Из чего делают монокок формула 1
Перейти к содержимому

Из чего делают монокок формула 1

  • автор:

Из чего делают монокок формула 1

Монокок — это «основа» болида, на которую крепятся все его части и детали, также монокок «отвечает» за водителя. При сотрясениях, при авариях он должен обеспечить пилоту полную безопасность, но в то же время весить приблизительно 35кг. Как и большинство частей болида F1 монокок сделан из карбона. Материал этот был разработан изначально для аэрокосмических технологий, но он в 5 раз легче и в 2 раза крепче стали, и поэтому идеален и для технологий гоночных машин.

Монокок должен выдерживать огромные силы, вызываемые проходом поворотов, перегрузками и, наконец, столкновениями. Впервые монокок был разработан в програмном пакете Computer Aided Design (CAD). Компьютер управляет машинами, которые создают форму, выполненную из искуственного материала, похожего на дерево, но не поглощающего воду и не расширяющегося при высоких температурах, так что создается очень точная модель кокпита. Такая форма затем покрывается карбоновым волокном, после чего сглаживается и покрывается специальным составом для форм.

После этого первоначальная форма убирается, и внутри полученной модели накладывают несколько слоев карбона (для того, чтобы карбоновое волокно было легче деформировать, и чтобы оно принимало очертание формы-монокока, карбоновые волокна нагревают). Способ, которым накладываются эти слои, играет ключевую роль, т. к. от этого зависит эффект производимый внешними силами на болид. После этого модель помещается в специальный агрегат, где путем сильного воздушного потока карбоновые слои прижимаются к форме сильнее и принимают абсолютно необходимую форму. В различных местах модели имеется различное количество таких слоев, но в среднем их 12. Так же наносится еще один слой из алюминия, с формой в виде сот, для большей прочности.

Когда вся работа с приданием формы и наложением слоев выполнена, модель помещают в специальную машину, названную автоклав (autoclave), где она (модель) нагревается и подвергается влиянию давления, которое сильно вжимает все слои в модель. Давление достигает 100 psi.

Как устроен завод Формулы-1

Как устроен завод Формулы-1

Давайте разберем подробно как устроен завод по производству болидов для Формулы-1, на примере одной из самых больших команд Ф-1 — TOYOTA.

Бюро проектирования двигателя
Здесь нет ни чертежных досок, ни громоздких шкафов для хранения чертежей, ни прочих пережитков прошлого — только светящиеся мониторы компьютеров, на которых конструкторы Toyota разрабатывают двигатель Ф-1 при помощи программного обеспечения Catia CAD (Computer Aided Design), разработанного IBM. Последнее позволяет производить не только проектирование и расчет двигателя, но и готовить данные для непосредственного ввода в станки с цифровым программным управлением и даже проводить компьютерные «испытания” отдельных узлов и агрегатов.
Цех композиционных материалов
В композитном цехе «выпекаются» практически все углепластиковые компоненты автомобиля, за исключением тормозных дисков. Исходным материалом здесь являются ткани из углеродных и кевларовых волокон.
Сначала ткани, заранее пропитанные специальными связующими смолами, раскраиваются по шаблонам, изготовленным в цехе мехобработки. Затем «слоеный пирог» из алюминиевых сот, составляющих сердцевину пакета, и листов угле- или стеклоткани прессуется в вакуумном мешке и пропекается в автоклаве, где связующие смолы затвердевают при термообработке. Помимо двух автоклавов разного размера в цехе имеется лазерный агломератор, в котором быстро и с высокой точностью можно изготавливать модели для продувки в аэродинамической трубе или прототипы деталей для подгонки к реальным автомобилям.
Электронно-вычислительный центр
Самый маленький, он занимает всего одну комнату, но один из самых важных отделов завода — его вычислительный центр. Именно здесь находятся огромные шкафы-компьютеры, где хранятся результаты многомесячной работы почти 600 сотрудников TMG.
Отдел исследований и развития
В этом году на отдел исследований и развития Toyota выпала особенная нагрузка, поскольку именно это подразделение завода отвечает за обработку данных, полученных на стендовых испытаниях и тестах, и за оптимизацию и доводку существующего автомобиля. Инженеры этого подразделения очень плотно работают с гонщиками и тестовыми командами, а также проводят собственные стендовые испытания. Тут же производится подгонка под пилотов их гоночных сидений.
Цех ручной сборки
Даже при наличии ультрасовременного оборудования в процессе создания некоторых деталей автомобиля Ф-1 на заводе Toyota отдают предпочтение ручному труду.
В Кельне утверждают, что их цех ручной сборки — один из лучших в мире. Здесь работают высококвалифицированные специалисты металлообработки, пришедшие в команду из самых различных сфер: авто и мотоспорта, авиакосмической индустрии.
Для особо ответственных сварочных работ существует специальная камера, в которую вместо воздуха закачивается инертный газ. Отдел отвечает за изготовление узлов выхлопной системы, рычагов подвески, трубопроводных систем, масляных баков и других деталей (в основном из титана и других «экзотических”, трудных для обработки материалов), которые не могут быть полностью сделаны на программируемых станках. О загруженности цеха можно судить по примеру системы выхлопа: на изготовление одного комплекта тратится около 50 чел/час, при том что менять ее приходится после каждой гонки или тестов.
Модельный цех
Здесь собираются модели автомобилей в масштабе 1:2 для продувки в аэродинамической трубе. Макеты создаются практически из тех же материалов, что и реальные гоночные машины: алюминия и углепластика, которые для большей оперативности обрабатываются лазером, а не выпекаются в автоклаве. Несмотря на это и на относительную простоту модели, производство одного макета занимает 4-6 недель, а его реконструкция — около 10 дней. Для более эффективных испытаний для одной модели создается несколько модификаций антикрыльев, обтекателей и капотов двигателя. Кроме того, каждая модель оснащается множеством измерительных датчиков для регистрации данных при продувке в аэродинамической трубе.
Цех сборки двигателей
Все инженеры, работающие в сборочном цехе, являются, прежде всего, опытными механиками. Персонал разделен на несколько проектных бригад, каждая из которых занята на своем участке: предмонтажная подготовка, обработка головки блока цилиндров, сборка моторов для гонок, тестов и стендовых испытаний. Около 50% сотрудников этого цеха работают в TMG уже 10 и более лет, остальные пришли в команду в течение нескольких последних месяцев.
Отдел контроля качества
«Приемка» Toyota отслеживает качество и соответствие технологическим параметрам, вплоть до микронов, каждой из нескольких тысяч деталей автомобиля Ф-1. Причем высокоточный контроль подчас осуществляется прямо в процессе производства деталей.
Отдел стендовых испытаний двигателей
Отдел располагает восемью динамометрическими стендами, на которых осуществляются испытания опытных образцов моторов, детальный анализ работы двигателей, их надежности и поиск путей их совершенствования. На стенде Transient Dyno двигатель может тестироваться вместе с коробкой передач, что дает возможность проводить полную имитацию гонки с учетом ускорений и торможений, характерных для любой трассы чемпионата мира. Перед установкой на шасси каждый двигатель должен пройти короткую «обкатку” на этом стенде для оценки его возможностей и выявления потенциальных проблем. При этом проверяется также и работа управляющей электроники.
Бюро проектирования шасси
Расположенный над сборочным цехом, отдел проектирования шасси отвечает за разработку практически всех узлов автомобиля, за исключением двигателя: монокока, коробки передач, подвески, тормозов, аэродинамических элементов, рулевого управления и т.д. Сейчас бюро сосредоточено на проектировании шасси 2002 года, которое ведется в тесном взаимодействии с тестовой командой, обкатывающей некоторые узлы будущей машины на уже существующем шасси.
Цех механической обработки
Самое большое по площади подразделение завода отвечает за изготовление практически всех металлических деталей шасси, коробки передач и двигателя, которые производятся непосредственно Toyota. Многоярусные стапельные камеры позволяют изготовлять до шести идентичных деталей за один цикл загрузки. Смена инструментов происходит автоматически. Пятиосные обрабатывающие центры могут изготовлять детали самой сложной конфигурации с максимальной эффективностью и точностью, практически недостижимой без применения этого оборудования. На некоторых станках обработка изделия с линейным размером в один метр производится с точностью в 4 микрона (0,004 мм), что приблизительно в 25 раз меньше толщины человеческого волоса.
Обрабатывающие центры программируются как напрямую из любого из двух конструкторских бюро (двигатель или шасси), так и непосредственно операторами. Помимо металлов — в основном алюминиевых и магниевых сплавов, из которых отливаются головки и блоки цилиндров, дроссельные клапаны и коробки передач — в цехе обрабатываются также и синтетические материалы, из которых изготавливаются модели для продувки в аэродинамической трубе.
Цех работает в три смены и при необходимости может функционировать практически непрерывно по 24 часа в сутки. Объем информации, поступившей из КБ и обработанный цехом только в этом году, уже превышает 2000 Mb, а число программ обработки приближается к 10 000.
Цех сборки автомобилей Ф-1
Сборочный цех — последнее звено в процессе производства автомобиля Ф-1. Именно здесь все компоненты машины: двигатель, монокок, коробка передач — собираются в единое целое. Здесь же после гонок и тестов будет производиться полная переборка автомобилей, каждый из которых состоит из 4500 деталей.
И наконец непосредственно отсюда машины и запчасти будут загружаться в трейлеры и отправляться на гонки и тесты.
Аэродинамическая труба
Аэродинамика играет огромную роль в Ф-1, поэтому постройка собственной аэродинамической трубы, позволяющей по 24 часа в сутки прямо на заводе продувать модели машин в масштабе 1:2 воздушным потоком со скоростью до 200 кк^ч, стала в этом году, наверное, главным шагом Toyota на пути к будущим победам. В ближайшее время труба, строительство которой началось под Кельном в 1999 году, может стать одной из самых эффективных среди аналогичных сооружений других команд Ф-1, поскольку не только расположена в непосредственной близости от конструкторского бюро и сборочных цехов, но и оснащена уникальной компьютерной системой Computational Fluid Dynamics (гидроаэродинамический вычислитель), позволяющей имитировать условия любой гоночной трассы.

Журнал «Формула-1» 11/2001

Журн ал

Но будь то Mercedes W06 или Ferrari SF15-T Себастьяна Феттеля – в основе всех «космических» болидов Формулы-1 лежит алюминий.

В октябре минувшего года на Circuit of the Americas в техасском Остине Хэмильтон выиграл свой третий чемпионат мира. Вместе с Росбергом они выиграли 12 из 15 гонок сезона. Остальные три выиграл Феттель на своем Ferrari.

При этом победителей от остальных участников гонки отделяют секунды, порой и доли секунд. Поэтому команды F1 вкладывают миллионы долларов и тысячи человеко-часов работы в то, чтобы сделать болид настолько быстрым и аэродинамически эффективным, насколько это возможно. При этом обеспечив максимальную безопасность пилота.

В прошлом шасси, основа или монокок (французский термин, обозначающий единую оболочку bkb несущую конструкцию) болида Формулы-1 выполнялся полностью из алюминия. В 1975 австриец Ники Ланда выиграл чемпионат мира на болиде Ferrari 312T, который имел стальную раму и алюминиевую обшивку.

А в 1980 технический директор команды McLaren Джон Бернард продемонстрировал первое шасси, выполненное из углеволокна.

Но вместо того, чтобы заменить им алюминий, команды F1 с тех пор сочетают эти материалы, чтобы получить легкое и одновременно прочное шасси.

Современный монокок F1 выполняется из композитного материала, сочетающего углеволокно и ячеистый слой из алюминия

Сегодня монокок болида Формулы-1 делают из композита, состоящего из двух слоев углеволокна и алюминиевых сот толщиной от 6 до 15 мм между ними. Ячеистая структура позволяет добиться малого веса шасси – всего около 50 кг.

Помимо алюминия и углеволокна, инженеры F1 используют и другие материалы, которые помогают машине и ее пилоту справляться с высокими нагрузками и потенциальной смертельной опасностью во время скоростных гонок.

Люка Марморини, бывший руководитель подразделения двигателей и электроники в команде Ferrari Formula One, рассказывает: «Мы использовали более 100 различных сплавов, в основном из алюминия, титана, меди, кобальта и вольфрама. Такие же технологии и стандарты применяются в аэрокосмической отрасли — при конструировании космических аппаратов».

Monocoque

Monocoque

Монокок — это тип конструкции, используемый в гонках Формулы-1, который относится к основной конструкции автомобиля, служащей опорой. шасси. По сути, это цельная конструкция, которая должна быть одновременно прочной и легкой. Монокок является основой автомобиля и отвечает за защиту водителя в случае аварии.

Монокок состоит из комбинации материалов, включая углеродное волокно, алюминий и другие композиты. Эти материалы выбирают из-за их прочности, легкости и способности выдерживать высокие скорости и силы. Монокок также разработан в соответствии со строгими правилами безопасности, установленными FIA (Международная автомобильная федерация), чтобы обеспечить безопасность автомобилей для водителей.

Несущий кузов является важнейшим компонентом автомобиля Формулы-1, так как он играет важную роль в характеристиках автомобиля. Вес и прочность монокока напрямую влияют на управляемость автомобиля и аэродинамика. Команды вкладывают значительные средства в разработку и оптимизацию монокока, так как небольшое улучшение его характеристик может иметь существенное значение на трассе.

Таким образом, монокок — это тип конструкции, используемый в гонках Формулы-1, который относится к основной конструкции автомобиля, служащей шасси. Монокок представляет собой цельную конструкцию, которая должна быть одновременно прочной и легкой, она отвечает за защиту водителя в случае аварии. Монокок состоит из комбинации материалов, включая углеродное волокно, алюминий и другие композиты, он разработан в соответствии со строгими правилами безопасности, установленными FIA. Несущий кузов является важнейшим компонентом автомобиля Формулы-1, так как он играет важную роль в характеристиках автомобиля, и команды вкладывают значительные средства в его разработку и оптимизацию.

Поделитесь этим в социальных сетях:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *