מכוניות פורמולה 1 - כל מה שצריך לדעת עליהן

מכוניות פורמולה 1 הן התגלמות פיזית של ההתקדמות האחרונה בתעשיית הרכב. הצפייה במרוצים מספקת את המינון הנכון של ריגוש בפני עצמו, אבל מעריצים אמיתיים יודעים שהדברים הכי חשובים קורים מחוץ למסלול. חדשנות, בדיקות, מאבק הנדסי כדי להפוך את המכונית למהירה אפילו בקמ"ש אחד.

כל זה אומר שהמירוץ הוא רק חלק קטן ממה שהיא פורמולה 1.

ואת? האם תהיתם פעם איך בנויה מכונית פורמולה 1? מהם המאפיינים שלו ומדוע הוא משיג מהירות כה אדירה? אם כן, אז הגעתם למקום הנכון.

אתה תלמד על הכל מהמאמר.

מכונית פורמולה 1 - אלמנטים מבניים בסיסיים

פורמולה 1 בנויה סביב כמה אלמנטים מרכזיים. הבה נשקול כל אחד מהם בנפרד.

מונוקוק ושלדה

מעצבי המכונית מתאימים את כל האלמנטים לחלקה העיקרי - השלדה, שהמרכיב המרכזי בה הוא המונוקוק כביכול. אם למכונית פורמולה 1 היה לב, היא הייתה כאן.

המונוקוק שוקל כ-35 ק"ג ומבצע את אחת המשימות החשובות ביותר - להגן על בריאותו וחיי הנהג. לכן, המעצבים עושים כל מאמץ לעמוד גם בהתנגשויות קריטיות.

גם באזור זה של המכונית יש מיכל דלק וסוללה.

עם זאת, המונוקוק נמצא בלב המכונית מסיבה אחרת. שם המעצבים מרכיבים את האלמנטים הבסיסיים של המכונית, כגון:

• יחידת הנעה,
• תיבות הילוכים,
• אזורי שחיקה סטנדרטיים,
• מתלה קדמי).

כעת נעבור לשאלות העיקריות: ממה מורכב מונוקוק? איך זה עובד?

הבסיס הוא מסגרת אלומיניום, כלומר. רשת, בצורה מעט שונה מחלת הדבש. לאחר מכן, מעצבים מצפים את המסגרת הזו בלפחות 60 שכבות של סיבי פחמן גמישים.

זו רק ההתחלה של העבודה, כי אז המונוקוק עובר למינציה (600 פעמים!), שאיבת אוויר בוואקום (30 פעמים) ואשפרה סופית בתנור מיוחד - אוטוקלאב (פי 10).

בנוסף, מעצבים מקדישים תשומת לב רבה לאזורי הקמטים לרוחב. במקומות אלו מכונית הפורמולה 1 חשופה במיוחד להתנגשויות ותאונות שונות, ולכן דורשת הגנה נוספת. זה עדיין ברמת מונוקוק וכולל שכבה נוספת של 6 מ"מ של סיבי פחמן וניילון.

את החומר השני ניתן למצוא גם בשריון הגוף. יש לו תכונות של ספיגת כוח קינטי, כך שהוא מצוין גם עבור פורמולה 1. הוא נמצא גם במקומות אחרים ברכב (למשל, במשענת הראש המגנה על ראשו של הנהג).

לוּחַ מַחווָנִים

צילום מאת David Prezius / Wikimedia Commons / CC BY 2.0

בדיוק כפי שהמונוקוק הוא החלק המרכזי של המכונית כולה, תא הטייס הוא מרכז המונוקוק. כמובן שזהו גם המקום ממנו הנהג מסיע את הרכב. לפיכך, ישנם שלושה דברים בתא הטייס:

• כּוּרסָה,
• הגה,
• דוושות.

תכונה חשובה נוספת של אלמנט זה היא אטימות. בחלק העליון, תא הנהג ברוחב 52 ס"מ - מספיק כדי להיכנס מתחת לזרועות הנהג. עם זאת, ככל שהוא נמוך יותר, כך הוא צר יותר. בגובה הרגליים, תא הטייס ברוחב 32 ס"מ בלבד.

למה פרויקט כזה?

משתי סיבות חשובות מאוד. קודם כל, תא הנוסעים הצפוף מספק לנהג הרבה יותר בטיחות והגנה מפני עומס יתר. שנית, זה הופך את המכונית לאווירודינמית יותר ומחלק משקל טוב יותר.

לבסוף, יש להוסיף שמכונית ה-F1 נוטה למעשה לנווט. הנהג יושב בשיפוע כשהרגליים גבוהות מהמותניים.

גלגל ההגה

אם אתה מרגיש שההגה של פורמולה 1 לא שונה בהרבה מההגה של מכונית רגילה, אתה טועה. לא מדובר רק על הצורה, אלא גם על כפתורי הפונקציות ועוד דברים חשובים.

קודם כל, מעצבים יוצרים הגה בנפרד עבור נהג ספציפי. הם לוקחים גבס של ידיו הקפוצות, ואז על בסיס זה ובהתחשב בהצעות של נהג הראלי, הם מכינים את התוצר הסופי.

במראה, גלגל ההגה של מכונית דומה לגרסה פשוטה במקצת של לוח מחוונים של מטוס. הסיבה לכך היא שיש לו כפתורים וכפתורים רבים שבהם משתמש הנהג כדי לשלוט בפונקציות שונות של הרכב. בנוסף, בחלקו המרכזי ישנה תצוגת LED ובצדדים ידיות שכמובן לא יכלו לפספס.

מעניין שגם החלק האחורי של ההגה פונקציונלי. מעבירי המצמד וההנעה ממוקמים כאן לרוב, אך חלק מהנהגים משתמשים גם במרחב זה עבור כפתורי פונקציה נוספים.

הילה

זוהי המצאה חדשה יחסית בפורמולה 1 כפי שהופיעה רק ב-2018. מה? מערכת Halo אחראית להגנה על ראשו של הנהג בתאונה. משקלו כ-7 ק"ג ומורכב משני חלקים:

• מסגרת טיטניום המקיפה את ראשו של הרוכב;
• פרט נוסף התומך במבנה כולו.

למרות שהתיאור אינו מרשים, Halo הוא למעשה אמין ביותר. זה יכול לעמוד בלחץ של עד 12 טון. לשם המחשה, זה אותו משקל לאוטובוס אחד וחצי (תלוי בסוג).

מכוניות פורמולה 1 - רכיבי נהיגה

אתה כבר מכיר את אבני הבניין הבסיסיות של מכונית. עכשיו הגיע הזמן לחקור את הנושא של רכיבי עבודה, כלומר:

• תליונים,
• צמיגים
• בַּלָמִים.

הבה נשקול כל אחד מהם בנפרד.

סוגר השעיה

תמונה מאת Morio / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

במכונית פורמולה 1, דרישות המתלים מעט שונות מאלו של מכוניות בכבישים רגילים. קודם כל, הוא לא נועד לספק נוחות נסיעה. במקום זאת, זה אמור לעשות:

• המכונית הייתה צפויה
• עבודת הצמיגים הייתה הולמת,
• האווירודינמיקה הייתה ברמה הגבוהה ביותר (על אווירודינמיקה נדבר בהמשך המאמר).

בנוסף, עמידות היא תכונה חשובה של מתלה F1. זאת בשל העובדה שבמהלך התנועה הם נחשפים לכוחות עצומים שעליהם הם צריכים להתגבר.

ישנם שלושה סוגים עיקריים של רכיבי מתלים:

• פנימי (כולל קפיצים, בולמי זעזועים, מייצבים);
• חיצוני (כולל סרנים, מיסבים, תומכי גלגלים);
• אווירודינמי (זרועות נדנדה וגלגלי הגה) - הם מעט שונים מהקודמים, כי בנוסף לתפקוד המכאני הם יוצרים לחץ.

בעיקרון, שני חומרים משמשים לייצור המתלה: מתכת לרכיבים הפנימיים וסיבי פחמן לרכיבים החיצוניים. בדרך זו מעצבים מגבירים את העמידות של כל דבר.

השעיה ב-F1 היא נושא די מסובך, כי בשל הסיכון הגבוה לשבירה, הוא חייב לעמוד בתקני FIA מחמירים. עם זאת, לא נתעכב עליהם בפירוט כאן.

Шины

הגענו לאחת הבעיות הפשוטות ביותר במירוצי פורמולה 1 - צמיגים. זה נושא רחב למדי, גם אם נתמקד רק בנושאים החשובים ביותר.

קח, למשל, את עונת 2020. למארגנים היו 5 סוגי צמיגים למסלולים יבשים ו-2 למסלולים רטובים. מה ההבדל? ובכן, לצמיגי מסלול יבשים אין דריכה (השם השני שלהם הוא סליק). בהתאם לתערובת, היצרן מסמן אותם בסמלים מ-C1 (הקשה ביותר) עד C5 (הרך ביותר).

בהמשך, ספקית הצמיגים הרשמית Pirelli תבחר 5 סוגים מתוך המאגר הזמין של 3 תרכובות, שיעמדו לרשות הצוותים במהלך המרוץ. מסמן אותם בצבעים הבאים:

• אדום (רך),
• צהוב (בינוני),
• לבן (קשה).

מהפיסיקה ידוע שככל שהתערובת רכה יותר, כך ההדבקה טובה יותר. זה חשוב במיוחד בעת פניות מכיוון שהוא מאפשר לנהג לנוע מהר יותר. מצד שני, היתרון של צמיג קשיח יותר הוא עמידות, מה שאומר שהמכונית לא צריכה לרדת לתוך התיבה כל כך מהר.

כשמדובר בצמיגים רטובים, שני סוגי הצמיגים הזמינים נבדלים בעיקר ביכולת הניקוז שלהם. יש להם צבעים:

• ירוק (עם גשם קל) - צריכה של עד 30 ליטר לשנייה ב-300 קמ"ש;
• כחול (לגשם חזק) – צריכה של עד 65 ליטר לשנייה ב-300 קמ"ש.

ישנן גם דרישות מסוימות לשימוש בצמיגים. אם, למשל, נהג עולה לסיבוב המוקדמות השלישי (Q3), עליו להתחיל על הצמיגים עם הזמן הטוב ביותר בסיבוב הקודם (Q2). דרישה נוספת היא שכל קבוצה חייבת להשתמש ב-2 תרכובות צמיגים לפחות בכל מרוץ.

עם זאת, תנאים אלה חלים רק על צמיגי מסלול יבשים. הם לא עובדים כשיורד גשם.

בַּלָמִים

במהירויות עצומות, נדרשות גם מערכות בלימה בכמות הכוח הנכונה. כמה זה גדול? עד כדי כך שלחיצה על דוושת הבלם גורמת לעומסי יתר של עד 5G.

בנוסף, המכוניות משתמשות בדסקיות בלם פחמן, וזה הבדל נוסף ממכוניות מסורתיות. דיסקים העשויים מחומר זה עמידים הרבה פחות (מספיקים לכ-800 ק"מ), אך גם קלים יותר (משקלם כ-1,2 ק"ג).

התכונה הנוספת שלהם, אך לא פחות חשובה, היא 1400 חורי אוורור, הנחוצים מכיוון שהם מסירים טמפרטורות קריטיות. בבלימה על ידי הגלגלים, הם יכולים להגיע עד 1000 מעלות צלזיוס.

פורמולה 1 - מנוע ומאפייניו

הגיע הזמן למה שהטיגריסים הכי אוהבים, מנוע הפורמולה 1. בואו נראה ממה הוא מורכב ואיך הוא עובד.

ובכן, כבר כמה שנים שמכוניות מונעות על ידי מנועי 6 ליטר V1,6 היברידיים מגדשי טורבו. הם מורכבים ממספר חלקים עיקריים:

• מנוע בעירה פנימי,
• שני מנועים חשמליים (MGU-K ו-MGU-X),
• מגדשי טורבו,
• סוֹלְלָה.

כמה סוסים יש לפורמולה 1?

נפח המנוע קטן, אבל אל תלך שולל מזה. הכונן משיג הספק של כ-1000 כ"ס. מנוע הבעירה מוגדש הטורבו מפיק 700 כ"ס, עם תוספת של 300 כ"ס. נוצר על ידי שתי מערכות חשמל.

כל זה ממוקם ממש מאחורי המונוקוק, ובנוסף לתפקיד הברור של הכונן, הוא גם חלק בונה. במובן זה שמכונאים מחברים את המתלה האחורי, הגלגלים ותיבת ההילוכים למנוע.

האלמנט החשוב האחרון שיחידת הכוח לא יכלה בלעדיו הוא רדיאטורים. יש שלושה מהם במכונית: שניים גדולים בצדדים ואחד קטן יותר מיד מאחורי הנהג.

שְׂרֵפָה

בעוד שגודלו של מנוע פורמולה 1 אינו בולט, צריכת הדלק היא עניין אחר לגמרי. מכוניות שורפות בסביבות 40 ליטר/100 ק"מ בימינו. עבור ההדיוט, הנתון הזה נראה עצום, אבל בהשוואה לתוצאות היסטוריות, הוא די צנוע. מכוניות הפורמולה 1 הראשונות צרכו אפילו 190 ליטר / 100 ק"מ!

הירידה בתוצאה המבישה הזו נובעת בחלקה מהתפתחות הטכנולוגיה, ובחלקה בשל מגבלות.

חוקי ה-FIA קובעים שמכונית F1 יכולה לצרוך מקסימום 145 ליטר דלק במירוץ אחד. קוריוז נוסף הוא העובדה שמשנת 2020 לכל מכונית יהיו שני מדי זרימה המנטרים את כמות הדלק.

פרארי תרמה חלקית. לפי הדיווחים, הפורמולה 1 של הקבוצה השתמשה באזורים אפורים ובכך עקפה את ההגבלות.

לבסוף, נזכיר את מיכל הדלק, מכיוון שהוא שונה מהרגיל. איזה? קודם כל, החומר. היצרן מייצר את הטנק כאילו הוא עושה זאת עבור התעשייה הצבאית. זהו גורם בטיחות נוסף שכן הדליפות מופחתות למינימום.

תיבת הילוכים

צילום מאת David Prezius / Wikimedia Commons / CC BY 2.0

נושא ההנעה קשור קשר הדוק לתיבת ההילוכים. הטכנולוגיה שלה השתנתה במקביל ל-F1 החלה להשתמש במנועים היברידיים.

מה אופייני לו?

זהו 8 הילוכים, חצי אוטומטי ורצף. בנוסף, יש לו את רמת הפיתוח הגבוהה בעולם. הנהג מחליף הילוך באלפיות שניות! לשם השוואה, אותה פעולה אורכת לפחות כמה שניות לבעלי המכוניות הרגילות המהירות ביותר.

אם אתם עוסקים בנושא, בטח שמעתם את האמרה שאין הילוך אחורי במכוניות. זה נכון?

לא.

לכל כונן F1 יש הילוך אחורי. יתרה מכך, נוכחותו נדרשת בהתאם לכללי ה-FIA.

פורמולה 1 - כוחות ג' ואווירודינמיקה

כבר הזכרנו עומסי בלמים, אבל נחזור אליהם ככל שנושא האווירודינמיקה יתפתח.

השאלה העיקרית, שמלכתחילה תאיר מעט את המצב, היא עקרון הרכבת המכוניות. ובכן, כל המבנה עובד כמו כנף הפוכה של מטוס. במובן זה שבמקום להרים את המכונית, כל אבני הבניין יוצרות כוח מטה. בנוסף, הם, כמובן, ממזערים את התנגדות האוויר במהלך התנועה.

Downforce הוא פרמטר חשוב מאוד במירוץ מכיוון שהוא מספק את מה שנקרא מתיחה אווירודינמית, מה שמקל על פניות. ככל שהוא גדול יותר, כך הנהג יעבור מהר יותר את הפנייה.

ומתי גדל הדחף האווירודינמי? כשהמהירות עולה.

בפועל, אם אתם נוסעים על הגז, יהיה לכם קל יותר לעבור את הפינה מאשר אם הייתם זהירים ומצערים. זה נראה מנוגד לאינטואיציה, אבל ברוב המקרים זה כן. במהירות המרבית, כוח הירידה מגיע ל-2,5 טון, מה שמפחית משמעותית את הסיכון להחלקה והפתעות נוספות בעת פניות.

מצד שני, לאווירודינמיקה של המכונית יש חיסרון - אלמנטים בודדים יוצרים התנגדות, שמאטה (במיוחד בקטעים ישרים של המסלול).

מרכיבי עיצוב אווירודינמיים מרכזיים

בעוד שהמעצבים עובדים קשה כדי לשמור על כל מכונית ה-F1 בקנה אחד עם האווירודינמיקה הבסיסית, חלק מהאלמנטים העיצוביים קיימים רק כדי ליצור כוח מטה. זה בערך:

• כנף קדמית - היא הראשונה במגע עם זרימת האוויר, אז הדבר החשוב ביותר. כל הקונספט מתחיל בו, כי הוא מארגן ומחלק את כל ההתנגדות בין שאר המכונה;
• אלמנטים צדדיים - הם עושים את העבודה הקשה ביותר, מכיוון שהם אוספים ומארגנים אוויר כאוטי מהגלגלים הקדמיים. לאחר מכן הם שולחים אותם לפתחי הקירור ולחלק האחורי של המכונית;
• כנף אחורית - אוספת סילוני אוויר מאלמנטים קודמים ומשתמשת בהם כדי ליצור כוח כלפי מטה על הסרן האחורי. בנוסף (בזכות מערכת ה-DRS) הוא מפחית גרר בקטעים ישרים;
• רצפה ודיפיוזר - מעוצבים בצורה כזו שיוצרים לחץ בעזרת אוויר שזורם מתחת לרכב.

פיתוח מחשבה טכנית ועומס יתר

אווירודינמיקה משופרת לא רק מגבירה את ביצועי הרכב, אלא גם את הלחץ של הנהג. לא צריך להיות מומחה בפיזיקה כדי לדעת שככל שמכונית פונה מהר יותר לפינה, כך גדל הכוח שפועל עליה.

זה אותו דבר עם מי שיושב באוטו.

על המסלולים עם העיקולים התלולים ביותר, כוחות ה-G מגיעים ל-6G. זה הרבה? תאר לעצמך אם מישהו לוחץ על הראש שלך בכוח של 50 ק"ג, ושרירי הצוואר שלך צריכים להתמודד עם זה. זה מה שעימו מתמודדים מרוצים.

כפי שאתה יכול לראות, לא ניתן להקל ראש בעומס יתר.

מגיעים שינויים?

ישנם סימנים רבים לכך שמהפכה באווירודינמיקה של מכוניות תתרחש בשנים הקרובות. משנת 2022 תופיע טכנולוגיה חדשה על מסלולי F1 תוך שימוש בהשפעת היניקה במקום לחץ. אם זה יעבוד, אין צורך יותר בעיצוב האווירודינמי המשופר ומראה הרכבים ישתנה באופן דרמטי.

אבל האם זה באמת יהיה כך? הזמן יראה.

כמה שוקלת פורמולה 1?

אתם כבר מכירים את כל החלקים החשובים ביותר של מכונית ואתם בוודאי רוצים לדעת כמה הם שוקלים ביחד. לפי התקנות העדכניות, משקל הרכב המינימלי המותר הוא 752 ק"ג (כולל הנהג).

פורמולה 1 - נתונים טכניים, כלומר סיכום

איזו דרך טובה יותר לסכם מאמר על מכונית F1 מאשר מבחר של הנתונים הטכניים החשובים ביותר? בסופו של דבר, הם מבהירים למה המכונה מסוגלת.

הנה כל מה שאתה צריך לדעת על מכונית F1:

• מנוע - V6 היברידי מוגדש טורבו;
• קיבולת - 1,6 ליטר;
• כוח מנוע - כ. 1000 כ"ס;
• תאוצה ל-100 קמ"ש - כ-1,7 שניות;
• מהירות מקסימלית - זה תלוי.

למה "זה תלוי בנסיבות"?

כי במקרה של הפרמטר האחרון, יש לנו שתי תוצאות, שהושגו ע"י פורמולה 1. המהירות המרבית בראשונה הייתה 378 קמ"ש. שיא זה נקבע ב-2016 על קו ישר ע"י Valtteri Bottas.

עם זאת, נערך גם מבחן נוסף בו שברה המכונית, בה נהג ואן דר מרווה, את מחסום ה-400 קמ"ש. למרבה הצער, השיא לא הוכר שכן לא הושג בשני מקצים (למעלה ולמעלה).

אנו מסכמים את הכתבה במחיר המכונית, כי זו גם קוריוז מעניין. הנס של תעשיית הרכב המודרנית (במונחים של חלקים בודדים) עולה קצת יותר מ-13 מיליון דולר. יש לזכור, עם זאת, שזהו המחיר ללא עלות פיתוח הטכנולוגיה, והחדשנות שווה ביותר.

הסכום המושקע במחקר מגיע למיליארדי דולרים רבים.

התנסה במכוניות פורמולה 1 בעצמך

רוצים לחוות איך זה לשבת על ההגה של מכונית ולחוש את העוצמה שלה? עכשיו אתה יכול לעשות את זה!

בדוק את ההצעה שלנו שתאפשר לך להפוך לנהג F1:

https://go-racing.pl/jazda/361-zostan-kierowca-formuly-f1-szwecja.html