Formula 1:n tekniikka ja sen suunnittelu

[T.K]

Määrätty.

Eli siis pakokaasudiffuusorit on historiaa ainaki hetkeksi.

 

[Jellinek]

Back to the "George Orwell"-year

F1:ssä kausi 1982 oli kai viimeinen, jolloin maaefektipohjat ollivat sallittuja. Keke oli siis viimeinen tuon aikakauden mestari. Ensi kausi muistuttaa säännöiltään jonkin verran 30 vuoden takaista tilannetta (1984):
-maaefekti (2014 mukaan lukien tupla- & pakokaasuavusteinen diffuusori) kielletty
-välitankkaus kielletty (1983 vielä sallittu)
+turbot sallittu
Vielä kun huomioidaan, että ensi kaudeksihan ymmärtääkseni autojen keulojen on kaareuduttava alaspäin, voidaankin 2014-autoja pitää kenties jossain määrin aikakoneina 30 vuoden taakse.

 

[FO110K]

...voidaankin 2014-autoja pitää kenties jossain määrin aikakoneina 30 vuoden taakse.

Ei voida.
Se että autoissa on turbokone ja maaefekti poistuu on sama kuin käyttäisi verrokkina sitä että autoissa on neljä mustaa pyörää.
1983 oli kilpailua rengasrintamalla, samoin moottoreissa oli vielä sekä vapaastihengittäviä kuin turbokoneitakin ja aika moni talli käytti vielä vanhoja metallirukoisia autoja, eli sukupolvenvaihdos oli menossa myös runkopuolella.
Nämä erot siis vielä jättää sivuseikaksi nykyisten aerodnamiikkasääntöjen rajallisuuden, kaiken tekniikan (puoliautomaattilootat + KERS jnejne)
(84 oli muuten vielä silloinkin vapaastihengittäviä koneita)

 

[Powered by BMW]

Onko nykyisissä autoissa mitään osaa mitä hyödynnettäisiin sellaisenaan jos ei olisi sääntörajoituksia? Ratti, jarrupalat?

 

[Alzon]

Ei ole. Radan levyinen panssarivaunu ei tarvi edes hiilikuitua.

 

[Mickey]

 

[Joppe_001]

Mistä mihin luistonesto ja sutimisen esto oli sallittu/käytössä?
Tällöinhän pystyi kaasun lyömään pohjaan keskellä mutkaa ja automatiikka hoiti loput?

-1993 ja 2001-2007. 2008 tuli standardi ECU.

 

[Renngeist]

Ja käytännössä myös 1994-2001, kun FIA ei sitä onnistunut valvomaan tai edes sanktioimaan löydettyjä laittomuuksia.

 

[Jellinek]

Ei voida.
Se että autoissa on turbokone ja maaefekti poistuu on sama kuin käyttäisi verrokkina sitä että autoissa on neljä mustaa pyörää.
1983 oli kilpailua rengasrintamalla, samoin moottoreissa oli vielä sekä vapaastihengittäviä kuin turbokoneitakin ja aika moni talli käytti vielä vanhoja metallirukoisia autoja, eli sukupolvenvaihdos oli menossa myös runkopuolella.
Nämä erot siis vielä jättää sivuseikaksi nykyisten aerodnamiikkasääntöjen rajallisuuden, kaiken tekniikan (puoliautomaattilootat + KERS jnejne)
(84 oli muuten vielä silloinkin vapaastihengittäviä koneita)

No joo, -86 kaikilla oli turbokoneet. -84 vuonnakin tosin menestyminen edellytti jo turbomoottoria. Mistä lähtien kaikilla oli hiilikuitumonokokkirunko? :doubtful:

 

[Joppe_001]

Mistä lähtien kaikilla oli hiilikuitumonokokkirunko? :doubtful:

Tämä olis mielenkiintoista tietää. Oliko nyt -81 kun ainakin McLarenilla oli hiilikuitumonokokki. 1985 alkoi keulan törmäystestit. Mahtoiko niistä päästä läpi ilman hiilikuitua?

 

[Loko]

Ja käytännössä myös 1994-2001, kun FIA ei sitä onnistunut valvomaan tai edes sanktioimaan löydettyjä laittomuuksia.

Vuoden 1994 ratkaisu Benettonin kohdalla on aika kulmakarvoja nostattava.

the FIA announced that it did not - at that point - have any evidence to suggest that Benetton had been using illegal electronic systems, but revealed that an illegal system did exist in the Benetton software and that it could be activated.

FIA:lla oli siis hallussa pitävät todisteet, että Benettonin autoissa oli luistonestojärjestelmä. Benetton oli ko. järjestelmän piilottanut auton valikoista niin, että kuski edelleen pääsi siihen käsiksi valitsemalla "tyhjän" valikkokohdan tjsp. FIA:lle sitten selittivät, että luistonestobanni tuli -94 niin kiireellä, etteivät ehtineet sitä kunnolla siivota pois ohjelmistosta. Päättivät sitten jättää itse järjestelmän ja piilottaa sen vain valikoista. FIA:lle vakuuttivat ettei sitä koskaan laitettu päälle kisoissa. Läpi meni :ahem:

 

[Jellinek]

Tämä olis mielenkiintoista tietää. Oliko nyt -81 kun ainakin McLarenilla oli hiilikuitumonokokki. 1985 alkoi keulan törmäystestit. Mahtoiko niistä päästä läpi ilman hiilikuitua?

MP4(Marlboro Project 4)-runkomerkintä erottaa 1981 vuodesta viimeisimpiin McLarenin F1-autoihin olevat kilpurit monessa mielessä edeltäjistään: -81 toi mukanaan John Barnardin suunnitteleman hiilikuituisen monokokin, jonka evoluutioita oikeastaan kaikki Macin tuon jälkeiset rungot ovat. Lisäksi tuolloin talliin yhdistyi Dennisin F2:ssa ja F3:ssa menestyksekkäästi Project4-talli.
Seuraava iso muutoksen vuosi oli -83 Mansour Oijehin (Oh-jee! ) ja TAG-firmansa mukaantulo tallin osakkaaksi. Kellofirma Heuer oli toki jo ollut McLarenille sponsorina 1974, joten kun 1985 TAG osti tuon kellofirman, niin ympyrä tavallaan sulkeutui (suom. Wikipedia väittää yhdistymisvuodeksi edelleen 1975 ). Jatkan keskustelua McLarenin sponsoreista täällä.

 

[Turso]

Ei ole. Radan levyinen panssarivaunu ei tarvi edes hiilikuitua.

Saisi penaltia toisen pakottamisesta ulos radalta kun toiset tulee kierroksella ohi. Toisaalta olisi kiva nähdä se rymistely varikolla kun tulee varikon läpiajorangaistus.

 

[Ilu]

tuossa tutkiseklin hieman että mitähän mahtaa olla formulan ilmanvastus kertoimet. Sen verran vajaaksi on jäänyt oma fysiikan opiskelu että lähinnä joudun soveltamaan päättelyllä näitä eri asioita. Törmäsin lukemiin jotka omaan korvaan kuulostavat ehkä yllätävänkin isoilta eli 0.7-1.1 riipuen siivestä. Nykyajan henkilöautossa kerrointoimet pyörivät siinä 0.3-0.35. Jos todella on noin iso tuo formulan ilmavastus kerroin olisi mielenkiintoista tietää kuinka paljon tuosta ilmanvastuksesta saadaan käytettyä autoa alaspäin työntäväksi voimaksi oma arvaus olisi jossain 80% luokkaa. Mutta jos jollain on ihan oikeaa tietoa asiasta niin olisi kyllä mukava kuulla?

Oikeastaan asiaa kannattaa ajatella niin päin että tarvittavan mutkanopeuden saavuttamiseksi tarvitaan tietty määrä downforcea ja sen seurauksena syntyy vastusta. F1 auton vastuskertoimet ovat noin suuria juuri sen takia että downforcen tuottamisesta syntyy ns. indusoitua vastusta (lift induced drag lentokoneissa). Mitä enemmän dowforcea sen enemmän vastusta.

Vastauksena kysymykseesi. Tässä on jostain F1 autosta revittyjä lukuja. En tarkistanut lähdettä sen tarkemmin, mutta oletetaan että ne ovat suunnilleen oikein:

Cl: -2.381
Cd:0.779
L/D Ratio: 3.05

Cd = vastuskerroin ja Cl = nostovoimakerroin (negatiivinen koska kyse on downforcesta). Näiden lukujen valossa siis tietyllä vastuksella saadaan tuotettua 3 kertaa enemmän downforcea kuin vastusta. Normaalissa autossa 0,35 vastuskertoimella ei saada kovin kummoisia downforceja aikaseiksi, joten siihen nähden formulan aerodynaaminen "hyötysuhde" on paljon parempi.

Mutta todellisuudessa noihin lukuihin, ja siihen mitä ne edustavat, kannattaa suhtautua varauksella sillä vastuskertoimet ovat aina verannollisia johonkin pinta-alaan ja riippuvat siten siitä miten tuo pinta-ala on määritetty.

 

[Jellinek]

Aikoinaan turbot F1:iin tuonut moottorivalmistaja Renault on kuitenkin nauttinut suurimman menestyksensä lajissa vapariaikakaudella; 12 maailmanmestaruutta (30 % saatavilla olevista mestaruuksista):
http://www.automerkit.fi/autourheilu/f1/artikkelit/renault-heitti-hyvaestit-menestyksekkaeaelle-moottorilleen.html
merkki on nyt 11 voiton päässä tilastossa 2. sijalla olevasta Fordista. Ensi kaudella raa'an tehon lisäksi korostuu varmasti myös uusien voiman lähteiden luotettavauus.

 

[DuckAvenger]

Pistonheadin forumeilla on mielenkiintoinen thread. Hepun firma pitää yllä vanhempia f1-autoja. Muutamia valokuvia, jonkun verran tarinaa

http://www.pistonheads.com/gassing/topic.asp?h=0&f=228&t=1357504&mid=0&nmt=95+-+02+F1+Tech

 

[Aiju]

Lueskelin Oikarisen haastattelun ( http://www.mtv.fi/sport/f1/uutiset.shtml/2014/01/1856133/f1-jarrut-uudistuivat---mita-tarkoittaa-brake-by-wire ) brake by wire -teknologiasta, jolta vaaditaan tällä kaudella aikaisempaa enemmän. Mielenkiintoni tämän uutisen luettuani keskittyi takarenkaiden lämpöön ja auton säätöihin, joita ei sivuta uutisessa ollenkaan.

Normaalitilanteessa takarenkaita jarruttaa merkittävältä osaltaan ERS, jolloin jarrulevyistä ei synny vastaavaa määrää lämpöä kuin ilman ERSiä, pelkillä levyillä jarrutettaessa. ERSillisen ja ERSittömän auton takajarrujen toiminnassa on huomattava ero, sillä Oikarisen sanoin "--ei takana olisi KERSin pettäessä jarruja oikeastaan ollenkaan".

Olen ymmärtänyt, että vanteen läpi siirrettyä jarrujen lämpöä käytetään renkaiden lämmittämiseen. Joudutaanko siis auto säätämään siten, että takarenkaat lämpeävät ilman jarruista hohkaavaa lämpöä? Mitä muita tapoja on hallita rengaslämpöjä? Pyöränkulmien säädöt? Rengaspaineet?

Entäpä sitten, kun ERS vikaantuu eikä hidasta enää takapyörien pyörimistä? Brake by wire säätää jarrubalanssia taaksepäin, jolloin takajarrut alkavat tuottaa enemmän lämpöä. Minun järjelläni tämä tarkoittaa rengaslämpöjen nousua. Lämpötilojen heittelystä taas seuraa rengaspaineen muutos, ajo-ominaisuuksien muutos, renkaan kulumisen muutos, Silverstone 2013...

Näen tässä melkoisia haasteita insinööreille: rengaslämpöjen hallinta kahdessa termodynaamisesti hyvin erilaisessa tilanteessa ja jarrujen toiminnan varmistaminen merkittävästi eroavilla kuormituksilla. Onko jossain muualla ollut tästä keskustelua?

 

[Alzon]

Kuinka tehokkaasti ERS pystyy lataamaan jarrutuksessa? Jarrutuksien "teho" on kuitenkin useita tuhansia hevosvoimia, joten luulisi että levytkin joutuvat tekemään töitä myös normaalisti. En tosin löydä juuri mitään informaatiota asiasta.
Voi hyvin olla, että brake by wire aiheuttavan enemmän päänvaivaa kuskeille ja insseille kuin lisääntynyt vääntö tai muut uutuudet.

 

[Aiju]

Kuinka tehokkaasti ERS pystyy lataamaan jarrutuksessa? Jarrutuksien "teho" on kuitenkin useita tuhansia hevosvoimia, joten luulisi että levytkin joutuvat tekemään töitä myös normaalisti. En tosin löydä juuri mitään informaatiota asiasta.
Voi hyvin olla, että brake by wire aiheuttavan enemmän päänvaivaa kuskeille ja insseille kuin lisääntynyt vääntö tai muut uutuudet.

Tutkinpa aihetta lisää:

Mikäli täältä ( http://www.formula1.com/inside_f1/understanding_the_sport/8763.html ) oikein ymmärsin, niin MGU-K:n kapasiteetti eli jarrutusenergian hyödyntäminen per kierros on rajoitettu 2 MJ:een. Brembolla on kotisivuillaan kaikista GP-radoista viimevuotiset datasheetit, joista voidaan kaikki jarrutuspaikat yhteen ynnäilemällä tulkita esim. kierroksen Albert Parkissa ajavan jarrujen kautta lämmöksi n. 16 MJ ( http://formula1.brembo.com/schede_circuiti_pdf/01_australia/01_australia_eng.pdf ).

En löytänyt tähän tyypillistä F1-auton jarrubalanssia, mutta valistunut arvaukseni on, että tuosta 16 MJ:sta suurin osa on etujarruista peräisin. Eli takajarruille jäisi alle 8 MJ osuus jarrutustyöstä. Tästä kun 2 MJ annetaan MGU-K:lle, niin prosentteina se tietää minimissään 25 %. Pienten marginaalien lajissa tuo on mielestäni aika iso muuttuja (ellen nyt aivan liikaa yksinkertiastanut laskelmiani).

 

[Wagner]

Mutta kyllähän jo niinkin varhaisessa vaihetta kilpakuljettajan uraa kuin f1 luokassa, pitäisi osata hallita vaihteet, kaasu ja jarru + joitaki ratin nappeja.

Siinä missä FIA tuntuu haluavan lisätä koko ajan uusia systeemejä kuljettajan riesaksi, niin talleilla on intressi tehdä ajamisesta niin helppoa kuin mahdollista.

Williams testasi paikymmentä vuotta sitten portaatonta CVT -vaihteistoa:

http://www.auto123.com/en/news/f1-technique-williams-tested-a-cvt-transmission-back-in-1993-video?artid=137686