F1-es technológia a tömegközlekedésben by Papp István - kedd, április 24, 2012 http://www.formula1tech.hu/f1-es-technologia-a-tomegkozlekedesben/ Napjainkban egyre inkább el?térbe kerülnek az olyan fogalmak, mint a környezettudatosság és az energiatakarékosság. Ezen témakörök azonban nemcsak a hétköznapi ember mindennapjaiba kezdenek egyre inkább beépülni, hiszen aki figyelemmel kíséri a Formula-1 eseményeit, és az FIA által évr?l-évre eszközölt technikai szabálymódosításait, észreveheti, hogy az ezirányú törekvések bizony már jelen vannak a száguldó cirkuszban is. A környezettudatosság és az üzemanyag-felhasználás optimalizálása érdekében került bevezetésre az F1-ben a Kinetikai Energia Visszanyer? Rendszer, amelynek feladata nem más, mint a versenyautó fékezése során keletkez? mozgási energia eltárolása, amelyet a megfelel? pillanatban a pilóta fel tud használni az autó sebességének, illetve teljesítményének növelésére. A Formula-1 számára azonban nemcsak az autósportot kedvel?k szórakoztatásának kielégítése az egyedüli küldetés, hiszen az itt sikeresen alkalmazott technológiák el?bb-utóbb valamilyen formában megjelennek a közutakon is. Ezúttal a Williams F1 ezirányú szerepvállalásáról lehet beszámolni, miután az általuk kifejlesztett és gyártott KERS rendszerek jelent?s szerepet kapnak a londoni tömegközlekedésben. Még miel?tt azonban sor kerülne az F1-es technológia legújabb térhódításának ismertetésére, nézzük meg, mit is jelent a Formula-1-ben alkalmazott hibrid hajtás. Alternatív hajtástechnológia az F1-ben A Formula-1 2009-es idénye jó néhány technikai szabálymódosítást hozott magával. A versenyautókon els?sorban a legszembet?n?bb változásokat az aerodinamikai elemekre vonatkozó reguláknak megfelel? új küls?, valamint a korábbi években már megszokottá vált barázdált futófelület? gumiabroncsokat 1 / 6
leváltó sima, vagy ahogyan a legtöbben ismerik, a slick abroncsok jelentették. A látványosabb futamok megrendezésének reményében eszközölt módosítások mellett azonban a szabályalkotók a költséghatékonyságra és a környezetbarát technológiákra is egyre nagyobb hangsúlyt fektettek, melynek úttör?jeként bevezetésre került a KERS, a Kinetikai Energia Visszanyer? Rendszer. Ez a négybet?s mozaikszóval illetett berendezés nem más, mint egy az F1-es versenyautókban alkalmazott segédeszköz, amellyel a fékezések alkalmával keletkezett energia egy részét amely a korábban használt megoldások révén h?vé alakult eltárolják, hogy végül a kell? pillanatban újra fel tudják azt használni az autó mozgatására. Az új rendszer bevezetését követ?en igen eltér? vélemények hangoztak el a KERS-et illet?en, hiszen voltak olyanok, akik veszélyesnek, vagy éppen túlzottan is primitívnek nevezték azt. Az új technológia F1-es alkalmazásának egyik oka, hogy a Formula-1-ben használt V8-as motorok az üzemanyag által biztosított energiamennyiségnek nagyjából csak az egyharmadát hasznosítják az autó mozgatására, és a fennmaradó rész pedig kipufogógáz, valamint h? formájában elvész. Az FIA a KERS-sel kapcsolatban mindössze csak annyit ír el?, hogy segítségével maximálisan 60kW teljesítményt, és egy kör megtétele alatt legfeljebb 400kJ energiát lehet biztosítani, amely nagyságrendileg 6.67 másodpernyi id?tartamra extra 80 lóer?t jelent. A KERS által nyert extra teljesítménytöbblet használatával kapcsolatban a pilóta dönthet, hogy az adott kör alatt mikor hasznosítja, miközben a még rendelkezésére álló teljesítményt százalékos formában egy kijelz? mutatja a számára. A 6.67 másodperces id?limitet a kormánykeréken lév? gomb megnyomásával természetesen a versenyz? nem tudja túllépni, hiszen a szabályzó elektronika ezt megakadályozza. A berendezés kialakításának technikai oldalát érint?en azonban nem rendelkezik a fáma, melynek hatására a mérnöki találékonyságnak köszönhet?en kétféle módszert alkottak meg: a versenyautó fékezésénél felszabaduló energiát egy lendkerekes rendszerben mozgási energiaként, egy másik elv alapján összeállított egységgel pedig elektromos energia formájában lehet eltárolni. A tökéletes szisztéma kidolgozása azonban nem bizonyult olyan könny?nek, hiszen az el?bbi rendszer egyszer? kialakítása 2 / 6
ellenére csak rövid ideig képes feladatát ellátni, míg az elektromos változatnál az akkumulátorok jelentik a legnagyobb nehézséget. A hibrid megoldások alkalmazása már nem ismeretlen az autóipar számára. Jóllehet ugyan, hogy a Formula-1-es autók hibrid eszközeként használandó KERS ezeknél jóval egyszer?bb, hiszen a csapatok keze meg van kötve az alkalmazandó egységes elektronikai rendszer miatt. Ennek ellenére viszont egyes komponensei, mint például az akkumulátor és a generátor szinte biztosra vehet?, hogy a közúti hibridekben alkalmazott megoldásoknál sokkal fejlettebbek lesznek. Mint ismeretes, a Formula-1-es autók minden egyes alkotóelemét igyekeznek a legkisebb súlyban és méretben elkészíteni úgy, hogy ez természetesen ne rontsa a teljesítmény- és a megbízhatósági mutatókat. Ez a KERS esetében sincs másként. A sport technikai kódexe el?írja, hogy az egységet a SECU-nak (Szabványos Motorvezérl? Rendszer) kell vezérelnie. De akad itt egy kis probléma. Az F1-es versenyautóknál a féker?elosztás nagyobb százalékban az els? kerekekre irányul, tehát a legtöbb mozgási energiához is ott lehetne hozzájutni. Mivel azonban az összkerekes hajtás nem megengedett ebben a kategóriában, ezért az eltárolt energiát csakis a hátsó futóm?veknél lehet újrahasznosítani. A KERS tehát egyértelm? segítséget jelent az el?zések alkalmával, de ez az el?ny az általa képviselt plusz súly és az akár rosszabb ballaszthatás miatt könnyen kompenzálódhat. A versenyautók megépítése során figyelembe kell venni a KERS súlyát, hiszen az autó megfelel? súlypontja kritikus annak menetteljesítményének tekintetében. Az utcai helyszíneken lebonyolított futamok esetében például a csapatok általában rövidebb tengelytávot részesítenek el?nyben, ami a KERS elhelyezését és a szükséges ballasztok alkalmazásának módját tekintve további tervez?i kihívásokat jelent a mérnökök számára. A Williams F1 KERS rendszere a londoni utcákon Az üzemanyag-takarékosság és az ezzel együtt járó károsanyag-kibocsátás csökkentésének érdekében a londoni Go-Ahead irányítása alá tartozó, buszjáratokat koordináló tömegközlekedési vállalat jó néhány járm?ve hibrid hajtástechnológiát kap, illetve kapott már, amelyben a Williams F1 leányvállalatának is nevezhet? Williams Hybrid Power által kifejlesztett KERS rendszer jelent?s szerepet kapott. Az oxfordshire-i központtal rendelkez? alakulat által készített szénszálas kompozit anyag felhasználásával legyártott lendkerekes rendszer segítségével az autóbuszok üzemanyag-felhasználását akár 30%-kal is lehet csökkenteni, amely már önmagában véve is figyelemre méltó számadatnak mondható. A Go-Ahead által kiadott közlemény szerint a vállalat hosszútávú tervei között szerepel, ha a Williams F1 hibrid hajtása megfelel? hatékonysággal lesz alkalmazható a közutakon, akkor nem kizárt, hogy a teljes, közel 4.000db autóbuszt számláló járm?flotta minden egyes tagja megkapja majd az F1-es technológiát. A Williams Hybrid Power által készített lendkerekes rendszer az elmúlt években jelent?s fejl?désen ment keresztül. Az autóbuszokba szánt példányok jelenlegi változatai jóval kisebb súllyal rendelkeznek (kb. 50kg) el?deiknél, míg a kisebb súlyérték mellett is sikerül teljesíteni a közel 40.000-es percenkénti fordulatszámot is. A lendkerekes elven m?köd? KERS alkalmazásának további el?nyeként említhet?, hogy ezen hajtási rendszerek beépítése nem igényel különösebb bánásmódot, vagyis az autóbuszok szervizelésével foglalkozó társaság mindennem? gond nélkül el tudja végezni az egyes munkafolyamatokat. 3 / 6
Ezzel szemben viszont az elektronikus elven m?köd? hibrid hajtási rendszerek esetében alkalmazandó speciális akkumulátorok beépítése más irányú szakértelmet igényel, és ezen energiatároló cellákat már a gyártás során installálni kell. Látható tehát, hogy a Formula-1-ben alkalmazott Kinetikai Energia Visszanyer? Rendszer, illetve az általa képviselt technológia nemcsak a versenypályákon, hanem azon kívül is egyre nagyobb teret hódít. A civil szférát érint? változások ismertetését követ?en azonban kanyarodjunk vissza ismét az F1-hez. Természetesen nem lehet el?re tudni mit hoz majd a jöv?, de a Nemzetközi Automobil Szövetség a hibrid technológiát több lépcs?ben kívánja implementálni az F1-be, amelyet az FIA által összeállított 2014-es technikai szabálykönyv is h?en igazol. Merre is tart a KERS a Formula-1-ben? Ahogyan az a korábbiakban is említésre került, a Formula-1 számára 2009-ben megismertetett Kinetikai Energia Visszanyer? Rendszer jelenleg 60kW teljesítménytöbbletet képes produkálni, körönként 400kJ extra energia felhasználása mellett. A 2014-es évre elfogadott szabálymódosításnak megfelel?en az új motorok esetében mindez úgy módosul, hogy az immáron ERS-nek (Energia Visszanyer? Rendszer) nevezett hibrid hajtás teljesítményét megduplázták 120kW-ra (ami 160LE többletet jelent), de ami még ennél is drasztikusabb változás, hogy körönként 4MJ energia felhasználására lesz majd lehet?sége a versenyz?knek. Egy kör teljesítése során az MGUK (Kinetikai Motor Generátor Egység) által biztosított energia mennyisége nem haladhatja meg a 2MJ-os limitet, míg az ES (Energiatároló) maximum 4MJ-t adhat az MGUK számára körönként. Az ES által leadott legkisebb és legnagyobb extra energia értéke közötti különbség sem haladhatja meg a 4MJ-os szintet. Az ERS által visszanyerhet? energiát küls? forrásból nem lehet biztosítani, csakis az autóban elhelyezett MGUK és/vagy az MGUH ( Izzító Motor Generátor Egység) által. Az MGUK által visszatáplált energia leadása mechanikai összeköttetések révén valósul meg a versenyautó hajtásláncán keresztül, megfelel? áttételi arányok alkalmazása révén. 4 / 6
A kipufogórendszer nyomásszabályzó rendszerével és az ERS-sel megfelel? áttételi aránnyal mechanikai kapcsolatban álló MGUH m?ködtetéséhez sem lehet küls? forrást alkalmazni. Az ERS-nek a tengelykapcsoló el?tt a hátsó kerék hajtásláncához kell csatlakoznia. Minden egyes versenyautóban lennie kell egy jelz?fénynek, amely az ERS üzemállapotát mutatja a pilóta számára: A teljes versenyhétvége alatt üzemelnie kell, még abban az esetben is, ha a hidraulikai rendszer, a pneumatikus rendszer, vagy akár az elektromos rendszer valamilyen okból kifolyólag meghibásodik Csakis abban az esetben világíthat zöld színnel, ha a rendszer ki van kapcsolva és a villamos berendezések megfelel?en m?ködnek A motor leállítását követ?en legalább 15 percig biztosítani kell az energiaellátást A nagyfeszültségre utaló szimbólum elhelyezése kötelez? Az energiatárolásra szolgáló ES rendszer súlya (a rögzít? elemekkel, az akkumulátorcellákkal, az elektromos csatlakozókkal, stb együtt) nem lehet kevesebb 20kg-nál, de nem haladhatja meg a 25kg-os fels? határértéket. A technika fejl?dése tehát megállíthatatlan a Formula-1-ben, amelynek az ellenkez?je igencsak szokatlan lenne az autóversenyzés elit kategóriájának is nevezett ízig-vérig technikai sportban. Legyen az a fejl?dés a technikai szabályzat által kötelez?en el?írt, vagy az autók hatékonyságának és teljesítményének szüntelen javításán fáradozó mérnökök munkájának eredménye, ez teszi igazán érdekessé és izgalmassá a Formula-1-es futamokat. Rating: 5.0/5 (1 vote cast) 5 / 6
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) F1-es technológia a tömegközlekedésben - 04-24-2012 Rating: 0 (from 0 votes) PDF generated by Kalin's PDF Creation Station 6 / 6