Jarrutus

[Total]

Laskeskelin tuota F1:n hidastuvuutta 0-100 km/h seuraavin oletuksin (en ole ennättänyt tarkistaa mistään): auton paino 600 kg, tehollinen kitkakerroin 1.2, teho 900 hv (jolla huppunopeus 400 km/h), downdorce 100 km/h 600 kg. Vierimisvastusta en ole huomioinut olleenkaan. Perusteluja olettamuksille: enpä muista F1-auton painoa; joskus tais olla 540 kg + kuski. Tehollinen kitkakerroin repäisty "hatusta". Arvelen, että F1 menis 400 km/h, koska CART-formulat menee ovaalilla yli 400 km/h. Riippuen tietenkin siipien asennosta, mitkä vaikuttavat downforceen ja ilmanvastukseen. Muistelen lukeneeni joskus, että F1 pystyisi menemään 100 km/h vauhdilla "ylösalaisin kattoa pitkin", siitä tuo olettamus. Koska en tiedä F1:n ilmanvastuskerrointa (se on suuri, tämänkin joskus jostain lukenu, luokkaa 1) laskin illmanvastuskertoimen c ja otsapinta-alan A tulon perusteella 900 hv F1 menee 400 km/h.

Eli laskelmissani käytin kolmea termiä: 1. Hidastuvuus ilman downforcea ja ilmanvastusta on lineaarinen 2. Downforce vähenee nopeuden neliön mukaan 3. Imanvastus vähenee nopeuden neliön mukaan.

Vastaukseksi sain 100 km/h - 0 km/h 20.8 metriä. Vastaus on varmasti väärin, koska olettamuksissa on jo virheitä.

Massasta (painosta) vielä sen verran, että kohdassa2 ja 3 massa ei supistu pois koska vastassa toisiian ovat liike-energia ja ilmanvastus. Yrittäkää heittää esim. pingispalloa ja golfpalloa kovaan vastatuuleen, kumpi lentää pidemmälle?

Muuta: Vierintävastus on siviiliautolla n. 20 hv 100 km/h vauhdissa. Tämän voisi olettaa olevan saman myös F1:llä tuossa vauhdissa. Sen voisi ottaa huomioon laskelmissa; todennäköisesti se vähenee suurinpiirtein lineaarisesti 100 km/h alaspäin. Pientä virhettä tulee tietenkin myös downforcessa ja etenkin ilmanvastuksessa kun nopeus hidastuu niin auto nousee ylöspäin ja ainakin ilmanvastus nousee enemmän kuin toisessa potenssa.

Ihan mukavahan näitä ois laskeskella jos sais nuo oletukset kohdalleen ja vielä aika varman tiedon siitä mitä se hidastuvuus todella on. Vielä kiinnostavampaa olisi verrata F1:n ja jonkun kunnon urheiluauton hidastuvuutta 200 km/h-0 km/h. Siinä nää eri tekijät tulisi paremmin esiin. Muistelen muuten, että luin joskus jostain, että F1:n hetkellinen (esim. 200 km/h-190 km/h) hidastuvuus on suurempi kun F1-kuski nostaa kaasupolkimen (mutta ei jarruta) kuin siviilliauton täysjarrutus samasta vauhdista 200 km/h.

Mukavampi se ois kertoa faktaa kuin näitä olettamuksia, hyvä olis tietää tuo todellinen tehollinen kitkakerroin.

 

[Daytona]

En osaa mitään kaavoja vääntää, enkä todellakaan ole mikään "yli-insinööri" hehehe..

Mutta, F1-renkaan "kitkakerroin" on jo pelkällä renkaalla yli yhden. Eli renkaan liuttamiseen tarvittava voima on suurempi kuin sitä maahan painava voima. Joten, kun siihen lisätään aerodynamiikka, on "kitkakerroin" huomattavasti suurempi. Mutta, kun nopeutta lisätään ei sitä pitoa todellakaan tule samassa suhteessa lisää, koska renkaan painuessa radan pintaa vasten siellä on yhä vähemmän koloja täytettäväksi ja suhteessa vähemmän mekaanista pitoa tarjolla. Sitä en tosin tiedä kuinka hystereesi ja adheesio raegoi lisä "massaan". Eli tuleeko ko. voimat yhä suuremmmiksi vauhdin kasvaessa, vai onko niilläkin jokin raja joilloin ne alkaa pieneneen suhteessa nopeuden ja downforsen kasvuun. Varmaankin näin, mutta tärkein pointi lienee sattuuko nämä rajat, mekaanisen pidon ja moleekylitason pidon huippuarvot jonnekin F1:ten huippunouksien tienoille vai ehkä alemmalle tasolle. Jolloin renkaiden lukitsemiseen tarvittava voima ei kasvaisi samassa suhteessa nopeuden ollessa väleillä 100-200 ja 200-300.

 

[Mossi Superstar]

En osaa mitään kaavoja vääntää, enkä todellakaan ole mikään "yli-insinööri" hehehe..

Mutta, F1-renkaan "kitkakerroin" on jo pelkällä renkaalla yli yhden. Eli renkaan liuttamiseen tarvittava voima on suurempi kuin sitä maahan painava voima. Joten, kun siihen lisätään aerodynamiikka, on "kitkakerroin" huomattavasti suurempi. Mutta, kun nopeutta lisätään ei sitä pitoa todellakaan tule samassa suhteessa lisää, koska renkaan painuessa radan pintaa vasten siellä on yhä vähemmän koloja täytettäväksi ja suhteessa vähemmän mekaanista pitoa tarjolla. Sitä en tosin tiedä kuinka hystereesi ja adheesio raegoi lisä "massaan". Eli tuleeko ko. voimat yhä suuremmmiksi vauhdin kasvaessa, vai onko niilläkin jokin raja joilloin ne alkaa pieneneen suhteessa nopeuden ja downforsen kasvuun. Varmaankin näin, mutta tärkein pointi lienee sattuuko nämä rajat, mekaanisen pidon ja moleekylitason pidon huippuarvot jonnekin F1:ten huippunouksien tienoille vai ehkä alemmalle tasolle. Jolloin renkaiden lukitsemiseen tarvittava voima ei kasvaisi samassa suhteessa nopeuden ollessa väleillä 100-200 ja 200-300.

Muistan Häkan sanoneen haastattelussa Monacossa olisiko ollut vuosi 98 tai 99 että renkaan pito on jo niin suuri että rengas meinaa pyöriä vanteella.... korjatkaa jos olen väärässä...

 

[Absolut]

McLarenin sivuilla juttu jarrupaloista, jossa sanotaan hidastuvuudeksi huippunopeudesta 4g:tä.
linkki

Sauberin sivuilla oli mahdollisuus laittaa mailia, kysyin sieltä, saas nähdä josko vastaavat.

Onko ne Renaultin telemetriatiedot vielä netissä? Ajattelin että niistähän vois saada jonkinmoisen käsityksen?

 

[MaxiV]

Sauberin sivuilla oli mahdollisuus laittaa mailia, kysyin sieltä, saas nähdä josko vastaavat.

Joskus oli myös Rellun sivuilla ( nyt ei taida tavoittaa kuin webmasterin :frown: ) ja kyselin jotakin tekniikkaan liittyvää. Vastaus tuli muistaakseni samana päivänä!

 

[R24]

Tässä on eilen julkaistua materiaalia, Pat Symondsin kirjoittamana liittyen jarruista.

Formula 1 cars, in common with military aircraft and a few of the more modern passenger aircraft, use a brake material that is significantly different to what we find on road cars. A typical road car uses a cast iron brake disc with an organic brake pad. In an F1 car, though, the same material is used for both disc and pad, and this material is known as carbon-carbon – a significantly different material to the carbon-fibre composites used in the rest of the car. Carbon-carbon is essentially a pure form of carbon and is both extremely light (approx. 50% of the weight of standard materials) and also possesses a higher coefficient of friction at the correct operating temperatures. This peaks at around 0.6, compared to 0.3 for conventional materials.

Manufacturing carbon-carbon discs is a lengthy process which takes hundreds of hours, and involves the materials being heated to 2500°C. The complexity of the procedure also explains the other major property of carbon-carbon brake discs and pads: cost. A set of brake discs (four) costs $4500, while a set of pads (eight) is $2400, and the team will use over 200 discs in a year, and double the number of pads.

When we assess brake performance, we do so largely in terms of two parameters: bite and consistency. Bite is the initial friction experienced when the driver first presses the brake pedal and the brakes are not yet at the correct operating temperature. Consistency is a measure of how consistent the friction is for the duration of the braking period. Carbon-carbon brakes possess very particular properties, A carbon brake has relatively poor performance below about 400°C and has optimum braking performance above 650°C. Unfortunately, whereas conventional brakes wear down through the normal mechanism of wear that any frictional material experiences, a carbon brake not only suffers wear through this mechanism but also a process called oxidisation. Oxidisation is in simple terms a burning of the surface of the disc, and at temperatures above 600°C it is accelerated and becomes the main mechanism of wear. Bearing in mind that during a braking event the temperatures of the brake discs will reach around 1200°C, it can be seen that oxidisation is extremely significant in the brake wear process. On the straights of course, the brake ducts are feeding air to the brakes and so they drop below the oxidisation temperature but as they still maintain these high temperatures for a relatively long time, paradoxically the very air that is being used to cool them contains a high amount of oxygen that accelerates the wear process.

The other factor that is very circuit-dependent is the cooling of the brakes. The brakes on all racing cars are cooled by forcing air through the ducts and blowing it both through the radial centre vents of the disc itself and also over the surface of the pads and discs. The amount of air is controlled by using different size ducts and for a heavy braking circuit such as Montreal, we are forced to use some of the biggest ducts of the season. Moving from the smallest to largest cooling ducts can cost 1.5% in aerodynamic efficiency, which represents a loss of 1 kph in top speed. Indeed, the size of the ducts is not driven simply by aerodynamic objectives: smaller ducts are used at circuits which demand less braking in order to manage the temperatures of the brakes and achieve the correct balance between high performance and acceptable wear rates.

When an experienced racing driver first drives an F1 car, almost without exception, their first comment concerns the power of the brakes. A modern F1 car can achieve 5.5g under braking whereas even a high-performance road car will probably not reach 1g. Furthermore, F1 cars don’t use power brakes so the driver has to press the pedal extremely hard to produce the brake pressure (up to 100 bar). Of course, when the brakes are first applied at 330 kph the car has very high downforce and consequently it is not possible to lock the wheels. However as the car slows down, not are the downforce and hence tyre grip reduced but also the brakes start coming into their optimum range: thus, the ability to transmit braking force effectively to the road reduces as the actual braking power increases.

If the driver were to maintain the very high pedal forces it would not be long before the wheels locked, so the driver needs to modulate the brake pedal pressure to try and keep the wheels just at the point of locking. Unlike road driving, where braking is ideally all in a straight line, a racing driver will brake deep into the corner to try and reduce his lap-times. As the car experiences the combined braking and cornering forces, it is very easy to lock the inside front wheel. This would make the car understeer and miss the apex so again the driver needs to modulate his braking in order to avoid this. It is also interesting that while and F1 car has very high levels of downforce, it also has around 2.5 times the drag of a normal road car and at maximum speed, just lifting off the throttle without touching the brakes can cause deceleration of around 1g.

Achieving braking performance alone is easy, as is minimising the aerodynamic penalty, but the secret, as ever in Formula 1, is to achieve maximum braking performance and minimum aerodynamic losses simultaneously. This is where Canada poses its real challenge, combining very low speed corners and chicanes with long straights – thus, both braking performance and aerodynamic efficiency are at an absolute premium. Furthermore, with low levels of downforce on the car, it is generally more nervous under braking, exactly what a driver doesn’t want when he is looking for confidence and stability as he decelerates. Managing these challenges, both from the engineering and driving points of view, is one of the keys to a successful weekend in Montreal.

 

[Absolut]

Vastasivatpa Sauberilta sittenkin! Spämminä meinas heilahtaa vielä roskiin ensin, mutta tässä tämä nyt olisi;

Thank you for your mail and your interest you have shown in our Team SAUBER PETRONAS.

Here is some information:

0 km/h to 100 km/h: 2.6 sec. or 37 m
0 km/h to 200 km/h: 5.0 sec. or 140 m
0 km/h to 300 km/h: 9.7 sec. or 480 m
200 km/h to 0 km/h: 1.9 sec. or 60 m
100 km/h to 0 km/h: 1.1 sec. or 22 m

Fastest speed with lowest level of down force: up to 370 km/h

Kind regards,

SAUBER MOTORSPORT AG
Ingrid Huxley
Assistant Technical Management

Eli 200-100km/h 0.8 sek, ja 100-0km/h 1.1

 

[Oho]

Muistan Häkan sanoneen haastattelussa Monacossa olisiko ollut vuosi 98 tai 99 että renkaan pito on jo niin suuri että rengas meinaa pyöriä vanteella.... korjatkaa jos olen väärässä...

Ave !!!

Ei pelkästään meinaa vaan nähtävästi pyöriikiin aika-ajoin.

Ainakin Schumacherin, joka on tunnettu kyvystään ottaa kylmistä renkaista kaikki irti epäillään kärsineen ilmiöstä ennen rengas paineiden nousua kohtuulliselle tasolle. (esim. Barazilia 2000, kun Mika alkoi karata todella nopeasti ja Schumacherin ajat heikkenivät ennen Mikan konerikkoa ja jo ennen kuin Michaelin oma kone alkoi piiputtaa, ja Espanja 2001 kun Schumacherilla oli heti stopin perään kova kiire Häkkisen takana pitämiseksi.)

- Oho -

 

[aku313]

Pikku lisäys, jota en ainakaan silmäillessäni huomannut kenenkään lisänneen näistä jarruista. Hiilikuituiset jarrut on paremmat myös sen vuoksi, että ne on keveämmät kuin metalliset. Jarruttaessa kun on myös se pyörän oma pyörimismomentti saatava tapettua. Suurissa nopeuksissa alkaa eroa tulla kun voima ei muutenkaan meinaa riittää.
Tää on pienempi yksityiskohta. Tärkeimmät tais tullakin aiemmin kuten kokonaismassa, kitkaerroin ja down force.

 

[Oho]

Tärkeimmät tais tullakin aiemmin kuten kokonaismassa, kitkaerroin ja down force.

Ave !!!

Hiilikuitujarrujen suuri lämpöteho on niiden suurin etu, maksimijarruvoimassa ne eivät ole juurikaan moderneja teräsjarruja paremmat (Williamshan testasi), toiseksi suurin etu lienee juuri pienemmästä massasta seuraava pienempi hitausmomentti. Muut edut, jousittmattoman massan pieneneminen yms. tulenevat sitten myöhemmin.

 

[aku313]

Jes, juuri noin.

Näköjään mulla sekoittui sulavasti nuo jarrujen ja pysähymiseen liittyvät asiat, kun jäi tuosta nopeesta kommentista muutama sana pois.

 

[Sam]

Totalilta aika tarkka arvio.

 

[2Lman]

Absolut!

Hyvää tietoa sait Sauberilta. Mielestäni viimeistään noiden tietojen valossa on selvää, että Ferrarista oli Schumin leikissä Montyn kanssa hajonnut vasen eturipustus tai jarru vioittunut.

 

[Daytona]

Tuosta Symondsin kertomasta selviää ainakin se, ettei jarruja näemmä saa lukkoon huippunopudesta:

Of course, when the brakes are first applied at 330 kph the car has very high downforce and consequently it is not possible to lock the wheels.

 

[O.G]

Pitääköhän F1-kuskin keventää jarru jalkaa jarrutuksen aikana koska auton "painohan" tippuu ja silloin renkaiden ja radan pinnan välinen kitka pienenee(??)),jolloin renkaiden pitäis mennä lukkoon koska jarrutus voimahan on jarrutuksen alussa "tarkotettu" suuremmalla kitkalle.VAI aiheuttaako levyjen lämpeneminen sen että jarrutus voima pienenee ja jalkaa ei tarvitse höllätä..

Ja jos ajatellaan pelkästään maalaisjärjellä niin voisi kuvitella että Formula ja "uusi urheiluauto" pysähtyy 100 Km/h vauhdista suunnilleen yhtänopeasti koska formulan aerodynaamiset ominaisuudet ei ole parhaimmillaan vielä noissa nopeuksissa. Jos näin ajatellaan niin esimerkiksi 250km/h vauhdista formula olisi jo ylin voimainen..

 

[oldez]

Pitääköhän F1-kuskin keventää jarru jalkaa jarrutuksen aikana koska auton "painohan" tippuu ja silloin renkaiden ja radan pinnan välinen kitka pienenee(??)),jolloin renkaiden pitäis mennä lukkoon koska jarrutus voimahan on jarrutuksen alussa "tarkotettu" suuremmalla kitkalle.VAI aiheuttaako levyjen lämpeneminen sen että jarrutus voima pienenee ja jalkaa ei tarvitse höllätä..

Tottakai pitää höllätä. Siitähän ne lukkiutuvat renkaat ykkösissä johtuvatkin. Kuski ei ole höllännyt jarrua tarpeeksi. Niinhän se on lähes kaikissa kilpureissa. Kun jarrutusvoima ylittää autoa eteenpäin vievän voiman ja renkaan ja radan välisen kitkavoiman, menee jarru lukkoon.

Ja jos ajatellaan pelkästään maalaisjärjellä niin voisi kuvitella että Formula ja "uusi urheiluauto" pysähtyy 100 Km/h vauhdista suunnilleen yhtänopeasti koska formulan aerodynaamiset ominaisuudet ei ole parhaimmillaan vielä noissa nopeuksissa. Jos näin ajatellaan niin esimerkiksi 250km/h vauhdista formula olisi jo ylin voimainen..

Parhaimmilla katuautoilla 0-100 jarrutukseen menee 35metriä ja Formula 1:llä 22m.

Suosittelen että luet tämän topicin läpi, koska asia on jo käsitelty siinä.

 

[O.G]

Olen kyllä koko topikin lukenu mutta vähän hankala näet poimia yhtä vastausta sieltä katu autot tuntuvut välillä pysähtyvän yhtä hyvin kun formulat ja välillä kolme kertaa huonommin
:ahem:

 

[eduardo]

Tuosta Symondsin kertomasta selviää ainakin se, ettei jarruja näemmä saa lukkoon huippunopudesta:

No niinpäs selviääkin! Eli ainakin tämän suhteen väitteeni tuossa aikaisemmin osui oikeaan...

 

[Charlie]

Tämä topic on mielestäni arkistokelpoista tavaraa.