سيارات الفورمولا 1 - كل ما تريد معرفته عنها
محتوى
سيارات الفورمولا 1 هي التجسيد المادي لأحدث التطورات في صناعة السيارات. توفر مشاهدة السباقات الجرعة المناسبة من الإثارة في حد ذاتها ، لكن المشجعين الحقيقيين يعرفون أن أهم الأشياء تحدث خارج المسار. يكافح الابتكار والاختبار والهندسة لجعل السيارة أسرع بمقدار 1 كم / ساعة.
كل هذا يعني أن السباق ليس سوى جزء صغير مما هي عليه الفورمولا 1.
وأنت؟ هل تساءلت يومًا كيف يتم تصنيع سيارات الفورمولا 1؟ ما هي خصائصه ولماذا يحقق مثل هذه السرعة الهائلة؟ إذا كانت الإجابة بنعم ، فقد وصلت إلى المكان الصحيح.
سوف تتعلم كل شيء من المقال.
سيارة الفورمولا 1 - العناصر الهيكلية الأساسية
تم بناء الفورمولا 1 حول عدة عناصر أساسية. دعونا نفكر في كل منهم على حدة.
Monocoque ومعدات الجري
قام مصممو السيارة بتركيب جميع العناصر في الجزء الرئيسي منها - الهيكل ، والعنصر المركزي منه هو ما يسمى monocoque. إذا كان لسيارة Formula 1 قلب ، فسيكون هنا.
يزن الهيكل الأحادي حوالي 35 كجم ويؤدي إحدى أهم المهام - لحماية صحة وحياة السائق. لذلك ، يبذل المصممون قصارى جهدهم لتحمل حتى الاصطدامات الخطيرة.
يوجد أيضًا في هذه المنطقة من السيارة خزان وقود وبطارية.
ومع ذلك ، فإن الهيكل الأحادي يدعم السيارة لسبب آخر. هناك يقوم المصممون بتجميع العناصر الرئيسية للسيارة ، مثل:
- يقود،
- علب التروس
- مناطق الطحن القياسية ،
- التعليق الأمامي).
الآن دعنا ننتقل إلى الأسئلة الرئيسية: مما يتكون monocoque؟ كيف يعمل؟
القاعدة عبارة عن إطار من الألومنيوم ، أي شبكة ، في شكل مختلف قليلا عن قرص العسل. ثم يقوم المصممون بتغطية هذا الإطار بما لا يقل عن 60 طبقة من ألياف الكربون المرنة.
هذه مجرد بداية العمل ، لأنه بعد ذلك يمر الأحادي بالتصفيح (600 مرة!) ، وشفط الهواء في الفراغ (30 مرة) والمعالجة النهائية في فرن خاص - الأوتوكلاف (10 مرات).
بالإضافة إلى ذلك ، يولي المصممون اهتمامًا كبيرًا لمناطق الانهيار الجانبية. في هذه الأماكن ، تكون سيارة Formula 1 معرضة بشكل خاص للتصادم والحوادث المختلفة ، وبالتالي تتطلب حماية إضافية. لا يزال في المستوى الأحادي وهو طبقة إضافية من ألياف الكربون والنايلون 6 مم.
يمكن العثور على المادة الثانية أيضًا في الدروع الواقية للبدن. تتميز بخصائص امتصاص القوة الحركية ، لذا فهي رائعة أيضًا للفورمولا 1. وهي موجودة أيضًا في مكان آخر في السيارة (مثل مسند الرأس الذي يحمي رأس السائق).
لوحة القيادة
كما هو الحال مع monocoque هو محور السيارة بأكملها ، فإن قمرة القيادة هي مركز monocoque. بالطبع ، إنه أيضًا المكان الذي يشغل منه السائق السيارة. لذلك ، هناك ثلاثة أشياء في قمرة القيادة:
- كرسي ذو ذراعين،
- المقود،
- دواسات.
ميزة أخرى مهمة لهذا العنصر هي ضيق. في الجزء العلوي ، يبلغ عرض الكابينة 52 سم - وهو ما يكفي لتناسب تحت ذراعي السائق. ومع ذلك ، فكلما انخفض ، كان أضيق. عند ارتفاع الساق ، يبلغ عرض قمرة القيادة 32 سم فقط.
لماذا مثل هذا المشروع؟
لسببين مهمين للغاية. بادئ ذي بدء ، توفر الكابينة الضيقة للسائق مزيدًا من الأمان والحماية من الأحمال الزائدة. ثانيًا ، يجعل السيارة أكثر ديناميكية هوائية ويوزع الوزن بشكل أفضل.
أخيرًا ، تجدر الإشارة إلى أن سيارة F1 تقاد تقريبًا وهي مستلقية. يجلس السائق بزاوية ، أقدامه فوق الوركين.
عجلة القيادة
إذا بدا لك أن عجلة قيادة Formula One لا تختلف كثيرًا عن عجلة قيادة السيارة القياسية ، فأنت مخطئ. لا يتعلق الأمر بالشكل فحسب ، بل يتعلق أيضًا بالأزرار الوظيفية والأشياء المهمة الأخرى.
بادئ ذي بدء ، يصمم المصممون عجلة قيادة بشكل فردي لسائق معين. يأخذون مجموعة من يديه المشدودة ، ثم على هذا الأساس ومع مراعاة اقتراحات متسابق الرالي ، يقومون بإعداد المنتج النهائي.
في المظهر ، تشبه عجلة القيادة في السيارة نسخة مبسطة إلى حد ما من لوحة القيادة للطائرة. هذا لأنه يحتوي على العديد من الأزرار والمقابض التي يستخدمها السائق للتحكم في وظائف السيارة المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد في الجزء المركزي شاشة LED ، وعلى الجانبين توجد مقابض ، والتي ، بالطبع ، لا يمكن أن تكون مفقودة.
ومن المثير للاهتمام أن الجزء الخلفي من عجلة القيادة يعمل أيضًا. في أغلب الأحيان ، يتم وضع القابض والمجاذيف هنا ، لكن بعض السائقين يستخدمون هذا المكان أيضًا لأزرار وظائف إضافية.
هالة
هذا اختراع جديد نسبيًا في الفورمولا 1 حيث تم طرحه فقط في عام 2018. ماذا حدث؟ نظام هالو مسئول عن حماية رأس السائق في حالة وقوع حادث. يزن حوالي 7 كجم ويتكون من جزأين:
- إطار من التيتانيوم يحيط برأس الفارس ؛
- قطعة إضافية تدعم الهيكل بأكمله.
في حين أن الوصف ليس مثيرًا للإعجاب ، إلا أن Halo موثوق به للغاية في الواقع. يمكنها تحمل ضغط يصل إلى 12 طن. للتوضيح ، هذا هو نفس الوزن لحافلة ونصف (حسب النوع).
سيارات الفورمولا 1 - عناصر القيادة
أنت تعرف بالفعل اللبنات الأساسية للسيارة. حان الوقت الآن لاستكشاف موضوع مكونات العمل ، وهي:
- المعلقات
- حافلة
- الفرامل.
دعونا نفكر في كل منهم على حدة.
قوس التعليق
سيارة Formula 1 لها متطلبات تعليق مختلفة قليلاً عن السيارات على الطرق العادية. بادئ ذي بدء ، لم يتم تصميمه لتوفير الراحة أثناء القيادة. بدلاً من ذلك ، من المفترض أن تقوم بما يلي:
- كانت السيارة متوقعة
- كان أداء الإطارات مناسبًا ،
- كانت الديناميكا الهوائية على أعلى مستوى (سنتحدث عن الديناميكا الهوائية لاحقًا في المقالة).
بالإضافة إلى ذلك ، تعد المتانة ميزة مهمة في نظام التعليق F1. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنهم يتعرضون أثناء الحركة لقوى هائلة عليهم التغلب عليها.
عندما يتعلق الأمر بمكونات التعليق ، فهناك ثلاثة أنواع رئيسية:
- داخلي (بما في ذلك الينابيع وامتصاص الصدمات والمثبتات) ؛
- خارجي (بما في ذلك المحاور والمحامل ودعامات العجلات) ؛
- الديناميكية الهوائية (أذرع الروك ومعدات التوجيه) - تختلف قليلاً عن سابقتها ، لأنها بالإضافة إلى الوظيفة الميكانيكية تخلق ضغطًا.
في الأساس ، يتم استخدام مادتين لإنتاج نظام التعليق: معدن للمكونات الداخلية وألياف كربونية للمكونات الخارجية. بهذه الطريقة ، يزيد المصممون من متانة كل شيء.
يعد التعليق في F1 موضوعًا صعبًا للغاية ، لأنه نظرًا لارتفاع مخاطر الكسر ، يجب أن يفي بمعايير FIA الصارمة. ومع ذلك ، لن نتناولها بالتفصيل هنا.
حافلة
لقد وصلنا إلى واحدة من أبسط المشاكل في سباقات الفورمولا 1 - الإطارات. هذا موضوع واسع إلى حد ما ، حتى لو ركزنا فقط على القضايا الأكثر أهمية.
خذ على سبيل المثال موسم 2020. كان لدى المنظمين 5 أنواع من الإطارات للجاف و 2 للمسارات الرطبة. ماهو الفرق؟ حسنًا ، إطارات الجنزير الجافة ليس لها مداس (اسمها الآخر هو البقع). اعتمادًا على الخليط ، تقوم الشركة المصنعة بتسميتها برموز من C1 (أصعب) إلى C5 (أنعم).
لاحقًا ، سيختار مورد الإطارات الرسمي Pirelli 5 أنواع من مجموعة متاحة من 3 مجمعات ستكون متاحة للفرق خلال السباق. قم بتمييزها بالألوان التالية:
- أحمر (ناعم) ،
- أصفر (متوسط) ،
- أبيض (صعب).
من المعروف من الفيزياء أنه كلما كان الخليط أكثر نعومة ، كان الالتصاق أفضل. هذا مهم بشكل خاص عند الانعطاف لأنه يسمح للسائق بالتحرك بشكل أسرع. من ناحية أخرى ، تتمثل فائدة الإطار الأكثر صلابة في المتانة ، مما يعني أن السيارة لا يتعين عليها النزول إلى الصندوق بسرعة.
عندما يتعلق الأمر بالإطارات المبللة ، يختلف نوعا الإطارات المتاحين بشكل أساسي في قدرتها على التصريف. لها ألوان:
- أخضر (مع أمطار خفيفة) - استهلاك يصل إلى 30 لتر / ثانية بسرعة 300 كم / ساعة ؛
- أزرق (للأمطار الغزيرة) - استهلاك يصل إلى 65 لترًا / ثانية بسرعة 300 كم / ساعة.
هناك أيضًا متطلبات معينة لاستخدام الإطارات. على سبيل المثال ، إذا تقدم السائق إلى الجولة التأهيلية الثالثة (Q3) ، فيجب أن يبدأ على الإطارات بأفضل وقت في الجولة السابقة (Q2). مطلب آخر هو أن كل فريق يجب أن يستخدم ما لا يقل عن مركبين للإطارات لكل سباق.
ومع ذلك ، تنطبق هذه الشروط فقط على إطارات الجنزير الجافة. انهم لا يعملون عندما تمطر.
فرامل
عند السرعات الفائقة ، هناك حاجة أيضًا إلى أنظمة الكبح بالقدر المناسب من القوة. كم حجم؟ لدرجة أن الضغط على دواسة الفرامل يتسبب في قوى g تصل إلى 5G.
بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم السيارات أقراص مكابح الكربون ، وهو اختلاف آخر عن السيارات التقليدية. تعتبر الأقراص المصنوعة من هذه المادة أقل متانة (تكفي لحوالي 800 كم) ، ولكنها أيضًا أخف وزنًا (يبلغ وزنها حوالي 1,2 كجم).
الميزة الإضافية التي لا تقل أهمية هي 1400 فتحة تهوية ، وهي ضرورية لأنها تزيل درجات الحرارة الحرجة. عند استخدام الفرامل بواسطة العجلات ، يمكن أن تصل إلى 1000 درجة مئوية.
الفورمولا 1 - المحرك وخصائصه
حان الوقت لأكثر ما تحبه النمور ، محرك الفورمولا 1. دعونا نرى ما هو مصنوع وكيف يعمل.
حسنًا ، منذ عدة سنوات حتى الآن ، تم تجهيز السيارات بمحركات هجينة V6 بشاحن توربيني سعة 1,6 لترات. تتكون من عدة أجزاء رئيسية:
- محرك الاحتراق الداخلي،
- محركان كهربائيان (MGU-K و MGU-X) ،
- شواحن توربينية
- البطارية.
كم عدد الخيول في الفورمولا 1؟
المحرك صغير ، لكن لا تدع ذلك يخدعك. تصل قوة المحرك إلى حوالي 1000 حصان. ينتج محرك الاحتراق الداخلي المزود بشاحن توربيني 700 حصان و 300 حصان إضافي. من إنتاج نظامين كهربائيين.
يقع كل هذا خلف الهيكل الأحادي مباشرةً ، بالإضافة إلى الدور الواضح للمحرك ، فهو أيضًا جزء بناء. بمعنى أن الميكانيكيين يربطون التعليق الخلفي والعجلات وعلبة التروس بالمحرك.
آخر عنصر مهم لا تستطيع وحدة الطاقة الاستغناء عنه هو المشعات. هناك ثلاثة منهم في السيارة: اثنان كبيران على الجانبين وواحد أصغر خلف السائق مباشرة.
الإحتراق
في حين أن حجم محرك الفورمولا 1 غير مزعج ، فإن استهلاك الوقود مسألة أخرى تمامًا. السيارات تحترق حوالي 40 لتر / 100 كم هذه الأيام. بالنسبة للشخص العادي ، يبدو هذا الرقم ضخمًا ، ولكنه متواضع جدًا مقارنة بالنتائج التاريخية. أول سيارات فورمولا 1 استهلكت حتى 190 لترًا / 100 كم!
يرجع الانخفاض في هذه النتيجة المخزية جزئيًا إلى تطور التكنولوجيا وجزئيًا بسبب القيود.
تنص قواعد الاتحاد الدولي للسيارات على أن سيارة الفورمولا 1 يمكنها أن تستهلك 145 لترًا من الوقود كحد أقصى في سباق واحد. فضول إضافي هو حقيقة أنه اعتبارًا من عام 2020 سيكون لكل سيارة مقياسين للتدفق يتحكمان في كمية الوقود.
ساهم جزئيا في فيراري. تم الإبلاغ عن أن Formula 1 لهذا الفريق قد استغل المناطق الرمادية وبالتالي تجاوز القيود.
أخيرًا ، سنذكر خزان الوقود ، لأنه يختلف عن الخزان القياسي. أيّ؟ بادئ ذي بدء ، المواد. الصانع يجعل الدبابة كما لو كان يصنعها للصناعة العسكرية. هذا عامل أمان آخر حيث يتم تقليل التسريبات إلى الحد الأدنى.
صندوق التروس
يرتبط موضوع محرك الأقراص ارتباطًا وثيقًا بعلبة التروس. تغيرت تقنيتها في نفس الوقت الذي بدأت فيه F1 باستخدام المحركات الهجينة.
ما هي صفاته؟
هذا هو 8 سرعات وشبه أوتوماتيكي ومتسلسل. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تتمتع بأعلى مستوى من التطور في العالم. يغير السائق التروس في أجزاء من الثانية! للمقارنة ، تستغرق العملية نفسها بضع ثوانٍ على الأقل لأصحاب السيارات العادية الأسرع.
إذا كنت على دراية ، فمن المحتمل أنك سمعت مقولة مفادها أنه لا يوجد ترس خلفي في السيارات. هذا صحيح؟
لا.
كل محرك F1 لديه ترس عكسي. علاوة على ذلك ، فإن وجوده مطلوب وفقًا لقواعد الاتحاد الدولي للسيارات.
الفورمولا 1 - قوى التسارع والديناميكا الهوائية
لقد ذكرنا بالفعل قوى التسارع الخاصة بالفرامل ، لكننا سنعود إليها مع تطور موضوع الديناميكا الهوائية.
السؤال الرئيسي ، الذي من البداية سوف يضيء الموقف قليلاً ، هو مبدأ تجميع السيارة. حسنًا ، الهيكل بأكمله يعمل مثل جناح الطائرة المقلوب. بمعنى أنه بدلاً من رفع السيارة ، فإن جميع اللبنات تخلق قوة سفلية. بالإضافة إلى ذلك ، فهي بالطبع تقلل من مقاومة الهواء أثناء الحركة.
القوة الضاغطة هي عامل مهم للغاية في السباق لأنها توفر ما يسمى بالجر الديناميكي الهوائي ، مما يجعل الانعطاف أسهل. كلما زاد حجمها ، زادت سرعة تجاوز السائق للدوران.
ومتى يزداد الدفع الديناميكي الهوائي؟ عندما تزداد السرعة.
من الناحية العملية ، إذا كنت تقود بالبنزين ، ستجد أنه من الأسهل أن تستدير أكثر مما لو كنت حريصًا وأطلقت الغاز. يبدو الأمر غير منطقي ، لكنه كذلك في معظم الحالات. عند السرعة القصوى ، تصل القوة الضاغطة إلى 2,5 طن ، مما يقلل بشكل كبير من مخاطر الانزلاق والمفاجآت الأخرى عند المنعطفات.
من ناحية أخرى ، فإن الديناميكا الهوائية للسيارة لها جانب سلبي - العناصر الفردية تخلق مقاومة ، والتي تتباطأ (خاصة في الأقسام المستقيمة من المسار).
العناصر الرئيسية للتصميم الديناميكي الهوائي
بينما يبذل المصممون قصارى جهدهم للتأكد من أن سيارة F1 بأكملها تلبي الديناميكيات الهوائية الأساسية ، فإن بعض عناصر التصميم موجودة فقط لإنشاء قوة سفلية. يتعلق الأمر بما يلي:
- الجناح الأمامي - هو الأول الذي يتلامس مع تدفق الهواء ، لذلك أهم شيء. المفهوم كله يبدأ منه ، لأنه ينظم ويوزع كل المقاومة على بقية الآلة.
- العناصر الجانبية - يقومون بالعمل الشاق ، لأنهم يجمعون وينظمون الهواء الفوضوي من العجلات الأمامية. ثم يرسلونها إلى مداخل التبريد وإلى الجزء الخلفي من السيارة ؛
- الجناح الخلفي - يجمع نفاثات الهواء من العناصر السابقة ويستخدمها لإنشاء قوة سفلية على المحور الخلفي. بالإضافة إلى ذلك (بفضل نظام DRS) فإنه يقلل من مقاومة المقاطع المستقيمة ؛
- الأرضية والناشر - مصمم بطريقة تخلق الضغط بمساعدة تدفق الهواء تحت السيارة.
تنمية الفكر الفني والحمل الزائد
الديناميكا الهوائية المحسّنة بشكل متزايد لا تزيد من أداء السيارات فحسب ، بل تزيد أيضًا من الضغط الذي يعاني منه السائقون. لا يتطلب الأمر خبيرًا في الفيزياء ليعرف أنه كلما تحولت السيارة بشكل أسرع إلى زاوية ، زادت القوة المؤثرة عليها.
وينطبق الشيء نفسه على الشخص الجالس في السيارة.
على المسارات ذات المنعطفات الحادة ، تصل الأحمال الزائدة إلى 6G. كثير؟ تخيل لو ضغط شخص ما على رأسك بقوة 50 كيلوغرام ، وكان على عضلات الرقبة أن تتأقلم معها. هذا هو بالضبط ما يواجهه المتسابقون.
كما ترى ، لا ينبغي الاستخفاف بالأحمال الزائدة.
هل التغييرات قادمة؟
هناك العديد من الدلائل على حدوث ثورة في الديناميكا الهوائية للسيارات في السنوات القادمة. اعتبارًا من عام 2022 ، سيكون لدوائر F1 تقنية جديدة تستخدم الشفط بدلاً من الضغط. إذا نجحت ، فلن تكون هناك حاجة إلى التصميم الأيروديناميكي المتقدم وسيتغير مظهر السيارات بشكل كبير.
ولكن هل سيكون الأمر كذلك حقًا؟ سوف يظهر الوقت.
كم تزن الفورمولا 1؟
أنت تعرف بالفعل جميع الأجزاء الأكثر أهمية في السيارة وربما تريد معرفة مقدار وزنها معًا. بموجب أحدث اللوائح ، يبلغ الحد الأدنى لوزن السيارة المسموح به 752 كجم (بما في ذلك السائق).
الصيغة 1 - البيانات الفنية ، أي الملخص
ما هي أفضل طريقة لتلخيص مقال عن سيارة F1 أفضل من تلخيص أهم البيانات الفنية؟ بعد كل شيء ، يوضحون ما يمكن للآلة القيام به.
لتلخيص كل ما تحتاج لمعرفته حول سيارة F1:
- محرك - شاحن توربيني V6 هجين ؛
- السعة - 1,6 لتر ؛
- قوة المحرك - تقريبا. 1000 حصان
- تسارع إلى 100 كم / ساعة - حوالي 1,7 ثانية ؛
- السرعة القصوى - هذا يعتمد.
لماذا "هذا يعتمد"؟
لأنه في حالة المعلمة الأخيرة ، لدينا نتيجتان حققتهما الفورمولا 1. كانت السرعة القصوى في الأولى 378 كم / ساعة. تم تعيين هذا الرقم القياسي في عام 2016 على خط مستقيم بواسطة Valtteri Bottas.
ومع ذلك ، كان هناك أيضًا اختبار آخر قامت فيه سيارة يقودها فان دير ميروي بكسر حاجز 400 كم / ساعة. لسوء الحظ ، لم يتم التعرف على الرقم القياسي لأنه لم يتم تحقيقه في جولتين (مع الرياح وضد الرياح).
نلخص المقال بسعر السيارة ، لأن هذا أيضًا فضول مثير للاهتمام. تكلف معجزة هندسة السيارات الحديثة (من حيث الأجزاء الفردية) ما يزيد قليلاً عن 13 مليون دولار. ومع ذلك ، ضع في اعتبارك أن هذا هو السعر دون مراعاة تكاليف تطوير التكنولوجيا ، وأن الابتكار يكلف أكثر.
المبالغ التي أنفقت على الأبحاث تصل إلى مليارات الدولارات.
جرب سيارات الفورمولا 1 بنفسك
هل ترغب في تجربة ما يشبه الجلوس على عجلة القيادة والشعور بقوتها؟ الآن يمكنك فعل ذلك!
تحقق من عرضنا لتصبح سائق F1:
https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html
