Samochody Formuły 1 - Polski Serwis Naukowy

Obecne samochody Formuły 1 to 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

Silnik Renault 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.

Cosworth – przedsiębiorstwo założone w 1958 r., projektujące i budujące silniki. Specjalizuje się w wyścigach samochodowych. W sezonie 2006 dostarczało podzespoły dla dwóch stajni Formuły 1: Williams korzystał z ich silników V8, skrzyni biegów i powiązanej elektroniki; zespół Scuderia Toro Rosso używał zmodyfikowanych silników V10. Jednak najlepszym dziełem firmy pozostaje silnik DFV który wygrał 155 GP. Cosworth wygrał przetarg na dostawę tanich silników do F1 na sezon 2010. Zespoły mogą zakupić pakiet jednostek napędowych na cały sezon, za kwotę nieprzekraczającą 5 milionów euro. Z usług Coswortha korzystają: Williams, Lotus, HRT oraz Virgin. Przedsiębiorstwo ma swoją siedzibę w Wielkiej Brytanii.
Unia Europejska (oficjalny skrót w Polsce: UE) – powstały . W określeniu europejskości Unii naczelną rolę odgrywają czynniki historyczne i kulturowe oraz wspólna tożsamość i identyfikacja z wartościami demokratycznymi.

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.

ppm (ang. parts per million) - to przyjęty na świecie sposób wyrażania stężenia bardzo rozcieńczonych roztworów związków chemicznych. Stężenie to jest pochodną ułamka molowego i określa ile cząsteczek związku chemicznego przypada na 1 milion cząsteczek roztworu.
Zawieszenie pojazdu - zespół elementów łączących koła z resztą pojazdu. Zawieszenie przenosi siły powstające na styku koła z jezdnią na nadwozie. Zapewnia komfort jazdy oraz stateczność i kierowalność pojazdu. Zawieszenie jest częścią podwozia, a w jego skład wchodzą:

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.

Wymiennik ciepła – urządzenie służące do wymiany energii cieplnej pomiędzy dwoma jej nośnikami, tj. substancjami będącymi w stanie ciekłym lub gazowym.
Samochód bezpieczeństwa (ang. safety car, w Stanach Zjednoczonych określany mianem pace car) – samochód, który w wyścigach samochodowych i motocyklowych ogranicza prędkość pojazdów biorących udział w zawodach. Samochód bezpieczeństwa wyjeżdża na tor w przypadku nieoczekiwanych, niebezpiecznych zdarzeń na torze, na przykład wypadków czy drastycznych załamań pogody. Prędkość utrzymywana przez samochód bezpieczeństwa, choć niższa niż tempo wyścigowe, musi być i tak dość wysoka, by zapobiec nadmiernemu oziębieniu się opon pojazdów biorących udział w wyścigu. Dlatego też kierowcą samochodu bezpieczeństwa zawsze jest profesjonalny kierowca wyścigowy.

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.

Mila – dawna jednostka długości o różnej wartości, zależnej od rejonu i okresu. Nazwa pochodzi z łac. mille – tysiąc. Początkowo mila oznaczała 1000 kroków podwójnych. Odpowiada ona rozciągłości 1 minuty szerokości geograficznej (południka).
Mercedes GP (oficjalnie Mercedes GP Petronas Formula One Team) – fabryczny zespół wyścigowy Mercedes-Benz w Formule 1, reaktywowany w 2009 po wykupieniu 75,1% udziałów w Brawn GP. Szefem zespołu jest Ross Brawn.

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

Nietypowa konstrukcja przedniego spojlera w samochodzie Williams FW26 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.

Euro, ευρώ, евро (znak: €, kod ISO 4217: EUR) – europejska waluta wprowadzona w miejsce walut krajowych. Jest prawnym środkiem płatniczym w 16 państwach tworzących strefę euro w Unii Europejskiej - obejmującym ponad 322,5 mln Europejczyków. Waluta euro używana jest także w 11 krajach i terytoriach nienależących do UE (Watykanie, Monako, San Marino, Andorze, Kosowie, Czarnogórze) oraz we francuskich posiadłościach na Atlantyku i Oceanie Indyjskim oraz w brytyjskich bazach wojskowych na Cyprze.
Skrzynia biegów – mechanizm umożliwiający zmianę przełożenia, a przez to służący do efektywnego przekazywania mocy wytwarzanej przez silnik do napędu maszyny roboczej lub pojazdu. Przełożeniem nazywa się stosunek prędkości obrotowej na wale wejściowym, do prędkości obrotowej na wale wyjściowym. Zmiana przełożenia jest wprost proporcjonalna do zmiany przekazywanego momentu obrotowego. Skrzynia biegów łączona jest z silnikiem za pomocą sprzęgła. Biegiem w skrzyni biegów nazywa się realizowanie konkretnego przełożenia.

Uproszczona aerodynamika McLarena 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.

Huragan lub tajfun – cyklon tropikalny, w którym średnia prędkość wiatru wynosi powyżej 33 m/s (nie mniej niż 12° w skali Beauforta). Siłę huraganów mierzy się za pomocą skali Saffira-Simpsona, gdzie 5 stanowi zjawisko o nasileniu ekstremalnym. Huragan jest nazwą stosowaną dla zjawisk występujących nad akwenami Oceanu Atlantyckiego, natomiast tajfun – dla sztormów nad akwenami Oceanu Indyjskiego czy Oceanu Spokojnego.
Kevlar (PPTA, poli(tereftalano-1,4-fenylodiamid) lub poli(p-fenylotereftalanoamid), -[-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-]n- ) - polimer z grupy poliamidów, a dokładniej aramidów, z którego przędzie się włókna sztuczne o bardzo wysokiej odporności mechanicznej na rozciąganie.

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.

Pirelli – włoska firma specjalizująca się w produkcji opon pneumatycznych. Założył ją Giovanni Battista Pirelli w 1872 roku. Opony Pirelli niemal od zawsze kojarzone są ze sportem. Pierwszym sukcesem był rajd Pekin-Paryż w 1907. Zwycięzcy wyścigu używali właśnie opon tej firmy, co przyniosło jej międzynarodową sławę.
Compagnie Générale des Établissements Michelin – największy w Europie[potrzebne źródło] i jeden z największych na świecie producent opon. Jego siedziba znajduje się w Clermont-Ferrand (Puy-de-Dôme) we Francji. Michelin znany jest również z wydawanych przez siebie map i przewodników dla turystów zmotoryzowanych.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)