„Tajomstvá“ pod karosériou monopostov

Účelom tohto článku nie je úplný popis všetkých systémov a zariadení, ktoré predná časť vozidiel ukrýva (na to bude dostatok priestoru v ďalších článkoch). Namiesto toho ponúkam pohľad na monopost z inej stránky ako len tej na povrchu. Začínam prednou časťou auta. Práve tú možno vidieť odkrytú najčastejšie spomedzi všetkých ostatných častí vozidiel a občas sa objaví v zábere kamier aj pri televíznych prenosoch. Najprv však trochu histórie.

Moderný monokok (ilustrácia monokoku Ferrari 150° Italia)

Monoposty Formuly 1 sú dnes na rozdiel od dôb dávno minulých navrhované štýlom „zvonka-dovnútra“. Už dávno vymizli šasi tvorené rámom z hliníkových trubiek, ktoré sa stavali okolo motorov, pričom tie boli tým prvým a najdôležitejším prvkom vozidla. Začiatkom 80. rokov prišiel veľký zlom v tejto konštrukcii a hlavne v celkovej filozofii návrhu vozidla – základom nového auta sa stal monokok. Ten vďaka svojej úžasnej tuhosti a za pomoci rôznych štruktúr, ktoré chránia jazdca pri náraze, poskytuje pilotom vysoký štandard bezpečnosti a popri tom slúži ako montážny prvok, na ktorý sa upevňujú ostatné časti vozidla (hnacie ústrojenstvo, zavesenie predných kolies, riadenie). Pravdou je, že aj predtým bola aerodynamika veľmi dôležitou oblasťou vývoja monopostov, no zavedenie monokokov jej dodalo v tomto smere úplne nový rozmer. Návrh nových áut totiž po novom začínal stanovením aerodynamickej filozofie, ktorej potom podliehal tvar monokoku, karosérie a samozrejme aj uloženie všetkých vnútorných komponentov. Stavba monopostov bola teda v porovnaní s dovtedy zavedenými postupmi úplne rozdielna – už sa nestaval rám okolo motora a ostatné prvky auta okolo rámu, ktorý by sa nakoniec zakryl karosériou. Nový proces dal na prvé miesto stavbu aerodynamicky efektívnej karosérie, do ktorej útrob sa následne čo najlepšie vložili vnútorné zariadenia a systémy s ohľadom na ich dostatočné chladenie a najmä s ohľadom na to, aby nenarušili ťažisko vozidla a jeho rozloženie hmotnosti.

Veľmi dobre tento fakt dokazuje práve predná časť vozidla, ktorá (aj keď sa to pri pohľade zvonka nezdá) nesie obrovské množstvo rôznych systémov. Demontujme teda nos vozidla alebo lepšie povedané nosový kužeľ s pripevneným predným prítlačným krídlom a pozrime sa na predné čelo monokoku.

Predná časť monokoku so zavesením kolies prednej nápravy

Nos je k prednému čelu monokoku pripevnený zväčša štyrmi kolíkmi, ktoré môžu pripomínať stavebné hmoždinky. Sú nedeliteľnou súčasťou konštrukcie nosového kužeľa. Pri montáži sa tieto „kolíky“ nasunú do otvorov v prednom čele monokoku a mechanici ich z oboch bočných strán cez otvory pri ramenách zavesenia kolies upevnia skrutkami. Montáž musí byť natoľko jednoduchá, aby mechanici dokázali prípadné poškodené predné krídlo počas pretekov vymeniť v priebehu niekoľkých sekúnd.

Zavesenie predného ľavého kolesa

Najväčší objem priestoru v prednej časti šasi patrí systému zavesenia predných kolies. Pri pohľade zvonka vidno horné a spodné trojuholníkové rameno (modrá), medzi nimi prechádza tyč zavesenia typu push rod (červená) – tlačná tyč. Tá pohyb kolesa prenáša zatlačením do vahadla na ostatné prvky zavesenia. Konce týchto súčastí sú uchytené k závesu kolesa (žltá). Vahadlá (zelená) prenášajú pohyb tyče push rod na pohyby tlmičov, stabilizátora, inertera a predovšetkým na skrutný pohyb torzných tyčí. Na ilustrácii tiež vidno kotviace laná (oranžová), ktoré sú povinné a každý záves kolesa musí byť podľa súčasných pravidiel ukotvený dvoma lanami k dvom rôznym bodom v šasi. Vyrábajú sa zo zylonu a ich úlohou je zabránenie nebezpečným situáciám, keď sa pri nehodách od vozidla oddelilo koleso a nekontrolovateľne sa pohybovalo po trati.

Popri tom, že ramená zavesenia držia koleso na mieste a umožňujú jeho styk s vozovkou, prechádza cez ne všetka kabeláž na prepojenie senzorov na závese kolesa a tiež hadičky na prívod brzdovej kvapaliny k brzdám.

Demontovaný záves ľavého kolesa s demontovaným brzdovým kotúčom a krytom závesu kolesa

Keď už hovoríme o brzdovom systéme, nemožno vynechať dve nádržky (modrá) s brzdovou kvapalinou pre predný a zadný brzdový okruh, ktoré sú pripojené k hlavnému brzdovému valcu. Tlak brzdovej kvapaliny, ktorý sa zvýši po stlačení brzdového pedálu spôsobí, že piestiky v brzdových strmeňoch (zelená) na závesoch všetkých štyroch kolies zatlačia brzdové doštičky, ktoré zovrú rotujúce brzdové kotúče (červená) a vozidlo spomalia. Pri tom však vzniká obrovské teplo, ktoré musí byť odvedené, aby nedošlo k prehriatiu brzdového systému. Ten pracuje vo veľmi úzkom teplotnom rozsahu, pričom maximálne prevádzkové teploty bŕzd môžu presiahnuť aj 1000 °C. Pravidlá zakazujú ich chladenie kvapalinou a preto jedinou možnosťou pre tímy sú vzduchom chladené brzdy. Na prívod vzduchu k nim slúži kanál (oranžová) s oválnym otvorom na vnútornej strane aerodynamicky tvarovanej lopatky na závese kolesa. Vo vnútri je rozčlenený rozvod na viacero kanálov. Keď vzduch prejde cez brzdový kotúč, opúšťa systém cez ráfik kolesa. Rozmer a tvar brzdových kanálov sa v závislosti od trate môže líšiť.

Samotný záves kolesa musí niesť obrovské množstvo komponentov, čo zvyšuje jeho hmotnosť. Vo Formuli 1 je každý gram hmotnosti navyše veľkým problémom, no obzvlášť to platí u hmotnosti neodpruženej hmoty, ku ktorej celá súprava kolesa samozrejme patrí. Pod pojem neodpružená hmota spadajú všetky prvky, ktoré sa pohybujú spoločne s pohybom kolesa (t.j. pneumatika, ráfik, záves kolesa, prvky zavesenia náprav a všetky elementy, ktoré sú s nimi spojené a konajú spoločný pohyb s kolesom). Čím viac je takýchto súčastí a čím vyššia je ich hmotnosť, tým horšia je schopnosť vozidla pohlcovať nerovnosti trate. Popri požiadavke na minimálnu hmotnosť je tu ale i potreba veľmi vysokej tuhosti a z toho dôvodu musia konštruktéri často pristúpiť ku kompromisom. Preto sa záves kolesa vyrába na CNC strojoch z hliníka. V minulosti boli pokusy o výrobu hybridných hliníkovo-karbónových závesov, no neujali sa. Čap kolesa, ktorý je v ložisku uložený v závese kolesa sa takisto vyrába z kovu aj keď u neho nie sú požiadavky na tuhosť až tak prísne. Brzdové kotúče sú karbónové a strmene hliníkové.

Na závese kolesa sú dva senzory opotrebenia bŕzd – jeden vonkajší a jeden vnútorný lineárny senzor merajúci mieru opotrebenia bŕzd a ich celkové opotrebenie. Ďalší senzor je infračervený a meria teplotu bŕzd. Tie pracujú pri veľmi vysokých teplotách a ich nadmerné zahriatie vedie k oxidácii uhlíkových vláken a urýchľuje opotrebenie bŕzd. V tyči zavesenia (push rod) je umiestnený snímač (silomer), ktorý zabezpečuje prevod sily na elektrický signál a zaznamenáva zaťaženie zavesenia. Posledným dôležitým senzorom je Hallova sonda merajúca rýchlosť otáčania kolesa, ktorej činnosť je založená na technickom využití tzv. Hallovho javu.

Súčasti systému riadenia

Popis systémov v prednej časti vozidla by nebol úplný bez systému riadenia. Z prednej časti monokoku do kokpitu vstupuje tyč riadenia (červená), na ktorej koniec sa v kokpite pripevňuje odnímateľný volant. Druhý koniec tejto tyče riadenia má ozubenie nazývané pastorok, ktoré prechádza zubmi „hrebeňa“ a ten pohybuje spojovacími tyčami riadenia (modrá) spájajúcimi závesy kolies so systémom riadenia (zelená). Pohyby spojovacích tyčí spôsobujú, že závesy predných kolies sa otáčajú okolo osi tvorenej montážnymi bodmi trojuholníkových ramien zavesenia. Systém riadenia pritom obsahuje aj hydraulický posilňovač.

Elektronika v prednej časti vozidla

Veľký priestor v prednej časti vozidla zaberá elektronika (hnedá). Či už sa jedná o kabeláž, senzory, zbernice dát alebo ovládače, všetky tieto zariadenia sú buď prepojené navzájom, alebo sa pripájajú k riadiacej jednotke MES SECU.

Pitotova trubica

Prehľad odkrytej prednej časti vozidla uzatvára aerodynamické meracie zariadenie, ktoré možno vidieť aj pri pohľade zvonku, pretože na jeho správne fungovanie je potrebné, aby bolo vystavené prúdeniu vzduchu. Nazýva sa Pitotova trubica a slúži na meranie rýchlosti prúdenia vzduchu na princípe pomeru statického a dynamického tlaku vzduchu. Dá sa pomocou nej určiť aktuálna rýchlosť vozidla.

Podrobný prehľad súčastí v prednej časti vozidla

Reklamy

3 responses to “„Tajomstvá“ pod karosériou monopostov

  1. Super stránky!!! Jen tak dál, technická stránka monopostů je jen málokde solidně rozebrána. A aktuální pro nadcházející sezónu teprve. Já se sem určitě budu vracet, konstrukce monopostů je něco, s čím se už několik roků jako hardcore fanda potýkám. Držím palce, ať nadšení dlouho vydrží.

  2. Musím sa pridať s pochvalou za vynikajúcu stránku a vynikajúce články. Ani f1.sk sa nevenuje technickým záležitostiam do takejto hĺbky. Výborné čítanie. Nádhera.

Pridaj komentár

Zadajte svoje údaje, alebo kliknite na ikonu pre prihlásenie:

WordPress.com Logo

Na komentovanie používate váš WordPress.com účet. Odhlásiť sa / Zmeniť )

Twitter picture

Na komentovanie používate váš Twitter účet. Odhlásiť sa / Zmeniť )

Facebook photo

Na komentovanie používate váš Facebook účet. Odhlásiť sa / Zmeniť )

Google+ photo

Na komentovanie používate váš Google+ účet. Odhlásiť sa / Zmeniť )

Connecting to %s