chroniącym kręgi szyjne kierowcy podczas kolizji. Sam fotel nie może być przymocowany do kokpitu na stałe, mocuje się go za pomocą maksymalnie dwóch poziomych sworzni. Musi on być także wyposażony w specjalne mocowania umożliwiające wykorzystanie KED (Kendrick Extrication Device). Mocowanie jest ujednolicone i w każdym bolidzie fotel może być wyciągnięty za pomocą jednego, standardowego narzędzia, w które wyposażone są wszystkie zespoły ratownicze. Fotel podobnie jak cały kombinezon kierowcy musi być wykonany z materiałów niepalnych.

Kierownica

Kierownica w bolidzie F1 stanowi centrum zarządzania pracą samochodu. Może się na niej znajdować nawet 20 przycisków i "łopatek". Koszt budowy jednego egzemplarza wynosi do około 35 000 €. Kierownica nie jest zamontowana na stałe i można ją wyjąć z kokpitu w każdej chwili, aby w razie niebezpieczeństwa kierowca szybko wydostał się z bolidu. Ze względów bezpieczeństwa opuszczenie kokpitu nie powinno zająć dłużej niż 5 sekund.

W trakcie sezonu na jednego kierowcę przypadają około cztery kierownice. Liczba ta może jednak się zmienić, np. McLaren kierownicę z bolidu kierowcy, który w Grand Prix stanął na podium, włącza do udokumentowanej kolekcji i nie jest ona używana już w żadnym innym wyścigu.

Osiągi

na przestrzeni lat Dzięki coraz bardziej rozwiniętej technologii, bolidy Formuły 1 osiągają szybkości przekraczające 330 km/h oraz przyspieszenie kilkukrotnie większe od seryjnie produkowanych samochodów.
W trakcie demonstracji na torze Silverstone w Wielkiej Brytanii, były kierowca McLarena, David Coulthard startując siedemdziesiąt sekund po parze dwóch zwykłych samochodów marki Mercedes-Benz ze startu stojącego, był w stanie bez trudu wyprzedzić je przed linią mety już w pierwszym okrążeniu. Przejazd całego okrążenia na torze Silverstone zajmuje nie więcej niż 3 minuty<ref>Silverstone race track</ref>.

Większość współczesnych bolidów ma następujące osiągi:

Aby zredukować szybkość i zwiększyć bezpieczeństwo kierowców, FIA wprowadziła przepis dla konstruktorów, który ograniczył użycie komputerów do kontroli pracy silnika. Mimo wprowadzenia zmian, konstruktorzy dalej poprawiają osiągi swoich samochodów, zwiększając moc silników i efektywność aerodynamiki. Nowe przepisy na sezon 2005 zredukowały siłę docisku o ok. 25%, z czego prawie wszystko odzyskano.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Formula One car