В сегодняшнем обзоре мы познакомимся с еще одной важной составляющей конструкции формульной машины – колесами. Они же, к слову, и главное слагаемое победы.
Высокие…
То, что колеса болидов «королевы автоспорта» являются такой же вершиной технического совершенства, как их двигатели или кузова-монококи, – понятно всем. Но, с другой стороны, многие ли знают, что диаметр колесных дисков машин Формулы такой же, как у самых обычных… «Жигулей»?!
Да-да, на болидах Формулы-1 стоят малюсенькие по меркам современного автоспорта 13-дюймовые колеса! При этом еще и шины там используются до неприличного старомодные – с очень высоким профилем. А, между тем, в стоящих значительно ниже в автоспортивной «табели о рангах» кольцевых чемпионатах и ралли, как мы знаем, применяется как раз комбинация огромных дисков и узкой резины. Именно подобные «катки» уже давно ассоциируются с серьезным автоспортом.
Так в чем же дело? Чтобы раскрыть «тайну», нам придется вернуться лет на 30 назад – в 1980-е годы. Тогда-то как раз команды Формулы-1 активно экспериментировали с большими колесами. Однако склонное к постоянным ограничениям руководство FIA решило пресечь подобное «творчество», прописав в техническом регламенте жесткие требования к размерности дисков. А позже, когда федерация решила пойти на послабление в данном вопросе, уже сами команды не захотели что-либо менять.
Почему, удивитесь вы? Да потому что это потребовало бы пересмотра едва ли не всей конструкции машины! Ведь, помимо недостатков, у 13-дюймовых колес на высоких покрышках есть и масса преимуществ. Главное из них – это то, что при такой высокой боковине почти 50% амортизации болида приходится непосредственно на шины. А это делает геометрию подвески не настолько важной, как было бы в случае с жесткой низкопрофильной резиной.
…и низкие
С другой стороны, больший диаметр колес упростил бы задачу размещения тормозных механизмов: появилась бы возможность использовать тормоза увеличенного размера и с большим ресурсом.
Кроме того, большие «катки» значительно облегчили бы инженерам задачу размещения в них колесных ступиц. Наконец, это положительно бы повлияло на эксплуатацию самих шин и эффективность их прогрева.
Так, в частности, прогрев каркаса покрышки в основном достигается за счет деформации шины, которая возникает, во-первых, вследствие движения колеса по трассе, когда нижняя часть шины образует так называемое пятно контакта, а во-вторых, из-за изгиба боковин шины при прохождении поворотов. Если бы шины были низкопрофильными, они деформировались и нагревались намного меньше, что потребовало бы совершенно иной состав резины.
Наконец, низкопрофильные шины менее требовательны к давлению. Это объясняется двумя факторами: во-первых, более жесткий каркас в меньшей степени нуждается в поддержке воздухом, а во-вторых, сам объем воздуха здесь меньше, с изменением температуры давление колеблется не столь значительно. Таким образом, низкопрофильные шины было бы проще использовать: в отличие от нынешних с высоким профилем, узким не нужен принудительный прогрев.
Специальные подшипники
Кстати, FIA четко регламентирует и материал для колесных дисков. Сейчас их делают из магниевого сплава, обеспечивающего достаточную жесткость при высоких температурах. Команды предпочли бы использовать карбоновое волокно с целью снизить неподрессоренную массу, повысить жесткость и уменьшить инерцию, однако правила не позволяют им сделать это.
В общем, ситуация с формульными колесами весьма типичная: где-то находишь, а где-то, наоборот, теряешь… То же самое относится и к колесным ступицам.
Почему для крепления колес болидов «королевы автоспорта» используется только одна гайка, объяснять не нужно. Но как при этом удается добиться такого надежного соединения? Давайте попробуем разобраться.
Ступица формульной машины состоит из оси и подшипников, вставленных в специальный корпус. Правилами предписано, чтобы корпус был выполнен из относительно распространенных сплавов алюминия, способных сохранять прочность и жесткость в условиях высоких температур. В предыдущие годы в конструкции корпусов ступиц использовались сначала магниевые сплавы (они обладали далеко не лучшей жесткостью), затем сталь, а еще позже обработанный титан, дорогущие литиево-алюминиевые и прочие изощренные сплавы. Однако, чтобы сделать Формулу-1 доступной для не очень богатых команд, FIA в конечном итоге обязала всех использовать «демократичный» алюминий.
В связке «подшипники – ось» вращается сама ось, выполненная из титана или высокопрочной легированной стали. На оси закреплен шлицевый конус, к которому крепится карбоновый тормозной диск. Через этот конус тормозное усилие передается на ось. На конце оси есть специальная резьба, на которую накручивается колесная гайка. Привод колес осуществляется через специальные штифты, которые могут быть прикреплены либо к оси и входить в специальные отверстия в колесе, либо наоборот – самому колесу и входить в отверстия в оси.
Часто интересуются: а колесные подшипники, которые используются в Формуле-1, такие же, как на обычных машинах? Нет! Подшипники «гражданских» авто должны соответствовать параметрам массовых моделей осей и втулок. Также от них требуется довольно большой ресурс, их стоимость должна быть умеренной.
В машинах же Формулы-1 применяются подшипники большего диаметра с целью придания всей конструкции максимальной жесткости. Трение при этом должно быть минимальным. Для этих целей вместо стальных шариков в подшипнике используются керамические. Шарики разделены специальными проставками, установленными таким образом, чтобы подшипники имели достаточную предварительную нагрузку, но не демонстрировали люфт при высоких температурах.
К слову, каждый формульный подшипник стоит порядка 1 300 фунтов стерлингов! А на машине их 8…
Пит-стопы и аэродинамика
Несмотря на кажущуюся простоту, система крепления колеса болида Формулы-1 очень изощренная. Когда на пит-стоп отводится немногим более 2 с, колесо должно сразу садиться на ось, а колесная гайка – закручиваться с первого раза. В числе последних тенденций – крепить гайку сразу к колесу, поскольку в таком случае больше вероятность правильной установки и меньше риск срыва резьбы.
Современные колесные гайки имеют не 6-гранную, а зубчатую форму: при закреплении эти зубцы вставляются в специальные пазы гайковерта.
Наконец, в системе крепления колеса предусмотрены специальные устройства, препятствующие соскальзыванию его с оси в случае потери гайки. Правда, практика показывает, что они, увы, не всегда работают как надо…
Ну и напоследок надо обязательно упомянуть о таком важном аспекте, как аэродинамика колеса. Да, особенно здесь не разгуляешься, однако в резерве у конструкторов есть немало эффективных способов управления воздушными потоками вокруг «катков».
В частности, поперечные рычаги, тяги и толкатели расположены таким образом, чтобы у инженеров была возможность разместить все те многочисленные открылки, которые мы часто видим на воздуховодах тормозов.
Поток внутри колеса тоже важен, поскольку от него зависит не только охлаждение механизмов, но и перераспределение тепла. Иногда требуется использовать горячий воздух, идущий от тормозов, для нагрева колесных дисков и, как следствие, шин. Если резина, наоборот, перегревается, к дискам может быть подан поток холодного воздуха.
Несколько лет назад, до вступления в силу соответствующего запрета, все машины оснащались фиксированными колпаками на ступицы, что позволяло воздуху выходить из колеса в оптимальном месте. Сейчас подобные технологии снова актуальны: над этим, в частности, работают команды Red Bull Racing и Williams.
Рубрику подготовил Василий Пархомчук
Источник: http://bestcar.com.ua
добавлено: 25.07.2013
