A padlólemez flexibilitásának vizsgálata by Papp István - szombat, április 28, 2012 http://www.formula1tech.hu/a-padlolemez-flexibilitasanak-vizsgalata/ A Formula-1-es versenyautók megfelel? menettulajdonságaihoz nem elegend? egy jól megtervezett és kialakított, kifogástalan nyomatékviszonyokkal és jó végsebesség elérését lehet?vé tev? motor. A jelenlegi F1-es konstrukciókban lév? V8-as er?forrásban rejl? adottságok hatékony felhasználásához ugyanis elengedhetetlen tényez?, hogy a bennük rejl? hatalmas er?t, illetve mozgási energiát megfelel? módon át is kell vinni a kerekeken keresztül a pálya aszfaltjára. A versenyautó motorja, valamint er?átviteli rendszere által közvetített nyomaték megfelel? módon történ? hasznosítása elképzelhetetlen lenne az aerodinamika tudománya nélkül. A Formula-1-es négykerek?ek az elmúlt évtizedek alatt hatalmas átalakuláson mentek keresztül, és rendkívül szerteágazó aerodinamikai megoldásokat sorakoztattak fel az aktuális kor mérnökei. Egyes aerodinamikai elemek mint például az els? légterel? szárny az átáramló leveg? által kialakuló nyomáskülönbségb?l adódóan keletkez? aerodinamikai terhelés hatására deformálódnak, illetve elhajlanak, amely a csökkentett légellenállási tényez?nek köszönhet?en nagyobb sebesség elérését teszi lehet?vé. Ugyanez a jelenség figyelhet? meg a Formula-1-es versenyautó padlólemezével, egészen pontosan az orrkúp alá nyúló szakaszával kapcsolatban is, amelyet angol szakszóval splitternek, T-tray-nek, vagy Bibnek is szoktak nevezni. (Mivel erre az elemre vonatkozóan egyértelm? magyar elnevezést nem igazán lehet találni, ezért a továbbiakban a splitter használatára kerül sor) Az aerodinamikai terhelésb?l adódó flexibilitást és az ebb?l adódó el?nyöket azonban a csapatok nem aknázhatják ki korlátlan módon, hiszen mint minden egyes technikai sportban, úgy a Formula-1-ben is szigorú technikai szabályzatban korlátozzák a versenyautók aerodinamikai kialakítását. Az F1-es versenyautók els? légterel? szárnyának flexibilitását érint? vizsgálati módszer már egy korábbi bejegyzésben ismertetésre került, így annak mintájára ezúttal a padlólemez rugalmasságának ellen?rzése kerül bemutatásra. 1 / 6
A padlólemez és a splitter ismertetése A Formula-1-es versenyautó padlólemeze voltaképpen nem más, mint az autó hordozóeleme, amelyre az összes többi jelent?s alkotóelem fel van építve. A különböz? szabályoknak való megfelelés mellett az autók padlólemezének megjelenése csapatonként többé-kevésbé megegyezik, de természetesen azért felfedezhet?ek különbségek is. Ez utóbbi tekintetben például a Red Bull Renault RB8-as konstrukciókat is meg lehet említeni, ahol a KERS m?ködtetéséhez alkalmazott kondenzátor-telepek is a padlólemezen kerültek elhelyezésre. Az F1-es autó legalacsonyabb pontjának számító padlólemezt referenciasíknak is nevezik, és a Nemzetközi Automobil Szövetség által összeállított és alkalmazott technikai szabályzatban lév? minden egyes függ?leges irányú méretet ehhez képest határoznak meg. A teljesség kedvéért azonban érdemes említést tenni arról is, hogy a versenyautó oldalsó részéhez viszonyítva van egy másik referenciafelület is, amely az el?z?leg említett síkhoz képest feljebb helyezkedik el. A Formula-1-et figyelemmel kísér?k számára minden bizonnyal nem ismeretlen, hogy az FIA a technikai szabályokban elvégzett, a versenyautók aerodinamikáját érint? módosításokkal az elérhet? leszorító er? nagyságát kívánták, illetve kívánják jelenleg is csökkenteni. Ehhez tartozik a 90-es években bevezetett azon módosítás is, melynek értelmében a mai nap is használatos padlólemezeknek csakis a középs? szakasza, vagyis a versenyautó hosszanti szimmetriatengelyét?l mért, nagyjából 150-150mm-es sáv lehessen legközelebb a pálya felületéhez, és ebb?l adódóan a padlólemez ezen területének két szélének magasabb kialakítást kell kapnia. Az FIA által alkalmazott elmélet szerint a versenyz?nek helyet biztosító pilótafülke alsó része egészen a padlólemezig, és annak végéig terjed. Éppen ezért minden egyes csapatnak úgy kell elkészíteni a padlólemez elüls? részét, hogy felülr?l nézve az megfeleljen a pilótafülke formájának, mindamellett, hogy a padlólemez ezen része mindössze csak egy tartókonzollal kapcsolódik a monocoque-hoz. Ezt a területet, vagyis a padlólemez el?renyúló részét amely felett tulajdonképpen egy üres terület kerül kialakításra nevezzük splitternek. A padlólemez elüls? részének jelent?s aerodinamikai szerepe van. Kialakításából adódóan ugyanis befolyásolható a padlólemez alá és fölé áramló leveg? aránya, és a splitter megfelel? peremezésével pedig fokozni lehet a padlólemez felett elhaladó légáramlatok által kifejtett nyomás nagyságát is. Mindamellett 2 / 6
tehát, hogy a splitter befolyásolja az oldaldoboz irányába a padlólemez felett elhaladó, és az oldaldoboz mentén az autó mögött kilép? leveg? mennyiségét, fontos szerepet játszik az autó elüls? részének viselkedésével kapcsolatban is. A splitter felett kialakuló pozitív nyomásviszonyok hatására ugyanis az autó elüls? része lefelé billen, vagyis a hasmagasság ezirányú kontrollálása révén kialakuló úgynevezett bólintás révén kedvez?bb aerodinamikai leszorító er?t lehet elérni. Az els? légterel? szárny magasabb pontra történ? építése miatt azonban kerülni kell annak az el?fordulását, hogy a splitter az aerodinamikai terhelés hatására túlzott mértékben megközelítse az aszfaltot, mert a nagyobb sebességet követ? intenzív fékezés esetén könnyedén el?fordulhat, hogy a splitter érinti a pálya felületét. Ennek következménye pedig az, hogy a padlólemez alatt lév? 300mm szélesés 10mm vastag rátét (high tech laminát, illetve falemez) kopni fog. A technikai szabályzatnak megfelel?en azonban a rátét lemezen furatokkal jelzett mér?pontoknál a verseny végén elvégzett tesztek során tapasztalt kopás mértéke nem haladhatja meg az 1mm-t. Formula-1-es versenyautó alatt lév? high tech laminát A A splitter flexibilitásának jelent?sége és mérése 3 / 6
A csapatoknak tehát meg kell találni azt az arany középutat, amelynek segítségével úgy képesek a splitterrel megfelel? mérték? leszorító er?t elállítani, hogy eközben ne kopjon túlzott mértékben az alatta lév? rátét lemez. Ennek leginkább kézenfekv? módja az lenne, ha a splitter rugalmasságát úgy alakítanák ki, hogy az a kell? pillanatban felfelé el tudjon hajolni. Ez azonban nem hajtható végre korlátlan módon, hiszen az FIA meglehet?sen sz?k határok közé szorítja a splitter megengedett flexibilitásának mértékét. De hogyan is ellen?rzik a padlólemez el?renyúló szakaszának rugalmasságát? Kezdetben a splitter belép? élénél a versenyautó szimmetriatengelyének vonalában alulról felfelé irányuló 100kg-os terhelést alkalmaztak, melynek hatására a splitter elhajlása nem haladhatta meg az 5mm-es határértéket. A 2007-es évben azonban az FIA tovább szigorította a splitter flexibilitásával szembeni elvárását, amikor a Ferrari egy olyan speciális, rugóer? ellenében m?köd? mechanizmust épített be a splitter és a monocoque közé, amelynek hatására a rugalmassági tesztek megfelel? eredménnyel zárultak ugyan, de a pályán történ? száguldás közben keletkez? nagyobb terhelés hatására viszont a splitter a megengedett 5mm-nél nagyobb elhajlást produkált. Az esetet követ?en a Nemzetközi Automobil Szövetség kett?s szigorítást vezetett be a Formula-1 technikai szabálykönyvében. Ennek megfelel?en egyrészt az el?z?leg említett 1000N-os terhelés helyett mára 2000N-os igénybevételt alkalmaznak a rugalmassági tesztek alkalmával, másfel?l pedig ezt nemcsak a fentiekben is említett középvonal mentén teszik meg, hanem úgynevezett offset terhelési vizsgálatot is végeznek. Ez pedig egészen pontosan azt jelenti, hogy szimmetriatengely mellett mindkét oldalt megvizsgálják a splitter rugalmasságát, vagyis a splitter teljes keresztmetszetére vonatkozóan kell érteni a maximálisan megengedett 5mm-es elhajlást. A splitter flexibilitásának vizsgálatát a Bahreini Nagydíjon készített, a Ferrari F2012-es konstrukciót bemutató fotón keresztül meg lehet figyelni. A padlólemez el?renyúló szakasza és a felette lév? monocoque között egy úgynevezett abszolút lineáris útmér? van beépítve a vizsgálat idejére. A splitter és az alatta lév? rátét lemez alatt pedig egy mérlegcella, valamint egy speciális tartókonzollal rögzített hidraulikus munkahenger található. 4 / 6
A Penny+Giles által gyártott SLS095 típusú útadó kimenetén a terhelés hatására következ? elhajlás mértékét?l függ?en folyamatosan a tényleges pozíciónak megfelel? adat jelenik meg. A mérés sajátosságaként említhet?, hogy a folyamat során nem szükséges az inkrementális mér?rendszereknél elengedhetetlen referenciapont rögzítése, amely tulajdonképpen kalibrálja az adott útmér?t, megkönnyítve ezzel a mérési eljárást. Az SLS095 lineáris potenciométeres abszolút útmér? egy olyan szenzor, amely a teszt során alkalmazott 2000N-os terhelés hatására el?idézett splitter elmozdulás következtében az elmozdulással arányos ellenállásértéket állít el?. Abban az esetben, ha a lineáris potenciométert szenzorként kezeljük, akkor legtöbb esetben nem egyszer? ellenállásként, hanem sokkal inkább feszültségosztóként szokás használni. A Formula-1-ben használatos lineáris abszolút útmér? az alábbi f? részekb?l tev?dik össze: Extrudált alumínium tokozat Ellenálláspálya, amelynek az anyaga általában egy hordozóra felvitt vastagréteg-vezet? m?anyag (vagy típustól függ?en kerámiahordozóra tekercselt ellenálláshuzal is lehet) Speciális fémötvözetb?l készített csúszka Rozsdamentes anyagból készített m?ködtet? tengely, amely nem más, mint egy tengelyirányú rúd A m?ködtet? tengely csapágyazása Elektromos csatlakozók A lineáris potenciométeres útmér?ben lév? ellenálláspálya gyakorlatilag nem más, mint egy flexibilis poliamid film hordozóra felvitt, elektromosan vezet?, és nem utolsó sorban a fémekhez képest jelent?s ellenállással rendelkez? anyag, amelyet a gyártást követ?en lézeres úton finomhangolnak. Az útmér? által meghatározott pálya mindkét végére szitanyomás segítségével fémesen vezet? anyagot visznek fel az ellenállásrétegre, ahol megtörténik a kivezet? csatlakozók rögzítése is. Az SLS095 lineáris abszolút útmér?ben alkalmazott vezet? m?anyagos (vastagréteg) ellenálláspályának köszönhet?en a mérés pontossága jobb, mivel a felbontást semmiféle szerkezeti tulajdonság nem korlátozza, és az anyag kopásállósága pedig hosszú élettartamot tesz lehet?vé. A Formula-1-ben a splitter flexibilitásának vizsgálatára rendszeresített SLS095-ös típusú lineáris abszolút útmér? kompakt kialakítása mellett maximális teljesítményre van tervezve. Az extrudált alumínium tokozat küls? átmér?je 9.5mm, és az általa elérhet? lökethossz 10 100mm közé tehet?. A mér?szenzor meglehet?sen kis méretéb?l adódóan az F1-en kívül kiválóan alkalmazható még a robottechnikában, orvosi m?szerekben és nem utolsó sorban az autó- és motorsport egyéb kategóriáiban is. A kevesebb, mint 0.01mm-es hiszterézissel rendelkez? útadó m?ködtet? elemének (dugattyú) maximális mozgási sebessége pedig 2.5m/s lehet. Visszatérve tehát a splitter rugalmasságának vizsgálatához, nézzük meg az Ferrari F2012-?n alkalmazott 5 / 6
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) A padlólemez flexibilitásának vizsgálata - 04-28-2012 megoldást. A fentiekben ismertetett SLS095-ös lineáris abszolút útmér? (kék szín? henger) a splitter és a felette lév? monocoque között kerül elhelyezésre, míg a splitter és az alatta lév? rátét lemez alatt pedig egy mérlegcella található. Egy speciális tartókonzolt rögzítenek az autó köré, amely egy hidraulikus úton m?ködtetett munkahengert tartalmaz. Ennek segítségével valósítható meg a flexibilitás ellen?rzéséhez el?írt 2000N-os er? el?állítása, amelynek aktuális értéke a mérlegcella és a hozzá kapcsolódó mér?-, illetve mérlegm?szer segítségével ellen?rizhet?, miközben a lineáris útadó kimenetén megjelen? mért paraméter segítségével ellen?rizhet? az elhajlás nagysága. A tartókonzol kialakításának köszönhet?en a munkahenger a versenyautó szimmetriatengelyére nézve mer?legesen elmozdítható, amelynek köszönhet?en egyrészt az autó tengelyvonalában, másrészt pedig annak mindkét szélén, az offset vizsgálati módszernek köszönhet?en a splitter teljes keresztmetszetére vonatkozóan ellen?rzésre kerül annak elhajlása, amely nem haladhatja meg a korábban is említett 5mm-es értéket. Az így összeállított konfiguráció, illetve vizsgálati módszer segítségével tehát az alkalmazott terhelés mértékéhez viszonyított elmozdulás nagysága állapítható meg, ami a splitter esetében annak függ?leges irányú elhajlását jelenti. Rating: 5.0/5 (1 vote cast) Rating: 0 (from 0 votes) PDF generated by Kalin's PDF Creation Station 6 / 6