Формула-1 - спорт передовых технологий, многие из которых впервые появляются именно здесь, оттачиваются и доводятся до совершенства, чтобы потом найти свое применение в массовом автопроме.
Одним из очень важных моментов любой гонки в Формуле-1 являются питстопы - обязательная процедура для любого гонщика по замене шин во время гонки. Таковы правила - хотя бы один раз гонщик должен заехать в боксы для замены шин. Эта процедура занимает дополнительное время, т.к. нужно тратить время для заезда на питлейн, движение по нему (скорость ограничена до 100, 80, а на некоторых треках и 60 км/час) и на саму замену колес.
Естественно, когда на трассе ты борешься за доли секунды, потеря времени во время пит-стопа может оказаться катастрофической в плане результатов гонки, особенно когда ты борешься за лидерство. Поэтому пит-стопы в Формуле-1 научились проводить за считанные секунды в буквальном смысле слова.
Не знаю, дойдет ли технология замены колес за три секунды до обычных шиномонтажей, но как это делается в Формуле-1, предлагаю посмотреть ниже
2. Сначала о колесах.
Используются 3 вида шин: слики для сухой трассы, микст («промежуточная резина») для слегка влажной и дождевая для мокрой. Дождь является скорее исключением для Формулы-1, поэтому чаще всего используются шины для сухой трассы.
Резину в Формуле-1 поставляет поставщик, с которым FOM подписала контракт.
Последние несколько лет это известная компания Pirelli.
На каждый этап для каждого гонщика привозится ограниченное количество комплектов резины дух составов (всего существует четыре состава сликов - жестки, средние, мягкие и супермягкие).
Шины непосредственно перед тем, как ставить на машины, хранятся в специальных чехлах, где их прогревают для нужной температуры.
Из-за очень высоких скоростей на трассе, быстрый прогрев шин имеет решающее знаычение, т.к. на холодных шинах значительно ухудшается сцепление с трассой, а следовательно, возрастает уровень опасности для гонщика и падает время прохождения круга погтрассе
3. Каждай команда сама маркирует свои шины, исходя из того, где и как она планирует использовать каждый комплект
4. Это формульные гайковерты.
Именно этим инструментом можно снять колесо за 0,8 секунд и прикрутить за те же 0,8 секунды
5. А вот так, собственно, происходит сам пит-стоп.
Для того, чтобы поменять в гонке четыре колеса примерно за три секунды, задействует 20 человек.
6. Машина в прямом смысле залетает на точку замены колес.
Здесь важно мастерство гонщика, чтобы точно остановиться в нужной точке, где механики уже наготове и ждут, чтобы вчепиться гайковертами в его колеса, а также четкие дейтвия механиков с домкратами, которые должны моментально поднять машину
7. Доля секунды - все бросаются к колесам.
В унисон звучат четыре кайковерта. Колесо убирает специальный человек, тут. же другой приставляет новое колесо.
Снова гайковерты
8. Осталось вытащить домкраты и отправить машину в гонку.
На все про все 2,5-3 секунды
Рекордом является время 1,923 секунды, устновленное командой Rad Bull при замене колес на машине Марка Веббера на Гран-При США в 2013 году
9. Но для того, чтобы так быстро и слажено заменить колеса во время гонки, команды чуть ли не ежедневно проводят рутинные тренировки
10. Иногда по часу, иногда по два..
Они просто снимают и ставят колеса, снимают и ставят.
11. Во время формульного уикенда в Сочи я наблюдал за одной из тренировок, которые проводила команда Lotus
12. Сбоку процесс выглядит несколько иначе, чем сверху.
Кажется, что много суеты и механики мешают друг другу.
Снимаем старое колесо
13. На самом деле, это не так. Все четко
Механик убирает снятое колесо
14. Ставим новое колесо
15. Все!
16. Во как это выглядит на видео
И вид сзади
17. Главный механик ведет тайминг.
Он не очень доволен. Придется снова повторять тренировку
18. Машину снова на домкраты, и снова вой гайковертов....
И так еще очнь много попыток.
А все ради выигрыша доли секунды в гонке...
За возможность побывать на первом в России этапе Формулы огромное спасибо спонсору команды Scuderia Ferrari компании
В формуле 1 нету мелких действий или дел. Когда дело пойдет к победе на трассе, команда выложит все возможные силы и вложит невероятное количество денег.
Этот год из-за последние 18, станет самым феноменальным, так как в этот год машины не будут дозаправляться топливом. То есть в бак будут заливать не как раньше, а ровно столько сколько машине понадобится что бы доехать до финиша.
В этом году единственным поводом что бы заехать к механикам будет не что иное как смена шин, так как шины в формуле 1 имеют очень быстрый износ. Когда гонщик заезжает к механикам он теряет время, так как его соперники не будут ждать пока он сменит шины. Поэтому механики работают на максимально возможной скорости.
Что такое замена колес на формуле 1
Где-то около 15 лет назад вся работа механиков занимала не больше 15 секунд. Из них 7-9 секунд было нужно что бы машины остановилась. Рекордным временем для механиков считалось 6 секунд. Если же пилот заходил на дозаправку, то механики могли особо не торопится, так как дозаправка длительный процесс.
В этом сезона зрителей формулы ждет действительно захватывающие остановки. Одной команде удалось сменить шины менее чем за 2 секунды. Это довольно-таки сложно! так как сильно изнуряет.
Что же понадобится что смены колес за 2 секунды?
Самое важное это изменить технологию крепления колес . В обычной жизни автомобильные колеса крепят к оси примерно с 4-6 гайками, что бы колесо крепче держалось. В то время как формула использует на 1 колесо – 1 гайку. Если вам в каком-либо сервисе скажут, что для крепления им необходимо использовать все 16 гаек, иначе колеса по отпадают, можете им смело рассказать формуле, где к каждому колесу крепится всего 1 гайка.
Для снятия этой единственной гайки используют гайковерт, а не как мы привыкли гаечным ключом. Но это далеко не все. Можем представить, что с технологической точки зрения все идеально, а как насчет людей?
Если бы один человек делал всю эту работу в формуле, то это бы занимало большое количество времени.
Даже если 1 человек на 1 колесо – это все равно не даст результата 2 секунд. НА самом деле на турнирах формулы возле каждого колеса стоит 3 человека и каждый из них отвечает за свое. Первый выкручивает гайку, второй забирает колесо, а третий в это время уже стоит и держит новое колесо.
Получается, что к технике нужно научить наших механиков все это делать за 2 секунды!
Нужно в первую очередь тренировать их командную игру, когда первый еще не успел открутить, второй уже должен тянутся за колесом, а третий в это время уже должен подносить новое колесо к машине. Нужно правильно поставить каждого что бы он не мешал другому. Это возле 1 колеса 3 человека, а колес то 4.
Сотрудники Red Bull Racing достигли своей высоты в олимпийском спортивном центре, который называется Bisham Abbey, на эту тренировку было потрачено около полумиллиона фунтов, но руководитель команды Кристиан Хорнер не пожалел о том, что потратил такую колоссальную сумму денег. Когда команда узнала, что дозаправки больше не будет, она отобрала лучших из лучших и тренировала их всю зиму, каждый день по невероятному количеству часов. Но данная тренировка не была напрасна они достигли своих 2 секунд. Когда механиков всегда отличалась бесстрастью остановки, но на этот раз команда решила использовать научный подход. Если постоянно наблюдать за тем как люди работают и переставлять их местами, то можно в конечном итоге добиться не малых результатов. Но как говорится, не каждая команда будет готова тратить такую сумму денег на подготовку команды. Да и как говорится не всем это надо.
Почему в Формуле 1 до сих пор используются колеса небольшого диаметра? Какие преимущества сулил бы переход на низкопрофильные шины? Из каких деталей состоит колесная втулка, и как удается закрепить колесо одной-единственной гайкой? На эти и другие вопросы в очередном номере британского F1 Racing ответил технический консультант Marussia F1 Пэт Симондс...
Пэт Симондс: "Тринадцатидюймовые колеса и шины с высоким профилем сегодня выглядят несколько старомодно, однако такой дизайн был закреплен еще в восьмидесятых годах прошлого века, когда команды начали экспериментировать с колесами большего диаметра, и в FIA решили ввести ограничения, сочтя подобные изыскания лишней тратой денег. Позже уже сами команды отказывались идти на какие-либо корректировки, поскольку это потребовало бы пересмотра едва ли не всей конструкции машины.
Небольшой диаметр колес с одной стороны осложняет работу над машиной, с другой - в ряде аспектов делает ее проще. При такой высокой боковине почти 50% эффекта амортизации приходится непосредственно на шины, что делает геометрию подвески не настолько важной, как было бы в случае с низкопрофильной резиной, для которой запредельная жесткость боковин требует четкой постановки шин на поверхность трассы и, следовательно, более изощренной конструкции рычагов подвески. Опять же, больший диаметр колес упростил бы задачу размещения тормозных механизмов, а у команд появилась бы возможность использовать тормоза увеличенного размера и с большим ресурсом – правда, в таком случае FIA пришлось бы сперва зафиксировать эту возможность в техническом регламенте.
Вы спросите, в чем преимущества перехода на колеса большего диаметра с низкопрофильными шинами? Колеса большего диаметра не только придали бы машинам более современный вид: с ними инженерам было бы намного проще разместить там колесные ступицы. Кроме того, это серьезным образом повлияло бы на принцип работы шин и эффективность их прогрева.
Гонщики часто говорят о необходимости вывести шины на необходимый температурный режим. Вы можете подумать, что речь идет о тепловой энергии, выделяемой в процессе трения шины о поверхность трассы. Отчасти это правда, однако в данном случае нагревается лишь внешняя поверхность шины. Впрочем, резина – достаточно хороший проводник тепла, и оно постепенно распространяется на каркас шины, который также должен быть прогрет до требуемой температуры.
Но прогрев самого каркаса в большей степени достигается за счет деформации шины. Игроки в сквош знают: чтобы сделать мячик более податливым, необходимо стукнуть по нему несколько раз, тем самым повысив его температуру. Аналогичным образом это работает с шинами: деформация возникает, во-первых, вследствие качения колеса по трассе, когда нижняя часть шины образует так называемое пятно контакта; а во-вторых, вследствие изгиба боковин шины при прохождении поворотов. Если бы шины были низкопрофильными, они деформировались бы намного меньше и меньше бы нагревались, что потребовало бы совершенно иной линейки составов смеси – впрочем, добиться этого не так уж и сложно.
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 меньше, и с изменением температуры давление изменяется не столь значительно. Таким образом, низкопрофильные шины было бы проще использовать без какого-либо прогрева, нежели нынешние шины с высоким профилем.
От шин перейдем к колесным ступицам. Ступица 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 сперва магниевые сплавы, которые, впрочем, обладали не лучшей жесткостью, затем сталь, а еще позднее – обработанный титан и более дорогие литиево-алюминиевые и другие изощренные сплавы. Нынешние ограничения на использование подобных материалов – одна из мер, направленных на предотвращение роста расходов в Формуле 1.
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 либо прикреплены к оси и входить в специальные отверстия в колесе, либо наоборот – быть прикреплены к самому колесу и входить в отверстия в оси.
Система крепления колеса очень изощренная. Когда на пит-стоп отводится немногим более двух секунд, все должно работать безупречно, а конструкция - не позволять совершать даже малейших ошибок. Это означает, что колесо должно сразу садиться на ось, а колесная гайка должна 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.
Сама резьба имеет диаметр 75 мм и тщательно обработана для лучшего закрепления. Современные колесные гайки имеют не шестиугольную, а зубчатую форму: при закреплении эти зубцы вставляются в специальные пазы гайковерта.
Наконец, в системе крепления колеса предусмотрены специальные устройства, препятствующие соскальзыванию колеса с оси в случае потери гайки. Как мы уже убедились, они не всегда работают так, как требуется.
Можно ли сказать, что колесо - это единственная область машины, дизайн которой не определяется требованиями аэродинамики? Не совсем. Наряду с жесткостью, которая остается ключевым параметром конструкции, крайне важным остается вопрос управления воздушным потоком в этой области. Поперечные рычаги, тяги и толкатели расположены таким образом, чтобы у специалистов по аэродинамике 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. Ну а если резина, наоборот, перегревается, к дискам может быть подан поток холодного воздуха. В целом то, по какому пути движется поток через колесо, способно оказать значительный эффект на аэродинамическую эффективность всей этой зоны.
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. В наше время подобные технологии снова актуальны – в частности, Red Bull Racing и Williams потратили немало сил на оптимизацию потока в этой области.
Часто спрашивают, использует ли Формула 1 те же колесные подшипники, что дорожные машины. Отвечаю - нет. В дорожных машинах подшипники должны соответствовать параметрам массовых моделей осей и втулок. Также от них требуется без ремонта проходить до 160 тысяч километров, и притом их стоимость должна быть умеренной. Машины Формулы 1 используют 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. Каждый подшипник стоит 1300 фунтов стерлингов, притом на машине их восемь!
Наконец, из каких материалов делают колеса? 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".
Шины имеют в Формуле-1 огромное значение, особенно в сезоне 2012. Подобрать правильный состав, наиболее подходящий для трассы, погоды и болида, является довольно сложной задачей. Команды тратят для этого большую часть времени на тестах и свободных заездах.
Основные составляющие шин - резина, нейлон и полиэстер. Для изменения жёсткости резины регулируются пропорции добавляемых в неё компонентов: углерода, серы и нефти. Чем мягче резина, тем выше её сцепление с асфальтом, но тем быстрее она изнашивается. В отличие от дорожных автомобилей, шины для болидов Формулы-1 не рассчитаны на долговечность (один комплект рассчитан не более, чем на 200 км).
Читайте также:
Известно, что за 1.2 миллиона евро в год с каждой команды Pirelli поставляет 6 типов шин: супермягкий, мягкий, средний, жесткий и два типа дождевых покрышек. Компания была поставщиком автошин в Формуле-1 в 1925-1957, 1980-1991, а также с 2011 года. На каждый Гран При Pirelli привозит примерно 1 800 шин, но судьба их предрешена задолго до того, как они появляются на трассе. Перед каждым гран-при шины выпускаются специальной производственной серией.
Во время производственного процесса на каждую шину наносится штрих-код, определенный Международной автомобильной федерацией (FIA), руководящим органом автомобильного спорта. Этот штрих-код является «паспортом» шины, который вживлен в ее конструкцию во время процесса вулканизации и не может быть изменен. В штрих-коде зашифрована вся информация о шине, что позволяет отследить ее использование во время гоночного уикенда с помощью программного обеспечения Racing Tyre System (Система контроля гоночных шин), считывающего и обновляющего все данные.
За две недели до европейских Гран При шины транспортируются на грузовых автомобилях из Измита (Турция) в Дидкот (Англия): путь протяженностью 3 100 километров занимает три дня.
Почему шины для Формулы 1 производятся на заводе в Турции? На этот вопрос ответит Пол Хембри: «Когда мы заявили об участии в чемпионате мира по ралли, был построен новый завод, один из самых масштабных у Pirelli. Сейчас на нём производятся все наши спортивные шины ».
За каждой командой закрепляется инженер Pirelli, который работает только с одной командой в течение всего года, но в течение гоночного уикенда в его распоряжении находится только база данных по его команде, что исключает возможность раскрытия разработанных стратегий. Данные для разработки отслеживаются старшими инженерами Pirelli, которые используют их в работе исследовательской группы, создающей следующее поколение шин.
За пять дней до гран-при монтажники начинают монтировать шины на ободья. Полный цикл монтажа шины опытным монтажником длится 2,5 минуты: для монтажа всех шин, привезенных на гонку, требуется два дня. Ободья принадлежат командам: на трассе они передают их специалистам Pirelli для монтажа шин.
Формула 1 — вид спорта, в котором нет мелочей. И если речь идет о возможности побороться за первое место на трассе, команды прикладывают неимоверные усилия и вкладывают умопомрачительные деньги, чтобы добиться максимальной производительности.
В этом году впервые за последние 18 лет во время гонок не будет производиться дозаправка гоночных машин топливом. То есть с самого начала в бак заливают топливо с таким расчетом, чтобы машина доехала до финиша. А на дистанции в 300 км гоночная машина сжирает более 150 литров топлива.
Теперь единственный повод прервать гонку и заехать к механикам — это замена шин, которые в Формуле 1 обеспечивают очень сильное сцепление с трассой при разгонах и торможениях, однако именно из-за этого очень быстро изнашиваются. Заехал к механикам — потерял время, ведь соперники тебя не ждут, а несутся к финишу «на всех парах». Поэтому чем быстрее механики выполнят свою работу — тем лучше.
Лет 15 назад замена шин и заправка машины занимала 10-12 секунд. Когда машина останавливалась только на замену колес, остановка длилась 7-9 секунд и результат в 6 секунд считался выдающимся. Для тех случаев, когда машина останавливалась на заправку, длительность остановки определялась скоростью перекачивания топлива, поэтому механики могли не торопиться с заменой колес. Когда машина останавливалась только для того, чтобы сменить колеса, именно эта операция занимала самое длительное время (кроме этого на остановках обычно проводится еще ряд операций по обслуживанию машины, но все они делаются гораздо быстрее).
В этом году болельщики смогут увидеть действительно молниеносные остановки: например, одна из команд провела тренировки персонала, в ходе которых удалось достичь скорости замены шин в менее чем 2 секунды!
Такое увеличение скорости не дается легко. Что же нужно сделать, чтобы успевать заменить колесо за 2 секунды?
Во-первых, изменить технологию крепления колеса. На обычных автомобилях колесо крепится к оси с помощью 4-6 гаек. Чтобы затянуть их, каждую гайку нужно повернуть несколько раз (если не несколько десятков раз). На это нужно время.
В Формуле 1 крепление колеса происходит с помощью одной (!) гайки. Кстати, если вы внедряете быструю переналадку у себя на предприятии и пытаетесь сократить количество крепежных деталей, а вам говорят «для этой крышки нам нужны все 16 болтов, восемь не будут держать!» — расскажите об одной единственной гайке, которая удерживает колесо гоночного автомобиля, который разввивает скорость более 300 км/ч и испытывает ускорения до 5 «g».
Для того, чтобы быстро снять и закрепить эту гайку используется не гаечный ключ, а гайковерт.
Но и это еще не все. Предположим, что техническая часть операции идеальна. А люди?
Если бы все колеса менял один механик, дело заняло бы вчетверо больше времени, чем когда то же самое делают четверо. И даже больше, потому что один человек должен бегать вокруг машины от одного колеса к другому, а это тоже занимает время.
Но если каждое колесо меняет только один человек, дело будет продвигаться быстрее, но все еще дольше двух секунд:
- Отвинтить гайку гайковертом
- Снять колесо
- Положить в сторону
- Взять новое колесо
- Установить на ось
- Затянуть гайку гайковертом
На самом деле, на соревнованиях механики работают по трое: один с гайковертом, второй убирает старое колесо, а третий уже стоит наготове с новым.
Как научить их успевать делать все за 2 секунды?
- Тренировать командную работу. Первый еще не успел отпрыгнуть с отвинченной гайкой, а второй уже должен тянуть руки к старому колесу, чтобы его снять. Не успел он сделать шаг в сторону, а третий уже должен начать нести новое колесо к машине.
- Проработать расстановку всех троих около машины. Кто где должен стоять, чтобы было удобно работать и чтобы не мешать остальным
- Натренировать глазомер и мышцы, участвующие в операциях.
А команда должна отобрать самых лучших и тренированных, которым можно в итоге доверить замену колес.
Сотрудники Red Bull Racing отрабатывали процедуру в олимпийском спортивном центре Bisham Abbey в Беркшире, что на юге Англии. Напряженный цикл тренировок обошелся в полмиллиона фунтов, и в интервью Mirror руководитель команды Кристиан Хорнер не жалел о потраченной сумме…
Кристиан Хорнер: «Учитывая запрет на дозаправки, мы провели некоторые перестановки, выбрали лучших, и эти парни зимой работали по невероятно напряженной программе. Тренировки продолжались с 12 до 16 часов каждый день, начиная с октября. Все они похудели и отлично готовы к работе – в результате пит-стоп занимает меньше двух секунд. Они всегда работали быстро, но на этот раз мы использовали научный подход».
Научный подход? Вы думаете, до этого они пользовались только природной смекалкой? Конечно же нет! Но речь идет о том, что как бы быстро вы не выполняли свою работу, применяя методы анализа операций и меняя то, как люди делают свою работу, можно добиться лучших результатов.
Конечно же, не каждая компания готова потратить полмиллиона фунтов стерлингов на то, чтобы сократить время переналадки станка до 2 секунд. И не всем это надо. Но в обычной жизни, когда говорят о внедрении быстрой переналадки, чаще всего имеют в виду, что нужно сократить переналадку хотя бы до часа, или получаса, а для этого нужно гораздо меньше денег и тренировок.