Nasze profile w mediach społecznościowych

Formuła 1

Bolid F1: Z czego się składa? Wszystko, co powinieneś wiedzieć

Formuła 1 to prawdziwa legenda motorsportu. Od zawsze, u samych podstaw jej założeń było ściganie się jednymi z najbardziej ekstremalnych i zaawansowanych samochodów na świecie. I to właśnie im przyjrzymy się bliżej i odpowiemy na najbardziej nurtujące pytania dotyczące bolidów F1.

Opublikowano

w dniu

Fot. Alfa Romeo Racing Orlen

Z czego składa się bolid F1?  Podwozie/monokok

Cały bolid F1 jest zaprojektowany wokół tzw. podwozia (z ang. chassis) i jego centralnej części – monokoku (z ang. survival cell, monocoque; pot. tub). Ten ważący 35 kg element, jest zaprojektowany tak, aby wytrzymać najcięższe uderzenia, a tym samym chronić zdrowie i życie kierowcy. W obrębie monokoku znajdują się m in. zbiornik paliwa i elementy baterii. Mocowane do niego jest przednie zawieszenie, standardowe strefy zgniotu oraz jednostka napędowa wraz ze skrzynią biegów.

ZOBACZ TAKŻE
Niki Lauda - talent i ciężka praca aż do perfekcji | Legendy motorsportu

Monokok zbudowany jest z min. 60 warstw giętkiego włókna węglowego, powlekających aluminiowy szkielet (będący siatką przypominającą plaster miodu). Zanim trafi on do bolidu, przechodzi on 600 oddzielnych operacji laminowania, 30 próżniowego odsysania powietrza oraz 10 pełnych cykli utwardzania w autoklawie (będącym w uproszczeniu hermetycznym piecem).  Więcej szczegółów o procesie produkcji podwozia i monokoku zdradził McLaren w swoim artykule sprzed dwóch lat.

Na bocznych strefach zgniotu, które są najbardziej narażone na wypadek, monokok jest dodatkowo zabezpieczony mającą 6mm grubości warstwą włókna węglowego oraz Zylonem – materiałem używanym w kamizelkach kuloodpornych. Ma on właściwości absorbujące uderzenia i znajduje zastosowanie także w zagłówku okalającym głowę kierowcy w kokpicie.

ZOBACZ TAKŻE
Peugeot w F1: Zapowiadało się nieźle, a wyszło przeciętnie

Regulacje FIA wymagają, aby każdy zespół przeprowadził przed sezonem testy zderzeniowe z wykorzystaniem swojego podwozia i monokoku.

Po raz pierwszy, zbudowany w całości z włókna węglowego monokok pojawił się w bolidzie McLaren MP4/1 z 1981 roku.

Kokpit

Serce monokoku i “centrum dowodzenia” kierowcy F1. Znajdują się w nim: odlewany na wymiar fotel, pedały oraz kierownica.

Kokpit jest bardzo ciasnym elementem. Ma tylko 52 cm szerokości w miejscu gdzie znajdują się ramiona kierowcy i zwęża się do zaledwie 35 cm przy jego stopach. Dzięki temu nie tylko zwiększa bezpieczeństwo kierowcy, ale ma też znaczący wpływ na aerodynamikę bolidu i dystrybucję masy.

Kierowca siedzi w kokpicie niemal całkowicie w pozycji horyzontalnej, mając stopy powyżej linii bioder. Dokładnie wyjaśnił to Nico Rosberg w filmie na swoim kanale YouTube.

Kierownica

Kierownicę w bolidzie F1 przygotowuje się w oparciu o odlew zaciśniętych dłoni kierowcy i zgodnie z jego preferencjami.

W ciągu lat jej wygląd i funkcjonalność ulegały znacznym zmianom. Obecnie, standardowa kierownica składa się z umieszczonego pośrodku ekranu LED, uchwytów po bokach oraz całej gamie przycisków i pokręteł, służących do regulacji parametrów bolidu w trakcie jazdy. Do najważniejszych z nich należą: balans hamulców, ustawienia jednostki napędowej oraz dyferencjału.

ZOBACZ TAKŻE
Radziecka Formuła 1, czyli "tania podróbka" królowej sportów motorowych

Nie mniej ciekawie prezentuje się tył kierownicy. Z reguły znajdują się tam łopatki zmiany biegów i sprzęgła (wykorzystywanego przy ruszaniu z miejsca, czyli zwykle na starcie i w pit stopie). Niekiedy można tam również umieścić przyciski funkcyjne, tak jak w kierownicy Lewisa Hamiltona, który wykorzystuje osobny guzik przy procedurze startu, co wielokrotnie widać na onboardach z jego bolidu.

Dokładną analizę swojej kierownicy, wraz z omówieniem poszczególnych funkcji przeprowadził zespół Mercedesa na kanale YouTube.

Halo

Począwszy od sezonu 2018, do F1 wprowadzono system Halo. Składa się on z tytanowej ramy otaczającej głowę kierowcy oraz poprzecznego elementu podtrzymującego konstrukcję. Ma on na celu zapobiec urazom głowy w wyniku wypadku.

System waży ok. 7 kg i jest w stanie wytrzymać nacisk rzędu 12 ton. To mniej więcej tyle ile waży autokar wraz z pasażerami i bagażem.

Więcej o szczegółach i historii Halo pisaliśmy w poświęconym mu artykule, do którego odnośnik znajdziecie poniżej.

ZOBACZ TAKŻE
Halo w F1: Bezpieczeństwo kierowców ponad wszystko

Jednostka napędowa: Ile koni ma bolid F1?

Od 2014 roku, Formuła 1 korzysta z turbodoładowanych, hybrydowych silników V6 o pojemności 1,6 litra. Składają się one z:

Fot. Renault Sport F1; Opracował: Karol Podsiadło

Obecnie bolidy F1 mają moc ok. 1000 KM, z czego za 700 KM odpowiada silnik spalinowy, a za pozostałe 300 KM – systemy elektryczne (MGU-H i MGU-K).

Jednostka napędowa jest umiejscowiona bezpośrednio za monokokiem i stanowi strukturalny element bolidu do którego przymocowane są: skrzynia biegów, tylne zawieszenie i koła.

Za chłodzenie jednostki napędowej odpowiadają dwie ogromne chłodnice umieszczone po bokach bolidu oraz jedna mniejsza, której wlot powietrza znajduje się nad głową kierowcy. W trakcie jazdy, przepływa przez nie ok. 650 litrów powietrza na minutę.

Więcej o historii silników hybrydowych w F1, szczegółach i regulacjach technicznych pisaliśmy w artykule, do którego odnośnik znajdziecie poniżej.

ZOBACZ TAKŻE
Silnik w F1: Z czego się składa i dlaczego jest taki drogi?

Skrzynia biegów

Wraz z wprowadzeniem nowych, hybrydowych jednostek napędowych do F1 w 2014 roku, zdecydowano się na zmianę skrzyń biegów.

Obecnie w bolidach F1 używa się ośmiobiegowej, półautomatycznej, sekwencyjnej skrzyni biegów. Umożliwia ona zmianę biegów w ciągu kilkudziesięciu milisekund, co sprawia, że są to jedne z najbardziej zaawansowanych takich systemów na świecie. Dla porównania, w samochodach osobowych, które wyposażone są w manualne skrzynie synchronizowane, najszybsi zmieniają bieg w około pół sekundy.

Wbrew krążącej opinii, bolidy F1 mają bieg wsteczny. Co więcej, jest on wymagany przez regulamin techniczny FIA.

Aerodynamika: Czym są docisk oraz opór?

Aerodynamika bolidów F1 działa na zasadzie “odwróconego skrzydła samolotu”. Poszczególne elementy są zaprojektowane tak, aby wytworzyć możliwie jak największą ilość docisku, jednocześnie minimalizując opór powietrza.

Od docisku zależy przyczepność aerodynamiczna bolidu. Im jest jej więcej, tym szybciej można pokonywać zakręty toru. Z drugiej strony, kształt poszczególnych elementów aerodynamicznych zawsze tworzy opór, który spowalnia bolid (w szczególności na prostych).

ZOBACZ TAKŻE
Wpływ Halo na zmianę podejścia do aerodynamiki

Ważną regułą w świecie aerodynamiki jest zasada “im szybciej jedziesz, tym więcej docisku generujesz”. Z tego powodu, co zaskakujące, przejechanie zakrętu bolidem F1 z niską prędkością, może być znacznie trudniejsze niż przejechanie go z gazem w podłodze. Między innymi dlatego większość z nas, gdyby wsiadła za kółko bolidu, nie zdołałaby pokonać nawet pierwszego zakrętu toru.

Przy prędkościach maksymalnych, bolid F1 jest w stanie wygenerować ponad 2500 kg docisku. To mniej więcej tyle, ile waży mały słoń. Czysto teoretycznie, taka ilość docisku wystarczyłaby do tego, aby jechać bolidem do góry nogami.

Najważniejsze elementy aerodynamiczne

Do najważniejszych elementów aerodynamicznych bolidu należą:

  • Przednie skrzydło – pierwszy i najważniejszy element styku bolidu ze strugą powietrza. Jego kształt definiuje całą koncepcję aerodynamiczną samochodu. Porządkuje on wpadające powietrze i kieruje je na inne elementy aerodynamiczne.
  • Sekcje boczne (z ang. bargeboards) – najbardziej zaawansowane elementy aerodynamiczne bolidu. Zbierają mocno zawirowane strugi powietrza z przednich kół i porządkują je wysyłając na tył bolidu oraz do wlotów chłodzących.
  • Tylne skrzydło – w głównej mierze odpowiada za docisk tylnej osi bolidu. “Wyłapuje” strugi powietrza z elementów aerodynamicznych znajdujących się z przodu. Począwszy od 2011 roku, jest wyposażone w system DRS (z ang. Drag Reduction System) mający za zadanie zmniejszyć opór na prostych, a tym samym ułatwić wyprzedzanie. Więcej o sposobie działania i użycia tego systemu pisaliśmy w artykule poniżej.
  • Podłoga i dyfuzor – odpowiadają za wytworzenie docisku z powietrza wpadającego pod spód bolidu.

ZOBACZ TAKŻE
DRS w F1: Czym jest? Jak działa? Dlaczego jest potrzebny Formule 1?

Dynamiczny rozwój aerodynamiki ma znaczący wpływ nie tylko na osiągi bolidów, ale także przygotowanie fizyczne kierowców. Im szybciej można przejechać dany zakręt, tym większe siły oddziałowują na ciała zawodników. W najbardziej ekstremalnych przypadkach, takich jak zakręty: Arrabiata (na Mugello), czy Copse (na Silverstone) przeciążenia mogą wynosić prawie 6G. Odpowiada to bocznemu naciskowi rzędu 40-50 kg, któremu szyja kierowcy musi się przeciwstawić. Dla przykładu, gdy Lewis Hamilton zaczynał swoją karierę w F1 (w 2007 roku) jego rozmiar kołnierzyka wynosił 35 cm. W 2020 roku jest to już 45 cm.

Być może sezon 2021 będzie ostatnim, w którym będzie nam dane obserwować tak zaawansowane elementy aerodynamiczne w bolidach F1. Począwszy od 2022 roku, będziemy świadkami rewolucji technicznej, która zakłada wykorzystanie efektu przyssania (podciśnienia) zamiast docisku. To znacząco wpłynie nie tylko na wygląd, ale i koncepcję projektowania bolidów.

ZOBACZ TAKŻE
Efekt przypowierzchniowy wróci do F1 po blisko 40 latach?

Zawieszenie

Do głównych zadań zawieszenia należy połączenie nadwozia z kołami. Jakby to absurdalnie nie brzmiało, jest to konieczne aby móc poruszać się samochodem po drogach. A co gdy tym samochodem jest bolid F1?

Zawieszenie w F1 w przeciwieństwie do aut drogowych nie ma na celu zapewnienia komfortu jazdy. Najważniejszym jego zadaniem jest dostosowanie go tak, aby bolid był przewidywalny w prowadzeniu, opony odpowiednio pracowały oraz spełniało swoje zadanie aerodynamiczne, wpisując się w koncepcję bolidu. Dodatkowo musi wytrzymać kolosalne siły na nie oddziałowujące.

W bolidzie F1 można wyróżnić 3 rodzaje elementów zawieszenia:

  • Zawieszenie wewnętrzne (z ang. inboard suspenion) – należą do niego sprężyny, amortyzatory, mocowania oraz stabilizatory poprzeczne.
  • Zawieszenie zewnętrzne (z ang. outboard suspension) – wbrew nazwie nie jest widoczne na pierwszy rzut oka. Składają się na nie: osie, łożyska oraz mocowania kół.
  • Elementy aerodynamiczne zawieszenia – są to widoczne na wierzchu struktury wahaczy i układu kierowniczego. Zaprojektowano je tak, aby spełniały nie tylko swoją funkcję mechaniczną, ale też aerodynamiczną – generowały docisk.

Aby zwiększyć wytrzymałość zawieszenia i ułatwić jego naprawę mechanikom, elementy ukryte wewnątrz podwozia zazwyczaj są metalowe. Natomiast części na zewnątrz, w większości są zbudowane z włókna węglowego.

Gdyby wytrzymałość i stopień skomplikowania to było za mało, zawieszenie jako element często narażony na uszkodzenia musi spełnić szereg rygorystycznych norm wymaganych przez FIA. Między innymi muszą przez nie przebiegać linki zabezpieczające koła przed odpadnięciem w razie wypadku.

O wszystkich zawiłościach projektowania zawieszenia w F1 można przeczytać w obszernym artykule na stronie zespołu Mercedesa.

Opony

Opony są jednocześnie jednym z najbardziej obszernych, ale też najłatwiejszych do zrozumienia zagadnień związanych z Formułą 1.

Na sezon 2020, oficjalny dostawca opon w F1 – Pirelli, przygotował 5 rodzajów opon na suchy tor (tzw. slicków – opon pozbawionych bieżnika), oznaczonych numerami od C1 (mieszanka najtwardsza) do C5 (mieszanka najmiększa). Na każdą rundę Grand Prix, Pirelli wybiera 3 spośród 5-ciu dostępnych mieszanek, które zespoły będą mogły używać w dany weekend. Następnie, zgodnie z ich stopniem twardości, są one oznaczane kolorami:

  • Biały – opony twarde;
  • Żółty – opony pośrednie;
  • Czerwony – opony miękkie.

Im miększa mieszanka opony, tym więcej przyczepności ona generuje, a to przekłada się na prędkość w zakrętach. Za to im twardsza opona, tym dłużej zachowuje ona swoje własności jezdne i pozwala na dłuższy stint.

Pirelli zapewnia zespołom także opony przystosowane do warunków deszczowych. Są to opony bieżnikowane, oznaczone kolorami:

  • Zielony – opony przejściowe, używane w lekkim deszczu, odprowadzają do 30 l wody na sekundę przy prędkości 300 km/h;
  • Niebieski – opony deszczowe, używane w czasie mocnego deszczu, odprowadzają do 65 l wody na sekundę przy maksymalnej prędkości.
Pirelli tyres

Fot. Pirelli

Pirelli zapewnia kierowcom po 13 kompletów opon na suchy tor na każdą rundę Grand Prix. Dotychczas zespoły mogły swobodnie dobrać ilość poszczególnych mieszanek, jednak z racji na nietypowy sezon 2020, włoski producent i FIA zdecydowali się narzucić przydział ekipom. Zespoły otrzymują po 8 miękkich, 3 pośrednich i 2 twardych kompletów na każdy samochód.

Jeżeli kierowca zakwalifikuje się do Q3 to musi wystartować do wyścigu na oponach, na których zdobył swój najlepszy czas w drugim segmencie kwalifikacji (dotyczy wyłącznie opon przeznaczonych na suchy tor).

Każdy kierowca jest zobowiązany do użycia min. 2 różnych mieszanek opon w trakcie wyścigu (nie dotyczy to wyścigów, w których kierowca skorzystał z opon przejściowych lub deszczowych).

Hamulce

Przyspieszenie i prędkości maksymalne bolidów F1 są imponujące, ale jeszcze większe uznanie należy się hamulcom stosowanym w królowej motorsportu. Są one tak mocne, że kierowcy w trakcie dohamowania mogą odczuwać przeciążenia sięgające 5G.

W bolidach F1 w przeciwieństwie do większości aut drogowych stosuje się karbonowe tarcze hamulcowe, jednak wytrzymują one zaledwie 800 km, zamiast 50 000 km. Każda z nich waży jedynie 1,2 kg i jest pokryta 1,400 otworami wentylującymi, które mają za zadanie odprowadzić temperaturę sięgającą 1000 °C. Każdy zespół zużywa ok. 500 tarcz hamulcowych w sezonie.

Więcej o hamulcach w F1 dowiecie się z artykułu poniżej.

ZOBACZ TAKŻE
Hamulce w F1. Magiczna wręcz technologia w służbie bezpieczeństwu

Paliwo: Ile pali bolid F1?

Paliwo w F1 podlega licznym restrykcjom i jest stale kontrolowane przez delegatów FIA. Zgodnie z regulaminem, bolid F1 może zużyć nie więcej niż 110 kg (około 145 litrów) paliwa podczas wyścigu. Dodatkowo, od sezonu 2020 przepływ paliwa mierzą aż 2 przepływomierze. Ma to zapobiec eksploatowaniu szarych stref, o co posądzane było Ferrari w 2019 roku.

Bak paliwa w bolidzie F1 znajduje się tuż za monokokiem i zbudowany jest z materiałów wykorzystywanych w przemyśle militarnym. Ma to zapobiec wyciekom paliwa podczas wypadków.

ZOBACZ TAKŻE
Polscy sponsorzy w F1: Od Wyborowej do PKN Orlen

Do produkcji paliwa producenci mogą używać jedynie związków chemicznych, dozwolonych w produkcji paliwa drogowego.

Współczesne samochody F1 spalają około 40 l/100 km, co choć wydaje się kolosalną liczbą, jest znacznie lepszym wynikiem niż w przeszłości. W początkowych latach królowej motorsportu, samochody spalały prawie 190 l/100 km.

Ile waży bolid F1?

Począwszy od sezonu 2021, minimalna dozwolona masa bolidu F1 wynosi 752 kg łącznie z kierowcą. Masa paliwa nie jest liczona do tego limitu.

Ile kosztuje bolid F1?

Fot. Mercedes AMG Petronas Motorsport; Opracował: Karol Podsiadło

Według szacunkowych doniesień, przeciętny koszt gotowego do jazdy bolidu F1 wynosi min. 13 354 700 dolarów.

Choć kwota robi wrażenie, warto zauważyć, że jest ona stosunkowo niewielka w porównaniu do kosztów jakie największe zespoły ponoszą rozwijając swój bolid. Z raportów finansowych Mercedesa opublikowanych pod koniec 2018 roku wynika, że od momentu wprowadzenia turbodoładowanego V6 do F1, dział silnikowy zespołu z Brackley wydał na rozwój swojej jednostki napędowej ponad 1,2 miliarda dolarów. Koszt rozwoju całego bolidu jest z pewnością znacznie większy.

Skomentuj

Skomentuj

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Reklama
Reklama