болид что это в гонках
Болид что это в гонках
Болид – это гоночный автомобиль, сконструированный и построенный специально для автомобильных гонок. В отличие от обычных шоссейных автомобилей, болиды имеют более облегченный кузов за счет отсутствия в нем важных узлов и оборудования. Такие болиды не предназначены для использования на дорогах общего пользования.
Гонки на автомобилях предусматривают наличие высоких аэродинамических и скоростных характеристик. Болиды имеют повышенную мощность двигателя и относительно небольшой вес, поэтому они быстро набирают ускорение и устойчиво проходят крутые виражи. Скорость гоночного автомобиля может достигать отметки в 300 км/ч и выше. Специальная конструкция шасси позволяет достигать высоких аэродинамических характеристик гоночного автомобиля. Два задних колеса являются приводными, а два передних – ведомыми. Запрещается использовать усилители тормозов и антиблокировочную систему.
История развития болидов
За последние 60 лет гоночные машины претерпели ряд серьезных изменений. Наиболее прогрессивными изменениями последних лет считаются создание более широких шин и крыльев, предназначенных для повышения прижимной силы и лучшего сцепления болида с трассой. Современные болиды ниже, длиннее, быстрее и маневреннее. Они оснащены большим количеством новейших технологий, таких, как активные подвески и различные системы контроля устойчивости.
В 50-х годах, когда стартовали соревнования «Формула-1», болидам Alfa Romeo не было равных. В то же время уже появилось ограничение на объем двигателя, а также требование сжигать обычный бензин вместо спиртового топлива. В конце 60-х годов прошлого века болиды отличались очень большими задними крыльями, закрепленными на высоких стойках. Renault RS01 был первым болидом с турбокомпрессором, а McLaren MP4 изготовили из углеродного волокна, а не металла. Для обеспечения безопасности гонок к концу 80-х годов 20-го века были запрещены турбодвигатели на болидах. В 2014 году начали использовать 1,6-литровые двигатели с 6-ю цилиндрами и турбонаддувом.
Спортивные машины выпускаются как специальными подразделениями известных автомобильных концернов (как пример, AMG, концерн Daimler-Benz), так и частными фирмами, созданными для выпуска какой-то конкретной модели болида. Двигатель для транспорта таким компаниям поставляют, как правило, крупные автоконцерны, а конструкцией кузова и конкретных узлов автомобиля занимаются непосредственно работники частной организации.
Умопомрачительные данные и характеристики болидов Формулы-1…
Для многих не секрет, что болиды Формулы-1 являются наиболее совершеными в мире автоспорта. Сам я являюсь поклонником этого спорта.
Цель этой записи — дать общее представление и описать различные конструкции, технологии, цены и детали используемые в болидах Формулы-1…
Разгон с места до 100км/ч 1.7 сек.
Разгон с места до 200км/ч 3.8 сек.
Разгон с места до 300км/ч 8.6 сек.
Максимальная скорость около 340 км/ч
Торможение со 100км/ч 1.4 сек и 17 метров дистанции.
Торможение с 200 км/ч 2.9 сек и 55 метров дистанции.
Торможение с 300 км/ч 4 сек
Перегрузка пилота при торможении около 5G.
Прижимная сила равная весу болида достигается на скорости около 180 км/ч.
Максимальная прижимная сила (настройка максимум) при 300+ км/ч около 3000 кг.
Расход топлива в режиме соревнований около 75 л/100км
Стоимость каждого пройденного километра около 500$
Главной особенностью болида Формулы-1 один несомненно является наличие огромной прижимной силы. Именно она позволяет проходить повороты на скоростях, недостижимых любым другим спортивным автомобилям. Здесь есть один интересный момент: многие повороты пилотам просто необходимо проходить на очень высокой скорости, когда прижимная сила позволяет держать болид на трассе, если же скорость сбросить то можно вылететь с трассы так как прижимная сила будет недостаточна!
Прижимную силу создает набор аэродинамических элементов таких как: заднее антикрыло, переднее антикрыло, диффузор, итд. Переднее антикрыло, состоит из углеродного волокна и создает прижимную силу до 25% от всего болида формулы один. Ориентировочная стоимость одной штуки 19000$
Заднее антикрыло при собственном весе около 7 кг создает до 1000кг прижимной силы на высокой скорости, это около 35% всей прижимной силы болида F1. Изготовлено из карбона, стоимость каждого около 20000$
Радиаторы:
Радиаторы болида выполнены из алюминия стоимость комплекта до 11000$
Трансмиссия…
Коробка передач болида Формулы-1 самым непосредственным образом соединена со сцеплением, выполненым из карбона. Сцепления выпускают две компании, AP racing и Sachs, которые создают их таким образом, что они могут выдерживать температуры близкие к 500 градусам. Сцепления являются электрогидравлическими элементами и имеют вес от 1.5кг. Каждое переключение скорости выполняется за 20-40 милисекуд и регулируется компьютером. Пилоты болидов не пользуются сцеплением вручную, теряя тем самым время и позволяя двигателю совершать холостые обороты(как это в обычных машинах, без автоматической кообки передач), а просто нажимают рычажок за рулем, для перехода к следующей скорости, сам же процесс полностью лежит на компьютере. Коробки передач создаются так, чтобы механики могли легко менять настройки. Так полная перестройка передаточных чисел коробки передач занимает около 40 минут в боксах.
Стоимость одной семискоростной полуавтоматической коробки передач свыше 130 000$. Рассчитана на пробег 6000 км.
Стоимость одной шины около 800$
На сезон нужно 720 штук.
Диски тормозов уже многие годы изготовляют из углеродного волокна, на производство одного диска может затрачиваться до 5 месяцев.
Температурный режим до 1000 цельсия
Рычаги передней подвески:
Изготовлены из титана и углепластика. Стоимость около 100 000$.
Рычаги задней подвески:
Изготавливаются из титана и углепластика, каждый комплект стоит 120 000$
Монокок …
Монокок — это основа болида F1, на которую крепятся все его части и детали. При сотрясениях, при авариях он должен обеспечить пилоту полную безопасность, но в то же время весить приблизительно 35кг. Как и большинство частей болида F1 монокок сделан из карбона и как и большинство деталей стоит недешево 115000$
Сиденье пилота:
Выполняется по индивидуальным меркам гонщика из углеволокна. В случаи аварии может быть удалено из кокпита вместе с пилотом. цена 2000$
Руль болида формулы один совмещает в себе приборную панель (дисплей по центру), органы управления, также позволяет изменять многие настройки болида прямо по ходу движения. Выполнен из углеродного волокна, для каждого пилота индивидуально по анатомическому строению. Стоимость около 40000$-100000$
Раскладка всех кнопочек, рычажков и переключателей съемного рулевого «колеса» современного болида Формулы-1
1. Управление составом топливовоздушной смеси
2. Регулятор ограничитель максимальных оборотов
3. Назначение неизвестно
4. Колёсико выбора комплексных общих настроек силового агрегата
5. Активация системы KERS
6. Кнопка радиостанции
7. Многофункциональный информационный дисплей и клавиши для изменения его параметров
8. Лимитатор
9. Изменение угла переднего антикрыла в большом диапазоне (используется непосредственно в гонке при совершении маневров)
10. Колёсико плавного изменения угла переднего антикрыла (плавное увеличение прижимной силы для компенсации износа шин)
11–13. Управление дифференциалом: установка «преднатяга», изменение степени блокировки на торможении и под тягой
14. Переключатель режимов цифрового контроллера
15. «Горячие» программируемые клавиши, на которые можно вывести две запрограммированные функции (у Петрова одна из них отвечает за режим, в котором двигатель делает более длительную перегазовку при переключении вниз на входе в поворот, чтобы сделать смену передач более плавной и избежать срыва в занос под тягой)
16. Лепестки переключения роботизированной коробки передач
17. Лепестки сцепления (используются или синхронно, или в разных комбинациях, в зависимости от текущей программы). Например, при старте сначала отпускается один лепесток, а второй, выжатый наполовину, — только спустя секунду. Всё это, по-видимому, как-то хитро управляет проскальзыванием сцепления и блокировкой дифференциала. При этом от гонщика требуется держать дроссель открытым ровно на 75%. Малейший перебор — начнётся пробуксовка, недобор — двигатель заглохнет. И только со второй передачи можно открывать полный газ. До запрещения лонч-контроля пилотам было, похоже, проще управлять болидом.
Материалы взяты с сайта Разгон до 100
Автомобиль с открытыми колёсами
Автомобиль с открытыми колёсами (монопост, одноместный болид, формульный болид) — тип гоночного автомобиля, представляющий собой одноместный [1] автомобиль с колёсами, вынесенными из кузова. Этот тип, появившийся в начале XX века — ныне один из самых распространённых типов гоночных автомобилей.
Содержание
Названия
Этот тип имеет два названия, указывающие на его конструктивные особенности — в Америке укоренилось название «open wheel car» — автомобиль с открытыми колёсами, тогда как в Европе указывают на его одноместную конструкцию — монопост (англ. single seater, нем., итал., чешск. — monopost). В Америке же технические требования к таким автомобилям начали сводить в специальные документы, получившие название «формул». Постепенно слово «формула» стало фигурировать в названии большинства чемпионатов и серий монопостов, начиная с Формул-1, −2, и −3, что дало повод называть такие гонки «гонками формульного типа». В России слово «формула» все чаще стало применяться и к самим машинам, участвующим в таких гонках. Также и в Западной Европе все шире распространяется термин «formula car».
История
Первые автомобили данного типа появились в США в начале ХХ века, и поначалу были вовсе не одноместными, вместе с водителем в гонке участвовал механик, так как дистанции были большими, а надежность машин невысока. Постепенно гонки переместились на закрытые трассы относительно небольшой длины, а надежность машин выросла, после чего механик переместился на обочину, а позже в специальную зону технического обслуживания. Результаты гонок на «больших автомобилях» начали идти в специальный зачет, ведшийся Американской автомобильной ассоциацией. Так родился первый чемпионат. Технические требования стали сводиться в специальные документы, получившие название «формул».
В Европе гонки на автомобилях с открытыми колёсами стали проводиться в 20-х гг. Новые машины получили название монопостов и они начали участвовать в престижных гонках Гран-При. С 1930 г. результаты некоторых Гран-При стали заноситься AIACR в отдельный зачет, создав личный чемпионат Европы, а в 1946 г. была создана FIA, которая определила основные классы монопостов — Формула-1, −2 и −3. В 1950 г. был организован чемпионат мира, проводимый на машинах Ф1.
Устройство
Подвеска
Согласно названию, колёса автомобилей должны находиться вне корпуса. Впрочем, бывали и исключения — в 1954 г. команда Ф1 Мерседес, воспользовавшись лазейками в регламенте, выставляла на некоторые гонки, преимущественно скоростные, машины с колёсами, закрытыми лёгким кузовом. В дальнейшем регламент Ф1 был пересмотрен с целью исключения подобных случаев.
Также вне корпуса находится и подвеска. Сейчас это двойной поперечный рычаг с толкаемой либо тянущей штангой (push-rod и pull-rod, соответственно).
Число колёс, как правило, не превышает 4, хотя были случаи и 6-колёсных автомобилей — впервые такой автомобиль появился в 1948 г. в Национальном Чемпионате ААА, в 1976 г. команда Ф1 Тирелл также представила автомобиль с 6 колёсами, однако попытка команды Ф1 Уильямс выставить в 1982 г. шестиколёсный автомобиль натолкнулась на запрет, с тех пор все автомобили с открытыми колёсами имеют их не больше 4.
Двигатель
Двигатель долгое время находился впереди гонщика, приводя в движение заднюю ось посредством карданного вала, так или иначе проходившего через кабину. Впервые иное расположение двигателя — позади кабины — было предложено немецким инженером Фердинандом Порше в 1920-х гг., но реализовано в металле было лишь в 1934 г. в гоночных автомобилях Ауто Унион, построенных под руководством того же Порше. Впоследствии эта схема получила развитие на автомобилях Ауто Унион, но Вторая мировая война положила конец их эволюции, а после войны уже не использовалась. Вновь эта схема была применена уже в 1950-х гг. Эшли Купером. В 1961 г. автомобили заднемоторной схемы дебютировали в США, в 1965 г. выиграли гонку Инди-500, и с тех пор заднемоторная схема стала стандартом для автомобилей с открытыми колёсами, за исключением спринт-каров, используемых для гонок по грунтовым овалам.
Сами двигатели — почти исключительно четырёхтактные поршневые, работающие по циклу Отто, атмосферные или с турбокомпрессорами. В американском чемпионате проводили опыты с дизельными двигателями, также были попытки применения газовых турбин, в Америке и в Европе.
Аэродинамика
В начале XX столетия вопросы аэродинамики не сильно волновали конструкторов автомобилей, которые еще не развивали высоких скоростей. Первая Мировая война дала толчок исследованиям в области аэродинамики и с возобновлением в 20-х гг. гонок Гран-При некоторые инженеры (как, например, Фердинанд Порше) решили применить каплевидные обтекаемые кузова.
С 1960-х гг. требования аэродинамики все больше учитываются при создании гоночных автомобилей, конструкторы стараются добиваться не только уменьшения лобового сопротивления как раньше, но и увеличения прижимной силы — лёгкие машины не могли реализовать всю мощь своих моторов из-за пробуксовки в поворотах. Монопосты начинают обрастать теми или иными аэродинамическими приспособлениями.
Наиболее часто встречаются переднее и заднее антикрылья, прижимающие к дороге соответственно переднюю и заднюю часть автомобиля. Впрочем, в начале 80-х автомобили Ф1 обходились без передних крыльев — основную прижимную силу создавали сами корпуса машин, которые вкупе с заградительными эластичными юбками создавали под днищем машины разрежение, прижимающее их к трассе (граунд-эффект). Сейчас граунд-эффект практически везде запрещён, а прижимную силу создаёт диффузор — расположенная в задней части днища открытая сужающаяся П-образная полутруба, ускоряющая протекающий под машиной воздух (принцип трубки Вентури).
Открытые колёса являются важным аэродинамическим элементом — они имеют большую ширину, а их верхний край движется навстречу набегающему потоку. В итоге они производят серьёзные воздушные завихрения, сильно ухудшающие аэродинамическую эффективность автомобиля (коэффициент лобового сопротивления достигает 1,0-1,2) и, таким образом, не может сравниться со спортпрототипами, у которых колёса закрыты (коэффициент лобового сопротивления 0,3-0,4). Предпринимавшиеся различные попытки закрыть колёса от набегающего потока пресекаются контролирующими органами.
Маломощные монопосты, а также спринт-кары (используемые для гонок на грунтовых овалах) могут вообще не иметь аэродинамических элементов — развиваемые ими скорости не столь велики.
Корпус
Корпус монопоста имеет минимальное поперечное сечение, с тем чтобы только закрывать пилота. С 1962 года команда Ф1 Лотус применяет новую конструкцию корпуса с использованием монококов — жёстких пространственных конструкций, более устойчивых к кручению и ударам. Тогда же гонщик изменил свою позицию в кокпите — он больше не сидел более-менее прямо, а занял практически полулежачую позицию. Это не только уменьшило лобовое сопротивление, но и улучшило переносимость перегрузок. В первой половине 80-х в Формуле-1 появились углепластиковые монококи, которые затем широко распространились на все остальные серии. В монококе располагается кокпит — открытая кабина пилота (хотя и предпринимались различные попытки закрыть пилота). Сразу за кабиной располагается дуга безопасности, призванная принимать удары при переворотах машины. Спереди к монококу крепится передняя подвеска и передние аэродинамические элементы, сзади — двигатель, к которому крепится коробка передач, а к той — задняя подвеска и задние аэродинамические элементы. С 1970 г. команда Ф1 Лотус располагает радиаторы в боковых понтонах, что позволило придать носу машины максимально эффективную с точки зрения аэродинамики форму.
Трансмиссия
Привод, независимо от расположения двигателя, чаще всего делался задний, хотя в серии Индикар были попытки использования переднеприводных автомобилей, а полный привод использовался и в Индикаре, и в Формуле 1. Переключение передач всегда ручное, хотя в последнее время повсеместное распространение получили разработанные ещё для Формулы 1 секвентальные полуавтоматические коробки с переключением подрулевыми переключателями.
Пилотирование
Автомобили с открытыми колёсами обычно имеют наименьшую массу среди всех гоночных машин своего класса мощности и наибольшую концентрацию мощности среди автомобилей своего веса. Массы монопостов находятся в пределах 455—700 килограмм, а мощности могут достигать и превосходить 1 000 лошадиных сил. Это, а также высокая аэродинамическая оснащенность, определяет их наибольшие возможности по ускорению в поворотах и делает их наиболее быстрыми среди всех гоночных автомобилей.
Прототипы в принципе отличаются лишь закрытыми колесами, а потому теоретически тоже могут достигать таких динамических показателей, но на данный момент такие машины используются лишь в гонках на выносливость, а потому не могут сравниться с монопостами в скорости. В то же время возможна постройка прототипа из монопоста путем установки на него легкого кузова, закрывающего колёса — именно так были построены прототипы Can-Am второй половины 70-х.
Высокие динамические характеристики монопостов накладывают повышенные требования к физической подготовке пилотов. Также автомобиль с открытыми колёсами даёт небольшое преимущество, так как пилоту проще строить траекторию движения из-за того, что он видит колеса авто. Кроме того, пилотирование требует большей аккуратности, монопосты практически не способны переносить без повреждений контакты, а контакт колесо-на-колесо очень опасен ввиду того, что один из автомобилей может взлететь и перевернуться.
Производители машин с открытыми колёсами
Участники гонок на машинах с открытыми колёсами могут строить их сами (так в Чемпионате Мира Формулы-1), а могут закупать у стороннего производителя (в большинстве остальных случаев). Современные производители монопостов:
Международные чемпионаты на автомобилях с открытыми колёсами
Автомобили с открытыми колесами участвуют практически исключительно в кольцевых гонках на трассах с твердым покрытием — стационарных, временных или трассах овального типа. Спринт-кары и миджеты используются в гонках по коротким гаревым трекам. Также списанные из других серий монопосты могут использоваться в соревнованиях по подъёму на холм.
Главное в деталях: как устроен гоночный болид
Чемпионат мира «Формулы 1» 2013 года завершился. Свое мастерство в очередной раз доказал пилот команды Red Bull Себастьян Феттель, опередивший ближайшего соперника Фернандо Алонсо из Ferrari больше чем на 150 очков. Впереди – следующий сезон, новые пилоты и другие правила — в чемпионате 2014-го впервые будут использоваться 1,6-литровые турбированные двигатели. Директоры некоторых команд Ф1 уверены: новые условия дают шанс отстающим конюшням пробиться в первую десятку, однако для этого инженерам команд нужно будет попотеть. Главный инженер Marussia F1 Team Дэйв Гринвуд рассказал «РБК.Стилю» об устройстве болида, запретах в «Формуле 1» и транспортировке спортивного автомобиля на разные континенты.
Дэйв Гринвуд: Если обыкновенные городские автомобили созданы для движения по дорогам с разными покрытиями, то в гоночном болиде все спроектировано так, чтобы заставить его ехать по относительно гладкому треку на грани сцепления с поверхностью, — именно поэтому за продуктами на такой машине съездить не получится. И если поведение первого зависит лишь от механического сцепления с дорогой, то для машины «Формулы 1» главное — аэродинамика.
Дэйв Гринвуд: Все болиды «Формулы 1» весят по меньшей мере 642 килограмма. На машине установлено более 100 датчиков, которые считывают около 1000 каналов данных: например, долгота, ширина, высота над уровнем моря и так далее. Максимальная скорость, которую может развивать гоночный автомобиль, варьируется от 290 км/ч в Монако до 350 км/ч в Монце — в зависимости от того, какие настройки прижимной силы заданы.
Дэйв Гринвуд: Скорость болида и управляемость — вот главное, над чем постоянно работают инженеры. На первый показатель влияет прижимная сила автомобиля: на поворотах она должна быть как можно выше, а на прямых, наоборот, – выше. Еще одним определяющим фактором являются шины: нам всегда необходимо быть уверенными, что шины Pirelli наиболее оптимально подобраны к погодным условиям. Кроме того, важную роль играет и правильное распределение веса машины. Если же говорить о двигателе, то во время гонки всегда нужно использовать максимальную мощность — тогда результат будет наиболее высоким. И, конечно, не стоит забывать о безопасности пилота в машине.
Дэйв Гринвуд: От гонки к гонке мы изменяем основные настройки машины — на разных треках нужно по-разному регулировать подвеску автомобиля для лучшего механического сцепления с трассой. Правда, у нас не такое большое «поле для деятельности»: регламент «Формулы 1» полон запретов! В основном они касаются различных помогающих гонщикам устройств, вроде «трекшн-контроля» — системы для борьбы с пробуксовкой ведущих колес. Но есть и такие, которые регулируют размеры различных аэродинамических поверхностей, а также работу всех активных систем болида. Другие запреты связаны с ограничением денег: к примеру, за время Гран-при один пилот может использовать не более 8 двигателей, а коробка передач должна использоваться 5 гонок подряд.
Дэйв Гринвуд: Во время гонки мы сообщаем пилоту стратегическую информацию о гонке: как далеко впереди и позади находятся остальные болиды, сколько комплектов пилот проехал на текущем комплекте резины и т.д.
Дэйв Гринвуд: Больше всего на поведение машины влияет погода: влажность, температура воздуха и атмосферное давление сильно влияют на сцепление автомобиля с трассой, максимальную скорость болида и мощность двигателя.
Дэйв Гринвуд: Практически все рабочее время механики проводят полностью разбирая и собирая болид, чтобы исключить скрытые повреждения автомобиля. Кроме того, инженеры тренируются проводить пит-стопы как можно быстрее и знакомятся с новыми техническими разработками, которые потом тратят время на тренировку проведения пит-стопов, а еще знакомятся с новыми разработками, которые внедряются на машину от гонки к гонке. Однако все это проходит между гоночными уик-эндами. С начала Гран-при и до конца воскресной гонки мы можем поменять только комплект резины и заменить в болиде переднее антикрыло — регламент запрещает делать в автомобиле любые другие изменения.
