A tengelytáv szerepe a Formula-1-es autóknál by Papp István - vasárnap, augusztus 21, 2011 http://www.formula1tech.hu/a-tengelytav-szerepe-a-formula-1-es-autoknal/ Miután elolvastam Ross Brawn legutóbbi nyilatkozatainak egyikét, amelyben a W02-es autójuk tengelytávjával kapcsolatos problémákról tett említést, úgy döntöttem, megosztom az ezzel kapcsolatos gondolataimat a Formula1Tech Blog Kedves Olvasóival. Alapvet? tervezési hiba A Mercedes GP alakulat által megépített W02-es konstrukció nem igazán váltotta be az el?zetes reményeket. Az idei versenyautó építése során a német alakulat egy úgynevezett alapverzióval kezdte meg a szezon el?tti teszteléseket, és a próbák el?rehaladtával megszerzett tapasztalatok tükrében végeztek kisebb-nagyobb módosításokat, illetve a felkészülés-sorozatot követ?en hozták ki a jelent?sebb fejlesztéseiket. Mindamellett, hogy a 2011-es világbajnoki sorozat vége el?tt nyolc versennyel a Mercedes GP a konstrukt?rök között a negyedik helyen áll, a csapat bevallása szerint az alapoknál elrontották a W02-es tervezését, ami viszont arra ösztönzi?ket, hogy a 2012-es négykerek? megépítése során mer?ben más koncepció szerint összeállított fejlesztési ütem szerint végezzék el az egyes feladatokat. De hogy mi is jelen esetben az alapvet? technikai hiba a Mercedesnél? A csapat szakembere, Ross Brawn az elmúlt napokban elárulta, hogy a szükségesnél kisebbre építették a W02-es autó tengelytávját, amely a mai napig is megnehezíti a dolgukat. A rövidebb tengelytáv révén ugyanis rendkívül nehéz megtalálni az autó megfelel? egyensúlyi állapotát. Ezt leginkább az id?mér?kön és a versenyeken alkalmazott beállítások közötti különbségek révén lehet a legszemléletesebb módon érzékeltetni. A rövidebb tengelytáv miatt a magasabbra került üzemanyagtartály, illetve az abban lév? üzemanyag mennyisége jelent?s mértékben befolyásolja a versenyautó egyensúlyi helyzetét. Ha a tartály teljesen meg van töltve, akkor az autó súlypontja magasabbra kerül, és ahogyan a körök megtétele közben folyamatosan csökken a tankban lév? hajtóanyag mennyisége, természetesen az autó súlypontja is változik. Az igaz, hogy ez a jelenség minden egyes autó esetében elmondható legalábbis az üzemanyagfogyás tekintetében -, de az eltér? tervezési- és m?szaki megoldások révén annak hatása már teljesen más lehet. A W02-es virtuális átépítése Formula1Tech Blog módra A következ?kben egy kicsit eljátszanék annak a gondolatával, hogy a megnövelt tengelytáv milyen hatást 1 / 6
váltana ki a Mercedes GP W02-es autó esetében. A német csapat által használt jelenlegi konstrukció tengelytávjának nagyjából 50mm-rel történ? megnövelése esetén el?bbre kerülne az els? légterel? szárny. A nagyobb tengelytávval elérhet? súlyponti javuláshoz talán érdemes lenne változtatni az els? kerékfelfüggesztés leng?karjainak beépítési szögén is, amely további pozitív hatást jelenthetne az alulkormányozottság csökkentése terén. A jobb súlyeloszlásnak köszönhet?en tovább lehetne csökkenteni az els? kerekekre ható terhelések nagyságát is amely egyben az alulkormányozottság kiváltó oka is lehet -, és ezzel együtt kiküszöbölhet?vé válna adott esetben a hátsó kerekeknél jelentkez? elégtelen tapadás is. A nagyobb tengelytáv biztosításához az el?z?leg említett elemeken elvégzett módosítások mellett a padlólemez orrkúp alatti részénél hosszabb építés? fordítólemez beépítése is elérhet? lenne, amely javíthatna a padlólemez alá, és a homloklemezek, valamint a h?t?nyílások felé áramló leveg? arányán is. Az esetlegesen megnövelt méret? fordítólemez alkalmazásával a mérnökök nagyobb szabadságfokhoz jutnának abból a szempontból, hogy a versenyautó megfelel? súlyeloszlásának biztosításához a légterel? idom négyszögletes részébe megfelel? ballaszt súlyokat helyezhetnek el (hasonló módon, mint például az els? légterel? szárnyak középs?, semleges szakaszának esetében is). A csapatoknak a versenyautók beállításánál az a legf?bb célja, hogy az id?mér?n alkalmazott megoldások teljes, vagy majdnem teljes mértékben alkalmazhatóak legyenek versenykörülmények között is. Ehhez viszont elengedhetetlen az autó megfelel? súlypontja, amelyet a Mercedes által bevallott kis tengelytáv alkalmazása mellett aligha lehet maradéktalanul kivitelezni. F? az óvatosság! A tengelytávval, csakúgy, mint a Formula-1-es versenyautó összes többi beállításaival nem lehet ész nélkül játszani. Na jó, lehet, de akkor annak nagy valószín?séggel nem lesznek pozitív eredményei. Természetesen az F1-es betonszaggatókat tervez? mérnökök sokkal jobban tisztában vannak nálam azzal, hogy autó tengelytávját mikor kell nagyobbra, és mikor kell kisebbre készíteni. Oly sok említés esett már arról a bizonyos tengelytávról, és még csak meghatározásra sem került sor, hogy mit is jelent valójában a versenyautó ezen paramétere. Bizonyára megbocsátanak azok, akik ezzel tisztában vannak, de úgy érzem, hogy a következ? mondat nélkül nem lenne annyira teljes ez a bejegyzés. Tengelytáv: Az autó els?- és hátsó kerekei által meghatározott tengelyvonalak között mérhet? távolság. 2 / 6
A definíció tehát rendkívül egyszer?, ami viszont annak gyakorlati alkalmazását tekintve elmondható, már korántsem olyan triviális. A tengelytávval kapcsolatban elvégzett legkisebb változtatás is jelent?s mértékben befolyásolhatja a versenyautó által elérhet? teljesítményt, és menetdinamikát. Ha például megváltoztatjuk a kerékfelfüggeszt? karok összeállításának módját, vagy például a motor és a sebességváltó közötti távolságot megnöveljük, annak kétségtelenül hatásai lennének az autó viselkedésére. A hosszabb tengelytávval rendelkez? versenyautó sokkal inkább a pálya egyenes szakaszaiban és a hosszan elnyújtott, nagy sebesség elérését lehet?vé tev? kanyarokban fejti ki pozitív hatását. Ezzel szemben viszont a kisebb tengelytávval rendelkez? konstrukció jobb vezethet?séggel bír, vagyis a pilóta számára sokkal jobban kezelhet? bizonyos szituációkban. A rövidebb tengelytáv alkalmazásával elérhet? továbbá, hogy az olyan versenypályák esetében, ahol a kanyarok kialakítása miatt gyors irányváltoztatásokra van szükség, az autó stabilitása mellett gyorsabb sebességet lehet elérni, és aerodinamikai szempontból is kevesebb problémával kell szembesülni. Azt hiszem mindezek is egyértelm?en mutatják, hogy mennyire nem egyszer? eldönteni, hogy melyik megoldást célszer? alkalmazni. Technikai sportról lévén szó pontosan ez adja meg a varázsát a m?szaki szakembernek, hogy meg kell találni azt a fajta kompromisszumos megoldást, ahol valaminek a rovására engedni kell, hogy végül más tekintetben pedig nyerni lehessen egy kis pluszt. De megtalálni azt a kis pluszt, az az igazán varázslatos mindebben. Kötelez? súlyeloszlás 3 / 6
Ahogyan az korábban is említésre került, a megfelel? tengelytáv alkalmazása rendkívül fontos a versenyautó jó súlypontja szempontjából. A Formula-1 technikai szabályzata azonban ezen a területen sem könnyíti meg túlzottan a mérnökök dolgát, hiszen a regulák pontosan meghatározzák, hogy miként kell az autó els?- és hátsó tengelye között elosztani a súlyösszetételt. Ennek megfelel?en tehát az autók els? kerekeinél 45.5 46.7%, míg a hátsó kerekek esetében pedig 53.3 54.5% között kell lennie a súlyeloszlás arányának. A Nemzetközi Automobil Szövetség azonban további pontosításként rögzítette a szabályzatban, hogy a versenyautó els? tengelyére legalább 291kg, ezzel szemben viszont a hátsó tengelyre vonatkoztatva pedig legalább 342kg súlyterhelésnek kell teljesülnie. Az el?írások azonban hagynak némi szabadságfokot a mérnökök számára a súlypont változtatásával kapcsolatban. Ehhez ún. ballaszt súlyokat szokás alkalmazni, amelyek titán, karbon, vagy éppen volfrámacél felhasználásával készülnek. Egy Formula-1-es versenyautó motorja nagyjából 90kg-ot képvisel, a monocoque 50kg-ot, a sebességváltó 40kg-ot, a hátsó légterel? szárny az összes felépítménnyel együtt nagyjából 11kg-ot, míg a mai modern F1-es kuplungszerkezet hozzávet?legesen 0.9kg-ot nyom. A versenyautó minden egyes alkatrészével és a megfelel? súlypont kialakításához szükséges további ballaszt súlyokkal, valamint a pilótával együtt a 2011-es technikai szabályoknak megfelel?en az autó minimális súlyának 640kg-nak kell lennie. Abban az esetben például, ha az adott versenypályán az autó túlkormányozottan viselkedik, vagyis a kanyarodás során annak hátsó traktusa a kanyar küls? íve felé próbál kitörni, akkor a ballaszt súlyt az autó hátsó része felé eltolva érdemes elhelyezni. Ebben az esetben ugyanis javítható a versenyautó hátsó részének tapadása. Ebb?l adódóan pedig, ha az autó alulkormányozottnak bizonyul, vagyis a kanyar teljesítése során a kormánykerék elfordítása mellett is a kanyar küls? íve felé tolja az autó orrát, akkor az el?z?leg említett ballaszt lapokat sokkal inkább az orr irányába, vagy akár az els? légterel? szárny középs?, 500mm hosszú semleges szakaszában kell elhelyezni. Ez utóbbi esetben tehát az autó elüls? részének lehet nagyobb tapadást kölcsönözni, melynek segítségével nagyobb tempó esetén is könnyebben az ideális versenyvonalon lehet tartani az autót a kanyarodás során. 4 / 6
A helyzet tovább bonyolódik A német csapatnál azonban nem olyan egyszer? a helyzet, ahogyan azt Ross Brawn is beismerte. A szakember elmondása szerint ugyanis a W02-es autó aerodinamikai karakterisztikája sem éppen olyan, mint amilyet el?zetesen szerettek volna. Ebben pedig az autó hasmagasságával kapcsolatos alapvet? problémát látja megoldandónak, amit a 2010-es szezonban használt kipufogórendszer nyújtotta lehet?ségekhez igazítottak els?dlegesen. A hasmagasságnak rendkívül fontos szerepe van a versenyautóra ható leszorító er? nagyságát illet?en. A fentiekben említett alulkormányozottság jelenségét, és ezzel együtt az els? légterel? szárny aerodinamikai el?nyeit az autó kerékfelfüggesztésének 3:1 arányú beállításaival is el lehet érni, mint azt a Red Bull Racing alakulat is alkalmazza. Ez egészen pontosan azt jelenti, hogy míg az els? felfüggesztés lengéscsillapító elemeinek úthossza 10mm-t változik, azalatt a hátsók 30mm-t mozdulnak. És ez az a tényez?, amelynek az utólagos biztosítása már nem olyan egyszer? egy már megtervezett és megépített versenyautó esetében. Az el?z?leg említett Red Bull Racing által megépített RB7-es konstrukció esetében például a hasmagasság az autó elüls? részében 25mm körüli, míg a hátsó magasság tekintetében pedig 75mm-t alkalmaznak. Érdekességképpen megemlíteném a McLaren Mercedes által alkalmazott megoldást is, miszerint a wokingiaknál is nagyjából 25mm-es az MP4-26-os elüls? hasmagassága, de az energiaitalosokkal ellentétben az ezüstnyilak hátsó részében már csak 50mm-t lehet mérni a referenciasík és a pálya aszfaltja között. Ez utóbbi pedig azt jelenti, hogy a két csapat által használt megoldás különbségéb?l ered? 25mm-es eltérés miatt a McLaren a 2:1 arányt alkalmazza az MP4-26-os autók kerékfelfüggesztéseinél. Nos, a probléma tehát ismert, és azt hiszem ez már felér egy fél sikerrel. Természetesen ez nem azt jelenti, hogy más tekintetben nem lesz szükség a W02-es módosítására, s?t! A tengelytáv növelése miatt nagyon is sok mindent meg kell majd változtatni, így a Mercedes technikai gárdája egyáltalán nem fog unatkozni az elkövetkez? hónapokban sem. Rating: 5.0/5 (3 votes cast) 5 / 6
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) A tengelytáv szerepe a Formula-1-es autóknál - 08-21-2011 Rating: 0 (from 0 votes) PDF generated by Kalin's PDF Creation Station 6 / 6