Formula 1:n tekniikka ja sen suunnittelu

[Ghost_Glove]

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).

Osimoilleen varmaan noin, mutta tuskin takajarrujen osuudeksi jää lähellekään 50%? Vai kuvittelenko mä väärin?

No joka tapauksessa vastaus alkuperäiseen kysymykseen lienee, että takajarruillekin varmasti jotain työtä jää. MTV:n tyyliin mutkia on oi'ottu hiukan reilusti taas tuossa uutisessa.
Ja toisaalta olen siinä ymmärryksessä ollut ennenkin, että KERSiä ei käytetä tasaisesti joka mutkassa vaan enemmänin tietyissä paikoissa, jotka riittävät täyden latauksen saamiseen. Näin ollen takajarrujen lämpöä saadaan maksimaalisesti tärkeimmissä paikoissa ja vastaavasti jos KERS hajoaa, niin samaisissa kriittisissä paikoissa ei ainakaan synny juuri enempää lämpöä jarruista...

 

[Aiju]

Osimoilleen varmaan noin, mutta tuskin takajarrujen osuudeksi jää lähellekään 50%? Vai kuvittelenko mä väärin?

Samaa epäilin itsekin, siksi valitsin sanat "alle" ja "minimissään" korostamaan eksaktiuden puutetta, kun en tosissaan mistään löytänyt kylmiä lukuja tuolle jarrubalanssille. Mitä pienempi takajarrujen osuus kokonaisjarrutustyöstä on, sitä suurempi on KERSin prosentuaalinen osuus takapään jarrutustyöstä, jos siis oletetaan, että kaikki tallit käyttävät tuon maksimaalisen 2 MJ/kierros.

No joka tapauksessa vastaus alkuperäiseen kysymykseen lienee, että takajarruillekin varmasti jotain työtä jää. MTV:n tyyliin mutkia on oi'ottu hiukan reilusti taas tuossa uutisessa.
Ja toisaalta olen siinä ymmärryksessä ollut ennenkin, että KERSiä ei käytetä tasaisesti joka mutkassa vaan enemmänin tietyissä paikoissa, jotka riittävät täyden latauksen saamiseen. Näin ollen takajarrujen lämpöä saadaan maksimaalisesti tärkeimmissä paikoissa ja vastaavasti jos KERS hajoaa, niin samaisissa kriittisissä paikoissa ei ainakaan synny juuri enempää lämpöä jarruista...

Uskalsin siteerata maikkaria, koska oli Oikarisen lausunto Varmasti juuri mainitsemallasi tavalla tullaan jarrujen mitoituksessa toimimaan, mikäli akkuteknologia ja KERSin jäähdytys on kehittynyt sille tasolle, ettei se rajoita latauksen hetkellistä tehoa. Tilannehan muuttuu silloin jarrujen kannalta sellaiseksi, että jarrutuspaikkoja on vain harvemmassa. Eli siis käytännössä kyseessä on eri rata. Ja eri ratojahan on kalenterissa parikymmentä, ja jokaiselle löytyy jarrut.

Sitä minä vaan ihmettelin, että miten tilanne käytännössä muttuu, jos KERS hajoaa. Tuolloin, jos halutaan pitää sama kisavauhti, on jarrujen otettava kontolleen tuokin jarrutustyö, jota KERS ei rikkinäisenä kykene hoitamaan. Eli puhutaan minimissään jostain komanneksen lisäyksestä jarrujen tekemään työhön, josta käytännössä kaikki energia on lämpöä. Ja tuollainen määrä lämpöä voi jo vaikuttaa johonkin, joka on optimoitu toimimaan ilman sitä lämpöä.

Toki tuo brake by wire toimii turvavarusteena juuri sen hetken ennen kuin huomataan, että KERS hajosi. Ehkä tiimit eivät tee tässä jarru- & renkaanlämpöasiassa minkäänlaista kompromissia, koska autot ovat KERSin hajottua jo muutenkin niin hitaita, että on sama sitten sanoa saijonaarasta ja keskeyttää...?

 

[naukkis]

Osimoilleen varmaan noin, mutta tuskin takajarrujen osuudeksi jää lähellekään 50%? Vai kuvittelenko mä väärin?

Takajarrujen osuus on reippaasti päälle 50% jarrutustehosta, suurin aerokuorma on auton peräpäässä ja takarenkaat ovat myös huomattavasti etusia leveämmät.

 

[speedman]

Takajarrujen osuus on reippaasti päälle 50% jarrutustehosta, suurin aerokuorma on auton peräpäässä ja takarenkaat ovat myös huomattavasti etusia leveämmät.

Olisi hauska tetää, mikä tuo osuus oikeasti on. Ainakin F3:ssa suhde on varmasti ainakin 60/40 etujarruille, veikkaan enemmänkin, vaikka niissäkin on diffuusorit, isot takarenkaat jne.
Tuo reippaasti yli 50 on täyttä puppua, et ilmeisesti ole koskaan ajanut siipiformulaa, Tuollaisella balansilla auto lentäis poikittain pienestäkin pidon muutoksesta jarrutuksessa.
Oleellisin tekijähän on painonsiirtymä, joka on hurja etupäähän. Ihan varmasti sama on F1:ssä. Minun veikkaus F1ykkösille 65/35 etujarruille. Silloin tuon ERS:n osuushan on aika hurja.

EDIT: tuli vähän kuuklattua. F3:ssa e iihan noin kova ole, maksimissaan 55 eteen. F1:ssä balanssia vaihdellaan todella paljon ajon aikana, mutta aina on kuitenkin etupainoinen.

 

[Jabsu]

Takajarrujen osuus on reippaasti päälle 50% jarrutustehosta, suurin aerokuorma on auton peräpäässä ja takarenkaat ovat myös huomattavasti etusia leveämmät.

Jarrutuksessa auton oma paino "kasautuu" etupyörille. Kyllä jarrubalanssi on enemmän etupyörillä, jos se olisi takapyörillä lähtisi perä jarrutuksissa alta. Muistaakseni se on etupyörille 55-60% välillä.

Edit:
http://www.formula1.com/inside_f1/understanding_the_sport/5284.html

Under normal operation about 60 percent of braking power goes to the front wheels which, because of load transfer under deceleration, take the brunt of the retardation duties

 

[Aki]

kyllähän jarru balansi etu painoitteinen tarvitsee olla, johan sen huomaa jarruille raskaissa kisoissa kun harvoin ne takajarrut pettää, vaan kyllä ne jarrut edessä pöllyää ja savuaa.

 

[Scalarik]

Jarrubalanssi takapainotteinen = perä pysähtyy, keula tykkäisi jatkaa matkaa -> aliohjaus. Vastaavasti etupainotteinen = keula pysähtyy, perä haluaisi jatkaa -> yliohjaus. Tiedä sitten missä rajoissa liikkuvat, mutta niinkin luotettava lähde kuin formulapelit antanut valita väliltä 70/30 - 30/70.

 

[Mangelo]

Jarrutuksessa auton oma paino "kasautuu" etupyörille. Kyllä jarrubalanssi on enemmän etupyörillä, jos se olisi takapyörillä lähtisi perä jarrutuksissa alta. Muistaakseni se on etupyörille 55-60% välillä.

Siviiliautoon tai ralliautoon verrattuna jarrut ovat kyllä takapainotteisemmat, johtuen painopisteen ja downforcen keskipisteen sijaitsemisesta suhteellisen takana, mutta melko selvästi yli puolet varmasti etupyörillä. Yksilöllisistä mieltymyksistä sitten loppu kiinni, mm. Schumacherin veljekset tykkäsivät siirtää jarrubalanssia taakse, ja käänsivät jarrun avulla perusbalanssiltaan aika aliohjaavan auton mutkiin. Vanhempi erityisesti sääti jarrubalanssia useaan otteeseen kierroksen aikana, jotta homma toimisi mahdollisimman hyvin.

 

[JamboJamster]

Jarrubalanssi takapainotteinen = perä pysähtyy, keula tykkäisi jatkaa matkaa -> aliohjaus. Vastaavasti etupainotteinen = keula pysähtyy, perä haluaisi jatkaa -> yliohjaus. Tiedä sitten missä rajoissa liikkuvat, mutta niinkin luotettava lähde kuin formulapelit antanut valita väliltä 70/30 - 30/70.

Juurikin toisinpäin. Liian takapainotteiset jarrut tarkoittaa sitä että perä lähtee luistamaan sivuille jarrutuksissa ja liian etupainotteiset jarrut taas aliohjausta. F1 autolla jarrutetaan aina mahdollisimman kovaa. Tällöin jos jarrubalanssi on prosentinkin pielessä saattaa joko etupään tai takapään pyörät hidastua liikaa tai mennä lukkoon. F1 autojen jarrubalanssi liikkuu välillä 70%(etu):30%(taka) - 60:40.

Takajarrujen osuus on reippaasti päälle 50% jarrutustehosta, suurin aerokuorma on auton peräpäässä ja takarenkaat ovat myös huomattavasti etusia leveämmät.

Huh huh kun on asiantuntevaa porukkaa täälläkin. Jarrut eivät koskaan saa olla tehokkaammat takana kuin etu päässä. Kaikissa autoissa on aina tehokkaammat jarrut ja isommat jarrulevyt etupäässä kuin takana. Näin on aina kaikissa autoissa. Jos jarrubalanssa on lähelläkään 50:50 etu/taka kovassa jarrutuksessa on perä irti välittömästi.

Etujarrut ovat kovemman rasituksen alla.

 

[Vilperi]

Jarrubalanssi takapainotteinen = perä pysähtyy, keula tykkäisi jatkaa matkaa -> aliohjaus. Vastaavasti etupainotteinen = keula pysähtyy, perä haluaisi jatkaa -> yliohjaus. Tiedä sitten missä rajoissa liikkuvat, mutta niinkin luotettava lähde kuin formulapelit antanut valita väliltä 70/30 - 30/70.

Eikös tämä nyt ole juurikin toisinpäin. Jos jarrubalanssi on liian takana, niin takarenkaat menevät lukkoon ja perä lähtee irti. Liian etupainotteisten jarrujen kannalta tilanne ei ole ihan noin simppeli, mutta pääsääntöisesti kyllä kääntyy huonommin mutkaan.

Edit: Jaaha, pitäisi päivittää sivu ennen viestin kirjoittamista. Tossa se yllä jo sanottiinkin.

 

[Anaatti]

Jarrubalanssi takapainotteinen = perä pysähtyy, keula tykkäisi jatkaa matkaa -> aliohjaus. Vastaavasti etupainotteinen = keula pysähtyy, perä haluaisi jatkaa -> yliohjaus. Tiedä sitten missä rajoissa liikkuvat, mutta niinkin luotettava lähde kuin formulapelit antanut valita väliltä 70/30 - 30/70.

Juurinkin päin vastoin, kuten joku ehtikin selittämään. Jos et selitystä ymmärtänyt niin menepä räpläämään henkilöautolla käsijarrua parkkipaikalla ajaessasi. Liian takapainoiset jarrut aiheuttavat lähes poikkeusetta spinnauksen formuloissa, kun taas liian etupainoisilla jarruilla mennään mutka suoraan eturenkaat lukossa. Joko olet nukkunut fysiikan tunneilla tai olet sekoittanut termit: "yli-ja aliohjautuminen".

Edit: näköjään vastauksia tuli muiltakin aiheeseen, joten sori toistosta.

 

[JPP]

Kokemusta ei mulla ole kuin henkilöautosta ja F1-maailma lienee aika eri. Mutta kyllä formuloissakin pää- tai ainakin isompi osa jarrutuksesta tapahtuu eturenkailla. Henkilöautoissahan aikoinaan takajarruilla oli samat (verraten tehottomat) rummut käsijarrun kanssa ja edessä sitten levyt. Itselläni tosin on ollut aina auto, jossa levyjarrut joka kulmassa. Ja niissä tosiaan paljon isommat levyt ja useampi jarrusylinteri edessä.

Äkkiseltään muuten lukkojarruttavan ja lukkiutumattomana jarruttavan renkaan "menohalut" tuntuisivat menevän Scalarikin esittämällä "Jarrubalanssi takapainotteinen = perä pysähtyy, keula tykkäisi jatkaa matkaa -> aliohjaus. Vastaavasti etupainotteinen = keula pysähtyy, perä haluaisi jatkaa -> yliohjaus." -tyylillä. Mutta kun asiaa tarkemmin miettii, niin lukossa oleva rengas jarruttaa menoa liukukitkan verran kun taas lukkiutumattomana jarruttava rengas lepokitkan verran. Ja lepokitka > liukukitka. Eli jarruttavan (F1-)auton kumpikaan pää ei haluaisi jatkaa, mutta lukossa olevan pään jatkamishaluttomuus on pienempi kuin lukkiutumattomasti jarruttavan pään.

 

[2Lman]

Koska F1:n kiihdytyspito on todella tärkeä, tehdään takapäähän paljon aerodynaamista pitoa, joka vaikuttaa hyödyllisyytenä myös jarrutuksessa.

Eteen tarvitaan pitoa g-voiman vastavoimaksi mutkassa, joka on painojakauman vuoksi pienempi kuin takana, mutta taakse enemmän, jo painonjakauman vuoksi, mutta lisäksi kompensoimaan moottorin voiman siirtämistä asfalttiin.

Siksipä uskon F1:n takajarrujen olevan todella paljon merkittävämpien kuin siviiliautoissa ja F1:n jarrutusvaikutuksenkin olevan suuremman takapyörillä, kuin etupyörillä. Koska myös downforcella on suuri merkitys, ei spinnaaminen jarrutuksessa ole kovin herkkää ja todennäköisesti täysin kuskin, (joka on myös taidoltaan ylivertainen siviiliautokuskiin verrattuna) hallittavissa, ainakin kun renkaat ovat kohtuullisessa kunnossa ja muu tekniikka on ehjä.

 

[Mangelo]

Kokemusta ei mulla ole kuin henkilöautosta ja F1-maailma lienee aika eri. Mutta kyllä formuloissakin pää- tai ainakin isompi osa jarrutuksesta tapahtuu eturenkailla. Henkilöautoissahan aikoinaan takajarruilla oli samat (verraten tehottomat) rummut käsijarrun kanssa ja edessä sitten levyt. Itselläni tosin on ollut aina auto, jossa levyjarrut joka kulmassa. Ja niissä tosiaan paljon isommat levyt ja useampi jarrusylinteri edessä.

Äkkiseltään muuten lukkojarruttavan ja lukkiutumattomana jarruttavan renkaan "menohalut" tuntuisivat menevän Scalarikin esittämällä "Jarrubalanssi takapainotteinen = perä pysähtyy, keula tykkäisi jatkaa matkaa -> aliohjaus. Vastaavasti etupainotteinen = keula pysähtyy, perä haluaisi jatkaa -> yliohjaus." -tyylillä. Mutta kun asiaa tarkemmin miettii, niin lukossa oleva rengas jarruttaa menoa liukukitkan verran kun taas lukkiutumattomana jarruttava rengas lepokitkan verran. Ja lepokitka > liukukitka. Eli jarruttavan (F1-)auton kumpikaan pää ei haluaisi jatkaa, mutta lukossa olevan pään jatkamishaluttomuus on pienempi kuin lukkiutumattomasti jarruttavan pään.

Vaikkei lukkiutuisi vaan ollaan pidon rajalla, niin etupainotteisella eturengas on ensin pidon rajalla ja takana riittää pitoa sivuttaisvoimillekin. Sama takapainotteisella, toisin päin.

Jossain tilanteessa se voi olla toisinkin päin. Etupaineiseksi säädettyllä jarrulla jarrua nostaessa auto alkaa yliohjaamaan. Hieman aliohjaavan henkilöautonkin saa yliohjaamaan kun ensin jarruttaa ja saa painon siirtymään etupyörille, sitten nostaa jarrua ja samalla kääntää. Ennen jarrun nostamista kääntämällä ja etupään pidon menettämällä auto helposti puskee koko mutkan läpi... Kovin takapainotteisella jarrulla vastaava efekti ei ehkä toimi. Jarrua nostaessa aliohjautuvuus voi lisääntyä ainakin jossain tilanteessa.

 

[2Lman]

Hieman aliohjaavan henkilöautonkin saa yliohjaamaan kun ensin jarruttaa ja saa painon siirtymään etupyörille, sitten nostaa jarrua ja samalla kääntää.

Ilmeisesti myös hieman "linkussa" olevan renkaan pyörimisnopeus voi, jarrutuksen lopettamalla, kiihtyä suoraan olevaa rengasta suuremmaksi, joka lisää renkaan tehoa kääntymiseen. Olen tuota aikanaan kokeillut takavetoisella autolla. Eli on tilanteita, jossa etuvetoisella kaasuttamalla, pyörät linkussa, saa auton kääntymään paremmin, kuin painamalla kytkin pohjaan, mikä taitaa edelleen olla yleisohje. Tietenkin ensimmäinen, jos autossa ei ole ajonvakautusta ym. apuja. Itseasiassa tuntuisi luonnolliselta, että etuvetoisella saisi aina tehostettua kääntymistä, kaasuttamalla,

 

[Anaatti]

Koska F1:n kiihdytyspito on todella tärkeä, tehdään takapäähän paljon aerodynaamista pitoa, joka vaikuttaa hyödyllisyytenä myös jarrutuksessa.

Eteen tarvitaan pitoa g-voiman vastavoimaksi mutkassa, joka on painojakauman vuoksi pienempi kuin takana, mutta taakse enemmän, jo painonjakauman vuoksi, mutta lisäksi kompensoimaan moottorin voiman siirtämistä asfalttiin.

Siksipä uskon F1:n takajarrujen olevan todella paljon merkittävämpien kuin siviiliautoissa ja F1:n jarrutusvaikutuksenkin olevan suuremman takapyörillä, kuin etupyörillä. Koska myös downforcella on suuri merkitys, ei spinnaaminen jarrutuksessa ole kovin herkkää ja todennäköisesti täysin kuskin, (joka on myös taidoltaan ylivertainen siviiliautokuskiin verrattuna) hallittavissa, ainakin kun renkaat ovat kohtuullisessa kunnossa ja muu tekniikka on ehjä.

Ainakin simulaattoreissa jakauma on noin 70/30 eturenkaille. 50/50 jarruilla takarenkaat lukkiutuvat joka kerta voimakkaassa jarrutuksessa, josta seuraa spinni. Toisin sanoen, jarruja ei pysty käyttämään täydellä teholla näillä asetuksilla. Videokuvistakin pystyy helposti näkemään kuinka rajun painon siirtymän/niijauksen f1 auto tekee kovassa jarrutuksessa. Moottorijarrutus toisaalta omalta osaltaa tehostaa takapään jarrutusta.

 

[Anaatti]

Ilmeisesti myös hieman "linkussa" olevan renkaan pyörimisnopeus voi, jarrutuksen lopettamalla, kiihtyä suoraan olevaa rengasta suuremmaksi, joka lisää renkaan tehoa kääntymiseen. Olen tuota aikanaan kokeillut takavetoisella autolla. Eli on tilanteita, jossa etuvetoisella kaasuttamalla, pyörät linkussa, saa auton kääntymään paremmin, kuin painamalla kytkin pohjaan, mikä taitaa edelleen olla yleisohje. Tietenkin ensimmäinen, jos autossa ei ole ajonvakautusta ym. apuja. Itseasiassa tuntuisi luonnolliselta, että etuvetoisella saisi aina tehostettua kääntymistä, kaasuttamalla,

Kommentoidaan nyt tätäkin. Kokeileppa etuvetoisella vaikka liikenneympyrässä pidon rajoilla kiihdyttää. Helppo jokaisen näin talvella tehdä "tieteellinen" tutkimus. Aivan satavarmasti auto puskee suoraan ulos. Etuvetoisella saadaan pitoa sitomalla jarrulla tai moottorijarrulla mutkan keskellä autoa(auton paino siirtyy etutassuille--> lisää pitoa ja kääntyvyyttä).

 

[Mickey]

 

[2Lman]

Ymmärrän ajatuksen painon siirtymisestä, mutta ei F1 autossa siirry kuin korkeintaan bensa, muttei todennäköisesti sekään, koska tankin sisällä taitaa olla joko "pussi" tai säiliö on jotenkin koteloitu.

Todennäköisesti etupää on suunniteltu painumaan, hyödyntäen pyörien ripustusta siten, että kun jarrutus aikaansaa vääntöä, keula painuu hallitusti, jotta downforce palautuu/säätyy suuremmaksi ja siten jarrutus on tehokkaampi ja kääntäminen mutkaan myös. Uskon, että painumista voidaan säätää, sekä jousituksella että tukivarsilla.

Siviiliauto nyökkää enemmän, mutta mielestäni merkittävämpää on, että etuvetoisella voi mutkassa, kaasuttaessa samalla jarruttaa, jolloin etupyörien veto säilyy moottorin kumotessa etufillareiden jarrutusta, mutta takapyörät jarrutus saa luistamaan ja jos taitoa on, kääntyminen nopeutuu.

 

[Mickey]