Давно хотел спросить — а зачем в колесе столько гаек?

Yep 26-02-2010 20:27

Почему не делают как на формуле, одну?
Команда «Формулы-1» Ferrari спроектировала новую гайку крепления колеса для своего болида, которая позволит сократить длительность пит-стопов, сообщает испанская газета El Pais. После отмены дозаправок значимость скорости замены колес серьезно возросла.

В предыдущие годы время, которое механики тратили на смену резины, не имело большого значения, так как дозаправка машины продолжалась заметно дольше. Однако в сезоне 2010 года дозаправки будут запрещены, и продолжительность пит-стопа будет зависеть только от скорости замены колес.

До появления дозаправок длительность пит-стопов у разных команд колебалась от четырех до шести секунд, и нередко решали исход гонки. Одной из самых быстрых бригад по смене резины обладала команда McLaren, тогда как гонщики Williams не раз проигрывали из-за слишком медленных действий механиков.

Однако недавно Френк Вилльямс заявил, что во время зимних тренировок его механики сумели поменять колеса на болиде всего за три секунды. В команде Ferrari ответили на это новой разработкой — конусообразной гайкой крепления колеса, благодаря которой в Скудерии рассчитывают серьезно сократить длительность пит-стопа.

Форма гайки позволяет быстрее устанавливать на нее гайковерт. Кроме того, после закручивания она фиксируется автоматически, тогда как раньше это должен был делать механик. «Мы работали зимой над ускорением процесса смены шин, — сказал конструктор Ferrari Николас Томбазис. — До сих пор важность этого элемента была относительной, однако в этом году произошли изменения, и мы постарались сократить время пит-стопа».
http://news.infocar.com.ua/v_ferrari_razrabotali_novuyu_gayku_39236.html

Технический анализ: Секреты двухсекундных пит-стопов в Формуле 1

Происшествие в боксах команды Red Bull Racing во время Гран При Германии заставило пристальнее взглянуть на то, за счет чего в последние сезоны командами стали удаваться рекордно быстрые пит-стопы. Крэг Скарборо изучил эволюцию этого ‘таинства’ и узнал, что же позволяет командам проводить смену всех четырех колес за пару секунд.

Специальная подготовка механиков

Секреты двухсекундных пит-стопов в Ф1

В каждой команде есть бригада механиков, состоящая почти из 20 человек. За замену каждого колеса отвечают трое, двое работают с домкратами, остальные готовы к решению любых сопутствующих задач.

Все они проходят специальную подготовку для выполнения конкретной задачи, причем к этому процессу в командах подходят столь же серьезно, как и к обучению пилотов. Механикам нужно поддерживать себя в хорошей физической форме и соблюдать диету. Они постоянно тренируют процедуру проведения пит-стопов, как на базе команды, так и во время гоночного уик-энда, повторяя весь процесс сотни раз, пока он не будет происходить на уровне рефлексов.

Несмотря на то, что они отрабатывают нестандартные ситуация, как, например, поломка гайковерта, во время двухсекундного пит-стопа у них нет и мгновения, чтобы посмотреть на других. Нередко бывает так, что допущенную ошибку еще не успели заметить, а пилоту уже дают сигнал ехать дальше, как это было на Нюрбургринге.

Отвечающий за проведение пит-стопа механик не может уследить за всеми гайковертами сразу, тем более его окружают 20 человек, которые чем-то заняты. И даже если болельщики у телеэкранов уже увидели какую-то заминку благодаря камере, установленной над боксами, человеку с «леденцом», который стоит перед автомобилем, не всегда возможно разглядеть происходящее у самой земли

Колесные гайки

Колесо Ф1

Сами колеса и их гайки сильно отличаются от тех, что использовались в Формуле 1 еще несколько лет назад. Каждое колесо одевается на ось со специальными направляющими, устроенными так, что оно сразу занимает требуемую позицию, не требуя никакой подгонки.

Команды пытаются всеми силами сократить время, которое уходит на закручивание гайки, за счет уменьшения длины резьбовой части. Для примера, крепежная гайка на Ferrari F138 окончательно затягивается за три полных оборота.

Специально обработанная ‘направленная’ поверхность позволяет обеспечить оптимальный контакт между гайкой и гайковертом, что позволяет надежно передать вращающий момент и затянуть гайку.

Сами по себе колесные гайки сейчас имеют свободную посадку. Это означает, что они лишь частично закреплены на оси установленного колеса и удерживаются при помощи уплотнительных или стопорных колец. Такие гайки стоят недешево и обычно используются лишь один раз.

Технический регламент требует, чтобы даже в закрученном состоянии гайки удерживались на оси фиксирующим механизмом. Раньше в конструкции использовался фиксатор, вытягивающий удерживающий штифт с оси. Его приводил в действие механик: болельщики с некоторым стажем наверняка помнят резкий короткий жест, которым прежде завершалась смена колеса. Это могло приводить к ошибкам, когда механик поднимали руку одновременно с вытягиванием фиксатора, и пилот мог тронуться с места в момент, когда удерживающий механизм еще не сработал.

В наше время для фиксации гайки используется система, не требующая вмешательства механика. Разъем гайковерта вдавливает специальные подпружиненные штифты в ступицу, что позволяет освободить гайку. При установке гайки те же штифты ‘отстреливают’ обратно непосредственно перед тем, как она встанет на место. Эти штифты в действительности не в состоянии удержать колесо — если гайка разболтается, вес машины и центробежная сила в конце концов ослабят механизм.

При использовании такой системы механик может проверить визуально, что гайка находится на месте и фиксатор сработал, только после того, как снимет разъем гайковерта с оси. Мы не раз становились свидетелями ситуаций, когда механик сначала сигнализирует, что завершил работу, а потом, заметив, что гайка не зафиксирована, начинает судорожно размахивать руками.

Гайковёрты

Гайковёрт Формулы 1

Команды Формулы 1 используют пневматические гайковерты с ударным эффектом, что позволяет быстро затягивать и снимать крепежные гайки. Все они собираются вручную по высоким стандартам с минимальными допусками.

В прошлом году Mercedes с выгодой использовала в качестве рабочего тела пневматических гайковертов гелий, посчитав его более эффективным по сравнению со сжатым воздухом. Но сейчас такая практика запрещена, и это указывает, насколько важна мощность гайковертов.

Сейчас команды могут использовать специальные датчики, фиксирующие вращающий момент, эти данные позже можно проанализировать. Текущий регламент запрещает применение подобных устройств в режиме реального времени, поэтому только по завершению пит-стопа механики могут убедиться в достаточно надежном креплении всех колес.

Зато разрешено использовать специальную кнопку на гайковерте, которая связана с системой сигнальных огней и информирует о том, что механик завершил свою работу. Еще один вариант – поднятая вверх рука, её смысл точно такой же. Однако требования к высокой скорости проведения пит-стопа приводят к тому, что механик поднимает руку или нажимает на кнопку прежде, чем реально убеждается, что колесо зафиксировано четко, и выезд автомобиля будет безопасным.

Домкраты

Передний домкрат Ferrari

Cейчас в Формуле 1 запрещены домкраты, установленные внутри автомобиля или приводимые в действие сторонним источником энергии, поэтому команды могут полагаться только на физическую форму своих механиков, в обязанности которых входит быстрый подъем автомобиля.

Домкраты имеют специальный механизм, который позволяет одним нажатием на рычаг мгновенно сбросить машину на асфальт. Эта процедура занимает меньше времени, чем подъём автомобиля.

Механику, работающему с передним домкратом, нужно быстро убрать его с пути пилота, а также отскочить в сторону самому. Поворотные домкраты прочно вошли в обиход всех команд.

Опустить машину вниз можно чуть раньше, не дожидаясь, когда все колеса будут закреплены. Достаточно, чтобы они просто оказались на оси, поскольку крепежная гайка может быть нормально затянута, даже если автомобиль стоит на земле. Таким образом, пилот не должен реагировать на действия механика с домкратом: даже если машину уже опустили, это вовсе не обозначает, что можно начинать движение.

Система сигнальных огней

Сигнальные огни в боксах Формулы 1

Ferrari была первой командой, которая стала использовать систему сигнальных огней, позволяющую частично автоматизировать процесс информирования пилота о моменте, когда можно начать движение. Подобные устройства можно напрямую подключить к гайковертам механиков, но активация все равно происходит в ручном режиме.

Если в будущем такие системы позволят сделать более функциональными, процесс подачи сигнала гонщику можно будет усовершенствовать, используя непосредственные сигналы с гайковертов, узлов крепления колес и даже с датчиков, которые обнаруживали бы на пит-лейне приближающийся сзади автомобиль.

Правда, если полностью автоматизировать такой процесс, то он может работать некорректно, например, среагировать на ошибку датчика или случайное срабатывание контакта на гайковерте. В результате пилот вынужден будет терять лишнее время на пит-стопе или, наоборот, преждевременно тронуться с места.

Хотите первыми узнавать новости мирового и российского автоспорта? Подписывайтесь на наш канал в Telegram и получайте ежедневные рассылки без спама и рекламы!

Как колесные диски Mercedes стали яблоком раздора в Формуле 1

Оспорить решение, которое дает сопернику преимущество, всегда было для Формулы 1 нормальной практикой, особенно когда речь идет о столь непримиримых соперниках, как Ferrari и Mercedes. Борьба за сотые доли секунды коснулась новой области машин – теперь это колесные диски.

Вскоре после того, как на Гран-при США команда Mercedes потерпела чувствительное поражение, не сумев обеспечить достаточно долгую работу шин, стало известно, что перед стартом она получила совет заделать отверстия в дисках своих машин, которые в противном случае могли бы быть сочтены подвижным аэродинамическим устройством.

Отметим, что речь не об отверстиях в спицах, а о расположенных по соседству совсем небольших дырочках в цилиндрической поверхности диска (показаны стрелками на иллюстрации ниже), а также многочисленных отверстиях небольшого диаметра в кольце из более темного металла.

Вопрос об их соответствии регламенту задала Ferrari, и первоначально это решение было признано полностью законным. Но в Скудерии задали новые вопросы, предупредив, что готовы продать протест после финиша.

В итоге действующие чемпионы мира предпочли заделать отверстия, чтобы избежать возможных неприятностей.

Давайте рассмотрим, как работает решение Mercedes, и какие вообще идеи конструкторы команды использовали применительно к колесным дискам.

Первым шагом этой истории стало изменение конструкции дисков на Гран При Бельгии. Там у W09 появились многочисленные продольные бортики на внутренней поверхности дисков.

Если говорить совсем просто, это позволило превратить колесо в большой радиатор, который за счет увеличившейся поверхности гораздо эффективнее отводит тепло. Потоки воздуха, протекающие в этой области, быстрее уносят его, что позитивно сказывается и на охлаждении шины.

Подобная концепция использовалась Mercedes уже несколько лет, но раньше бортики были куда более скромных размеров и располагались не с внешней, а с внутренней стороны диска, где места несколько меньше.

Но изменения в Спа стали только первым шагом: к Сингапуру команда усовершенствовала конструкцию, добавив в диск новые отверстия. В сочетании со ступицами чуть иной конструкции это позволило еще лучше контролировать температуру шин.

Однако использование этих новых отверстий во внутренней поверхности диска было трактовано соперниками как применение подвижных аэродинамических устройств – эта формулировка уже долгое время используется FIA для запрета самых разнообразных находок конструкторов.

Детали «продувной» оси Red Bull RB8 2012 год

Эксперты полагают, что решение Mercedes может опираться на принцип, который в Red Bull использовали еще в 2012-м и который тогда же попал под запрет.

Шесть лет назад команда из Милтон-Кинса также сделала отверстия в диске (показаны желтым), причем таким образом, чтобы они совпадали с отверстиями, направляющими «острие» ступицы (маленькие красные стрелки). FIA сочла такое сочетание подвижным аэродинамическим устройством.

В случае с Mercedes отличие состоит в том, что отверстия сделаны в другом месте, с внутренней стороны диска, и поток сюда попадает не от «острия», а непосредственно через ступицу, которая является неподвижной. Кроме того, команда стремилась прежде всего не получить аэродинамический выигрыш, а улучшить теплообмен.

Узел крепления заднего колеса Mercedes W09

Рассмотрим ситуацию подробнее. Первая часть задачи состоит в том, чтобы направить потоки воздуха через тормозные механизмы к наружной стороне «барабана». У Mercedes нет «продувной» оси, потому весь поток проходит через отверстия, расположенные по диаметру ступицы (показаны стрелкой на рис выше).

После этого поток воздуха должен продолжать движение. Обычно команды устанавливают с внутренней стороны дисков специальное кольцо – у Mercedes именно оно имело отверстия. На фото выше слева показан для сравнения передний диск, где видны заделанные отверстия.

На задней оси, начиная со Спа, команда ставила другое кольцо, так называемого диффузионного типа, где вместо одного крупного отверстия просверлено множество мелких (показано справа). Через них воздух также попадает внутрь полости диска, откуда затем выходит через те самые отверстия, что попали в кадр Джорджо Пиолы на Гран-при Японии (ниже). На верхней иллюстрации они показаны красными стрелками.

Именно эти отверстия – как в одной поверхности, так и в другой – Mercedes пришлось заделать перед стартом в Остине.

Теперь рассмотрим конструкцию самого диска. Это позволит нам понять, как происходит перераспределение тепла – ради которого, собственно, в Mercedes и затевали всю эту историю.

Спицы, как отлично видно на фото, не имеют задней стороны и представляют собой просто изгиб металла (красная стрелка). Это оставляет воздуху больше пространства для движения в пространстве между шиной и диском, помогая контролировать температуру.

Вдобавок, с одной стороны спицы практически доходят до той самой внутренней полости, где посредством новых отверстий идет активный теплообмен.

Все сказанное в полной мере относится и к бортикам – они тоже полые внутри (белая стрелка на фото выше), что дает возможность увеличить площадь поверхности и улучшить теплообмен.

Такая конструкция позволяет эффективнее отводить тепло от шин, что повышает их ресурс и дает пилотам возможность активнее атаковать на дистанции. Тем, кто считает, что подобные мелочи никак не влияют на скорость машины, стоит вспомнить, что едва команда заделала спорные отверстия, как Льюису Хэмилтону потребовался на Гран-при США второй пит-стоп, а Валттери Боттас в концовке из-за проблем с резиной не смог сдержать Себастьяна Феттеля.

Теперь вопрос в том, как события будут развиваться дальше. FIA сочла конструкцию законной, Ferrari усомнилась в этом. Если вспоминать историю с Red Bull 2012 года, то там аэродинамика явно имела первоочередное значение. В том, что делает Mercedes, этот эффект тоже присутствует, однако он вторичен. Потому сложно сказать, будет ли в очередной раз использован запрет подвижного аэродинамического устройства.

Дискуссии наверняка продолжатся по ходу предстоящего уик-энда в Мехико. Если в итоге отверстия в дисках все же будут легализованы в Ф1, это приведет к новой волне трат в топ-командах и дальнейшему отставанию тех, у кого на подобные мелочи просто нет ресурсов.

Mercedes все-таки разрешили использовать эти диски

Перед стартом уик-энда Гран-при Мексики Mercedes направила судьям запрос, с просьбой сообщить, правильно ли инженеры команды интерпретировали регламент и может ли она продолжать использовать колесные диски с дополнительными отверстиями, предназначенными для отвода тепла. Ранее легальность этих дисков подтвердила FIA.

В своем ответе судьи согласились с позицией FIA, однако с оговоркой, что это решение касается только вопросов, которые относительно детали своей машины поднимает Mercedes. Другими словами, Ferrari все еще может подать протест, обратив внимание судей на другие особенности спорной конструкции прямо по ходу текущего уик-энда или во время предстоящих Гран-при Бразилии и Абу-Даби.

Диски и шины в Формуле-1: детали и факты

Шины имеют в Формуле-1 огромное значение, особенно в сезоне 2012. Подобрать правильный состав, наиболее подходящий для трассы, погоды и болида, является довольно сложной задачей. Команды тратят для этого большую часть времени на тестах и свободных заездах.
Основные составляющие шин — резина, нейлон и полиэстер. Для изменения жёсткости резины регулируются пропорции добавляемых в неё компонентов: углерода, серы и нефти. Чем мягче резина, тем выше её сцепление с асфальтом, но тем быстрее она изнашивается. В отличие от дорожных автомобилей, шины для болидов Формулы-1 не рассчитаны на долговечность (один комплект рассчитан не более, чем на 200 км).

Интересные факты о Формуле-1
Известно, что за 1.2 миллиона евро в год с каждой команды Pirelli поставляет 6 типов шин: супермягкий, мягкий, средний, жесткий и два типа дождевых покрышек. Компания была поставщиком автошин в Формуле-1 в 1925-1957, 1980-1991, а также с 2011 года. На каждый Гран При Pirelli привозит примерно 1 800 шин, но судьба их предрешена задолго до того, как они появляются на трассе. Перед каждым гран-при шины выпускаются специальной производственной серией.

Во время производственного процесса на каждую шину наносится штрих-код, определенный Международной автомобильной федерацией (FIA), руководящим органом автомобильного спорта. Этот штрих-код является «паспортом» шины, который вживлен в ее конструкцию во время процесса вулканизации и не может быть изменен. В штрих-коде зашифрована вся информация о шине, что позволяет отследить ее использование во время гоночного уикенда с помощью программного обеспечения Racing Tyre System (Система контроля гоночных шин), считывающего и обновляющего все данные.
За две недели до европейских Гран При шины транспортируются на грузовых автомобилях из Измита (Турция) в Дидкот (Англия): путь протяженностью 3 100 километров занимает три дня.
Почему шины для Формулы 1 производятся на заводе в Турции? На этот вопрос ответит Пол Хембри: «Когда мы заявили об участии в чемпионате мира по ралли, был построен новый завод, один из самых масштабных у Pirelli. Сейчас на нём производятся все наши спортивные шины».

За каждой командой закрепляется инженер Pirelli, который работает только с одной командой в течение всего года, но в течение гоночного уикенда в его распоряжении находится только база данных по его команде, что исключает возможность раскрытия разработанных стратегий. Данные для разработки отслеживаются старшими инженерами Pirelli, которые используют их в работе исследовательской группы, создающей следующее поколение шин.
За пять дней до гран-при монтажники начинают монтировать шины на ободья. Полный цикл монтажа шины опытным монтажником длится 2,5 минуты: для монтажа всех шин, привезенных на гонку, требуется два дня. Ободья принадлежат командам: на трассе они передают их специалистам Pirelli для монтажа шин.
https://www.youtube.com/v/IcQ3fB8fZ4E
https://www.youtube.com/v/qG3sdF8IXyA
Разговоры о том, что Формуле-1 давно пора переходить на диски большего размера, ходят давно, а родоначальником этой идеи стала шинная компания Michelin, предложившая поставлять одинаковые колеса и шины для всех европейских Формульных серий, что значительно сэкономило бы средства, как производителям, так и командам. Спустя годы вопрос о новых колесах поднялся вновь, но уже со стороны Pirelli.
Руль болида Формулы-1 за $50 000
Обычно колёсные диски для Формулы-1 изготавливают из магниевого сплава. Материал этот весит мало и обладает высокой прочностью. На поверхности дисков находится крепление-замок, позволяющий быстро и легко поменять резину на пит-стопах.

Уже многие годы различные гоночные серии, в том числе и Indycar, используют низкопрофильную резину. В Формуле-1 же по-прежнему царствуют 13-дюймовые диски и резина с довольно высоким профилем (45-55). Конюшни наотрез отказались от предложения сменить размер дисков, поскольку, приняв его, пришлось бы практически заново перепроектировать свои болиды.
Вопрос: Колёсные диски с диаметром в 18 дюймов – это максимум для Формулы 1?
Пол Хембри: 18, 19, возможно – 20, хотя это уже чересчур. Решиться на такие перемены очень непросто, пока рано об этом говорить. Не стоит устраивать перемены ради самих перемен, иначе это может плохо кончиться.

И на последок, тормозные диски на болидах Ф-1 нагреваются до 1000 градусов С во время торможения. Именно поэтому они изготовлены не из стали, а из карбона, который намного жестче, в меньшей степени подвержен износу и устойчив к высоким температурам.

Рубрики: Мотоспорт

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *