Dvojité DRS (DDRS) Mercedesu

Každý z posledných troch ročníkov šampionátu sa na úvod nezaobišiel bez kontroverzných technických inovácií. Všetci si ešte dobre pamätáme na diskusie o dvojitých difúzoroch v roku 2009, o rok neskôr to bolo F-potrubie McLarenu a vlani zas fúkané difúzory využívajúce udržiavanie konštantného toku výfukových plynov pri nezošliapnutom plynovom pedáli. Tento rok sa nenechalo zahanbiť viacero tímov a už pred prvými predsezónnymi testami prekvapil Lotus reaktívnym systémom kompenzujúcim zmeny svetlej výšky účinkom brzdného momentu. Prvé dni v Jereze potom dokázali predstaviteľom Medzinárodnej automobilovej federácie, že tímy si efekt výfukových plynov na aerodynamickú výkonnosť len tak ľahko nenechajú vziať a nakoniec sa všetka pozornosť sústredila na Mercedes a jeho prepojenie systému DRS a F-potrubia predného krídla.

Trasa DRS potrubia

História

Inžinieri McLarenu objavili spôsob, akým možno vyvolať stalling (odtrhnutie vzdušných prúdov) krídla vypúšťaním prúdu vzduchu kolmo na krídlový profil cez otvor na jeho povrchu. Tieto znalosti viedli v roku 2010 k zavedeniu takzvaného aktívneho F-potrubia – systému na redukciu odporu zadného krídla, ktorého využívaniu FIA nakoniec zabránila tým, že zakázala pridávanie otvorov do zadného krídla a zároveň zakázala priamy vplyv pilota na aerodynamiku vozidla. Konštruktéri sa však nehodlali vzdať relatívne nového vývoja s obrovským potenciálom, čo v prípade Mercedesu platí dvojnásobne.

V Brackley dlhodobo pracovali na rôznych možnostiach jeho využitia a zo skúseností s pasívnym systémom na redukciu odporu zadného krídla vzišiel i systém F-potrubia predného krídla testovaný koncom vlaňajšej sezóny. Jeho aktivácia bola ovládaná výhradne tlakom vzduchu v závislosti od rýchlosti prúdenia vstupujúceho do nosového kužeľa cez otvor v špičke. Po dosiahnutí nastavenej rýchlosti bol vzduch vypúšťaný zo štrbín na spodnej strane hlavného profilu predného krídla, ktoré potom prestalo generovať prítlak.

Pre nový monopost W03 pripravili finálnu podobu testovaného riešenia, ktoré je teraz ovládané pohybom mechanizmu DRS z dôvodu synchronizácie účinkov stallingu na prednom a zadnom krídle. Kvôli vnútorným rozvodom vzduchu a aktivácii systémom DRS sa riešeniu začalo hovoriť DRS potrubie. Medzi členmi tímu sa ale zaužívalo skôr označenie „Double DRS (DDRS)“.

Konštrukcia

Základným prvkom systému zabezpečujúcim jeho ovládanie a prepojenie s DRS je súprava zadného a spodného krídla. Bočnice zadného krídla Mercedesu sú pomerne hrubé, pretože v ich vnútri je vložené potrubie vedúce od miesta, kde sa k bočniciam pripája klapka. Po jej oboch stranách sú na vnútorných stranách bočníc vyrezané prívodné otvory potrubia. Ak je systém DRS neaktívny, prívodné otvory zakrýva dvojica panelov pevne spojených s koncovými časťami klapky. Toto ich spojenie zabezpečuje, že pri aktivácii DRS sa súčasne s odklopením klapky odkryjú oba prívodné otvory potrubia. O jeho presnom tvare sa môžeme len dohadovať, aj keď „prelisy“ v bočniciach a niektoré prístupové panely a kryty značia, že potrubie vedie práve tam (viď prvú ilustráciu). Z bočníc zadného krídla ústia obe potrubia do dvoch potrubí v spodnom zadnom krídle. Uprostred neho je otvor, ktorým môžu potrubia bok po boku prechádzať ponad prevodovú skriňu, kde sa od seba postupne vzďaľujú, aby mohli z oboch strán obopínať motor. Za výfukmi viditeľná časť potrubia vniká do šasi, a preto opäť nepoznáme jeho presné uloženie. Potrubie vstupuje do šasi v mieste palivovej nádrže, takže by malo v týchto miestach prechádzať stenami monokoku dovnútra kokpitu, kde sa po oboch stranách potrubia stáčajú nahor pozdĺž vrchnej steny priestoru pre nohy a objavujú sa pred predným čelom monokoku. Komplikovaná a kľukatá cesta potrubia čiastočne vysvetľuje, prečo sa tím rozhodol pre dve potrubia namiesto jedného väčšieho. Posledným dielikom skladačky je súprava nosového kužeľa a predného krídla. Nosový kužeľ má vo vnútri zakončenie potrubí, ktoré po dosadnutí na čelo monokoku prepojí sústavu potrubí s predným krídlom. To na spodnej strane obsahuje štrbiny zabezpečujúce účinok riešenia DRS potrubia.

Fungovanie

DRS potrubie Mercedesu privádza vzduch zo zadnej časti vozidla až k prednému krídlu, na ktorom po aktivácii DRS dochádza k stallingu.

Keď nie je systém DRS aktívny a klapka je v uzatvorenej (takmer zvislej) polohe, závesy na jej koncoch zakrývajú otvory na prívod vzduchu do kanálov v bočniciach. Zadné aj predné krídlo vtedy funguje normálne bez akéhokoľvek zásahu systému DRS potrubia a obe krídla generujú prítlačnú silu.

Keď jazdec aktivuje DRS, klapka sa dostane do horizontálnej polohy a odokryje dvojicu otvorov v bočniciach zadného krídla. Rozvody vzduchu pripomínajúce potrubie vytvarované v týchto nezvyčajne hrubých bočniciach zabezpečujú prúdeniu vzduchu cestu, ktorou prechádza vzduch s vysokým tlakom privádzaný spomínanými otvormi v bočniciach. Práve vzduch s vysokým tlakom vyvolá prietok vzduchu kanálmi.

Tvorbu oblasti s vysokým tlakom nad krídlom zabezpečuje hlavný profil zadného krídla s určitým nemenným uhlom nábehu, ktorý zostáva rovnaký nezávisle na klapke zadného krídla.

Bočnicové kanály vedú vzduch zvrchu od klapky karbónovým potrubím cestou popísanou v odseku „Konštrukcia“ až do prednej časti auta k prednému krídlu.

Zo zadnej časti auta vedú dve potrubia po stranách motora a monokoku, no nie je vylúčené, že sa v určitom mieste spájajú do uzla kvôli vyváženiu systému. Ak je totiž vozidlo vychýlené z priameho smeru, v jednom z kanálov môže byť nižší tlak.

Aktivácia DRS s následným prietokom vzduchu potrubím potom priamo spôsobuje stalling predného krídla tým, že vzduch je vypúšťaný štrbinami pod krídlo. Po deaktivácii systému DRS sa prúdenie na oboch krídlach obnoví a obe potom začnú generovať prítlak súčasne.

Výhody a nevýhody

Ako už bolo spomenuté, spojením systému DRS a F-potrubia predného krídla možno jednoducho dosiahnuť podstatné zníženie prítlaku tvorenom na prednom i zadnom krídle v čase, keď je jeho generovanie zbytočné. Najdôležitejšie je správne zosúladenie stallingu oboch krídel, vďaka čomu sa po aktivácii DRS zachováva aerodynamické vyváženie, ktoré je podmienkou pre správny prejazd rýchlych zákrut. DRS totiž v kvalifikáciách slúži na viacerých úsekoch trate a jazdci ho zvyknú využívať aj v rýchlych zákrutách, keďže vozidlo má aj pri jeho aktivovanom stave dostatok prítlaku na prejazd zákrutou.

Zbavovanie sa prebytočnej úrovne prítlaku má za cieľ odstránenie odporu, ktorý spolu s nastavením prevodových pomerov limituje maximálnu rýchlosť. Keďže DRS potrubie zbaví monopost väčšej miery odporu, tím môže sprevodovanie pripraviť tak, aby sa dosiahnuteľná maximálna rýchlosť pohybovala medzi najvyššími alebo mierne nad hranicami konkurencie a pritom môže byť úroveň prítlaku minimálne taká, akú majú vozidlá s najnižšími maximálnymi rýchlosťami.

Vedľajším pozitívnym efektom systému je aj ovládanie vzdialenosti predného krídla od povrchu trate, vďaka čomu nemôže dôjsť k jeho kontaktu s asfaltom.

Systém DRS potrubia poskytuje niekoľko kľúčových výhod, ktoré z neho robia skvelú pomôcku na riešenie kompromisov v aerodynamickej konfigurácii vozidla, no jeho využitie je značne obmedzené a nedá sa povedať, že by znamenal pre Mercedes náskok pred konkurenciou.

V kvalifikáciách ide nepochybne o vítanú pomôcku a výhodu vyčíslovanú rádovo v desatinách sekundy, ale v pretekoch je situácia úplne iná. Voľba aktivačnej zóny DRS je na uvážení FIA, ktorá na väčšine tratí určuje jednu rovinku, kde môžu piloti po splnení ďalších podmienok (určujú ich Technické pravidlá v Článku 3.18.2) DRS využiť. Pravidlá sú nastavené tak, aby systém slúžil výhradne na zlepšenie možností na predbiehanie, a preto v pretekoch Mercedes o svoju výhodu takmer úplne prichádza.

To, že DRS sa v pretekoch používa minimálne, by až taký problém nebol. Čo je však horšie, zdá sa, že DRS potrubím posilnená výkonnosť v kvalifikácii má nepriaznivý vplyv na rýchlosť v pretekoch. Nie je náhoda, že monopost W03 skončil v oboch doterajších Veľkých cenách na horšom mieste, než z akého štartoval. Chybu bude potrebné hľadať v nastavení vozidla, čo napokon priznal i samotný Ross Brawn. DRS potrubie samozrejme nie je dôvodom nedostatočnej formy modelu W03 – všetky aktuálne problémy Mercedesu sú spojené s pneumatikami – ale značne komplikuje prácu inžinierom i jazdcom, ktorí zatiaľ správne nerozumejú novému autu.

Medzitým sa mimo pretekárskej dráhy vedú spory o tom, či sú systémy založené na princípe F-potrubia v súlade s pravidlami a už dlhšie sa ozývajú hlasy konkurencie volajúcej po zákaze využívania DRS potrubia.

Legalita

Rovnako ako jeho prínos sú rozporuplné i názory na jeho legalitu. Skupinka nespokojných tímov na čele s Red Bullom a Lotusom argumentuje, že systém porušuje Článok 3.15 a Článok 3.18 Technických pravidiel.

3.15 Ovplyvňovanie aerodynamiky
S výnimkou karosérie ovládanej jazdcom opísanej v Článku 3.18 (spolu so súčasťami výhradne súvisiacimi s jej pohonom) a kanálov popísaných v Článku 11.4 musí každá súčasť vozidla ovplyvňujúca aerodynamický výkon:

■ spĺňať pravidlá pre karosériu,
■ byť pevne spojená s plne odpruženou časťou vozidla (pevne znamená bez akéhokoľvek stupňa voľnosti),
■ zostať nepohyblivá vo vzťahu k odpruženej časti vozidla.

Akékoľvek zariadenie alebo konštrukcia navrhnutá na prekonanie medzery medzi odpruženou časťou vozidla a zemou je zakázaná.

Žiadna súčasť, ktorá má aerodynamický vplyv, s výnimkou klznej dosky z Článku 3.13, sa nesmie nachádzať pod referenčnou rovinou.

S výnimkou súčastí potrebných pre nastavenie popísané Článkom 3.18 je každý systém, zariadenie, alebo procedúra, ktorá využíva pohyby jazdca ako prostriedok na zmenu aerodynamických charakteristík vozidla, zakázaná.

3.18 Karoséria nastaviteľná jazdcom
3.18.1 Sklon najzadnejšej a najvyššej uzatvorenej sekcie opísanej Článkom 3.10.2 sa môže počas pohybu vozidla meniť, ak:
■ sa to týka len jednej súčasti, ktorá musí byť symetrická podľa stredovej osi vozidla a mať minimálnu šírku 708 mm,
■ s výnimkou minimálneho počtu súčastí slúžiacich iba na nastavovanie sekcie nie sú žiadne časti sekcie v kontakte s vonkajším prúdením umiestnené viac než 355 mm od stredovej osi vozidla,
■ s výnimkou minimálneho počtu súčastí slúžiacich iba na nastavovanie najzadnejšej a najvyššej sekcie sú v oblasti opísanej Článkom 3.10.2 dve uzatvorené sekcie,
■ akékoľvek také nastavenie sklonu dodržiava všetky pravidlá pre karosériu,
■ pri pohľade zboku na akýkoľvek pozdĺžny zvislý prierez je fyzický bod rotácie najzadnejšej a najvyššej uzavretej sekcie neustále pevný a umiestnený maximálne 20 mm pod najvyšším bodom a maximálne 20 mm pred zadným bodom oblasti popísanej Článkom 3.10.2,
■ je konštrukcia taká, že zlyhanie systému sa prejaví návratom najvyššej uzavretej sekcie do štandardnej polohy,
■ akákoľvek zmena sklonu najvyššej uzavretej sekcie je iniciovaná iba priamym pokynom jazdca a ovládaná pomocou riadiacej elektroniky popísanej Článkom 8.2.

3.18.2 Nastaviteľná karoséria môže byť jazdcom aktivovaná kedykoľvek pred štartom pretekov a výhradne na účel vylepšenia možnosti predbiehania počas pretekov po tom, čo jazdec dokončil najmenej dve kolá po štarte pretekov alebo po dobe nasadenia bezpečnostného vozidla (Safety car).

Jazdec môže počas pretekov aktivovať nastaviteľnú karosériu iba keď je upozornený riadiacou elektronikou (podľa Článku 8.2) o jej dostupnosti. Bude dostupná len ak je jazdec menej ako 1 sekundu za iným jazdcom v akomkoľvek vopred určenom mieste na každom okruhu. Systém bude riadiacou elektronikou deaktivovaný prvým použitím bŕzd jazdcom potom, čo systém aktivoval.

FIA môže po konzultácii so všetkými súťažiacimi zmeniť vyššie uvedený časový interval, aby zabezpečila, že je splnený uvedený účel nastaviteľnej karosérie.

Z predchádzajúcich článkov pravidiel sa dá veľmi jednoducho dôjsť k jednoznačnému záveru, že s výnimkou DRS je striktne zakázané akékoľvek zariadenie či systém, ktorý akýmkoľvek spôsobom ovplyvňuje výkonnosť aerodynamiky monopostu. Ako je potom ale možné, že FIA trvá na legalite Mercedesu F1 W03?

Podľa Článku 3.15 nie je povolený žiadny priamy zásah jazdca pri aktivácii systému meniaceho aerodynamickú charakteristiku vozidla a jediná výnimka sa týka systému DRS. Práve preto inžinieri Mercedesu spojili F-potrubie predného krídla so systémom DRS a fungovanie DRS potrubia potom označujú ako sekundárny účel systému DRS. U rôznych súčastí vozidla pravidlá striktne stanovujú primárny účel zakazujúc akúkoľvek sekundárnu funkciu, no v mnohých prípadoch to neplatí. Presne tak je to aj v tomto prípade.

Ďalšia obchádzka pravidiel o DRS sa týka klapky. Tá podľa nich nesmie byť tvarovaná tak, aby umožňovala iné aerodynamické výhody ako tie poskytované účinkom DRS. Toto znenie sa však nijak nevzťahuje na bočnice zadného krídla a vďaka tomu, že Mercedes v nich má zabudované mechanizmy ovládajúce nastaviteľnú klapku, nič mu nebráni v pridaní otvorov.

Nakoľko žiadny systém F-potrubia nie je pravidlami vyslovene zakázaný (zakázané sú iba otvory v krídlových profiloch zadného krídla), pasívne systémy F-potrubia predného krídla sú úplne legálne. Priamy zásah jazdca na jeho činnosť síce povolený nie je, no pilot môže ovládať DRS a tam už pravidlá nepredpisujú jediný primárny účel ani zákaz akéhokoľvek sekundárneho účelu.

Záver

Red Bull s Lotusom už viackrát požiadali Charlieho Whitinga o prehodnotenie jeho stanoviska, ale všetky doterajšie diskusie sa pre tieto tímy skončili neúspešne. Rovnako tak dopadlo aj prejednávanie oficiálneho protestu podaného vo štvrtok 12. apríla Lotusom. Vo veci rozhodoval technický delegát FIA Jo Bauer, lenže ani ten im nedal za pravdu a rozhodol, že vozidlá Mercedesu nie sú v rozpore s pravidlami. Lotus má ešte právo na odvolanie, no je veľmi nepravdepodobné, že by túto poslednú možnosť využil. Na druhej strane sú tímy ako napríklad McLaren, čakajúce na to, až sa situácia ujasní, všetky spory utíchnu, celá kauza uzavrie a ony budú môcť rozhodnúť, či sa oplatí začať s kopírovaním. Ak sa k takémuto kroku nakoniec aj niekto odhodlá, určite to nebude ľahká úloha.

Mercedes predstavil svoje vozidlo pre sezónu 2012 neskoro a nestihol tak prvé dni predsezónneho testovania. Nemožno s určitosťou povedať, či toto zdržanie nebolo spôsobené práve kvôli potrebe znovu prerobiť rozvrhnutie vnútorných súčastí okolo DRS potrubia. Je ale isté, že prispôsobenie auta tomuto riešeniu nebolo jednoduchou záležitosťou.

Vďaka zabudovaniu riešenia do šasi v ranej fáze jeho návrhu si Mercedes zabezpečil najlepšiu možnú funkčnosť a účinnosť systému a zároveň sťažil prácu dizajnérom konkurenčných tímov, ktorí by riešenie mohli kopírovať. Na jeho implementáciu do vozidla je nutné pozmeniť ako monokok, tak aj nosový kužeľ, s čím môže byť spojená i požiadavka na opätovné absolvovanie statických a nárazových testov. Niektorí by mohli naraziť aj na problémy s priestorom pre potrubia v priestore na nohy v monokoku. V roku 2010 sme však videli, že tímy dokážu byť veľmi vynaliezavé a aj keď to môže trvať istý čas, riešenie si vždy nájdu.

S ohľadom na veľmi tesné súboje v aktuálnej sezóne bude kvalifikačná výkonnosť nesmierne dôležitá a popredné tímy budú starostlivo analyzovať každú možnú pomôcku, ktorá im umožní získať prevahu nad konkurenciou. F-potrubie predného krídla ovládané systémom DRS by pre ne mohlo predstavovať atraktívnu možnosť.

Reklamy

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