Frankl András
Michelisz Norbert
Nicholas Frankl
Simon István
SzNZsoltyA kólásüveg effektus - Aerodinamikai megoldások az F1-ben
Írta: Varga Viktória
2011. október 27. 07:48
A modern Formula-1-ben, amikor a motorok között nincs drasztikus különbség, az aerodinamika kiemelt szerepet kap. Ez az irány jelentősen megosztja mind a csapatokat, mind a szurkolókat, de a 21. század kihívásai egészen mások, mint a '80-as évek előtti időszak elvárásai voltak, amikor egy erős – na és persze megbízható motor – a győzelmet jelenthette. A mostani F1-es autók a repülőgépek elvén olyan aerodinamikai leszorítóerőt generálnak, hogy 180 km/h sebességnél fejjel lefelé a plafonon is képesek lennének futni.
Az autók aerodinamikája nagyon összetett, a szárnyak kialakításától, az autó alakján keresztül a legkisebb alkatrész is befolyással van rá.
Gary Anderson (a Jordan egykori technikai igazgatója) úgy véli, az összes elem közül az első szárnynak van a legnagyobb szerepe az autó megfelelő aerodinamikai kialakításában. Ráadásul ennek az alkatrésznek kettős szerepe van. Egyrészről biztosítja az első kerekek számára a megfelelő leszorítóerőt, másrészről a szárnyakról az áramló levegőt irányozottan áramoltatja tovább a többi elemre, a hátsó kerekek irányába, kvázi az autó „belsejébe”, kiváltva ezzel a „kólásüveg hatást.”
Ez a koncepció még a nyolcvanas években születet meg, a McLaren tervezőjének, Alan Jenkinsnek a nevéhez köthető, és azóta az F1-es, és általában az együléses autók kerekei még nyitottabbak, mint előtte voltak.
Gary Anderson (a Jordan egykori technikai igazgatója) úgy véli, az összes elem közül az első szárnynak van a legnagyobb szerepe az autó megfelelő aerodinamikai kialakításában. Ráadásul ennek az alkatrésznek kettős szerepe van. Egyrészről biztosítja az első kerekek számára a megfelelő leszorítóerőt, másrészről a szárnyakról az áramló levegőt irányozottan áramoltatja tovább a többi elemre, a hátsó kerekek irányába, kvázi az autó „belsejébe”, kiváltva ezzel a „kólásüveg hatást.”
Ez a koncepció még a nyolcvanas években születet meg, a McLaren tervezőjének, Alan Jenkinsnek a nevéhez köthető, és azóta az F1-es, és általában az együléses autók kerekei még nyitottabbak, mint előtte voltak.
A légáramlás szempontjából döntő fontosságú, hogy mennyi levegő áramlik a hátsó kerekeken belül (között), és kívül. Amennyiben a légáramlás nagyobb a kerekek külső részén, az megnöveli a hátsó rész légellenállását. Ez a hatás az autókat „kiszélesíti”, ezáltal csökkentve az egész autó hatékonyságát.
A levegő beterelése, beáramoltatása az autó belső területére (a kólásüvegbe) azonban nem egyszerű feladat, csak úgy érhető el, hogy a karosszéria hátrafelé folyamatosan keskenyedik. Amennyiben a karosszéria oldalprofilja nem megfelelő kialakítású, az áramló levegő az autó középső részén szétválhat, és ez azt eredményezi, hogy a keréken kívül is jelentős mennyiségű levegő áramlik, ami pedig növeli a légellenállást, csökkenti a leszorítóerőt, ezáltal a kocsi túlkormányzottá válik.
Nagyon lényeges kérdés tehát ennek a területnek az optimalizálása, amihez tökéletesen meg kell érteni az áramló levegő tulajdonságát és útját, az első kerekek és szárnyak felől végighúzódva az autó teljes felületén, a hátsó részekig. Rendkívül fontos annak megértése, milyen az áramlás akkor, amikor az első kerék a kormányzás során szöget változtat az egyeneshez képest. Az kipufogóból kiáramló forró gáz azt a hatást fokozza, így nem véletlen, hogy a csapatok jelentős része (a Red Bull ötletét lemásolva) hasznosította a kipufogógázt, sőt egyes istállók az egész autót igyekeztek a rendszer köré építeni.
Az első szárnyakhoz hasonlóan ez az a terület, ahol a csapatok az alapelvet azonosan értelmezik, ám a kialakítást eltérően valósítják meg. Az eltérő koncepciók minden bizonnyal jelentősen befolyásolják az autók teljesítményét, és ezáltal az eredményességet.
Gary Anderson segítségével nézzünk erre néhány példát:
A levegő beterelése, beáramoltatása az autó belső területére (a kólásüvegbe) azonban nem egyszerű feladat, csak úgy érhető el, hogy a karosszéria hátrafelé folyamatosan keskenyedik. Amennyiben a karosszéria oldalprofilja nem megfelelő kialakítású, az áramló levegő az autó középső részén szétválhat, és ez azt eredményezi, hogy a keréken kívül is jelentős mennyiségű levegő áramlik, ami pedig növeli a légellenállást, csökkenti a leszorítóerőt, ezáltal a kocsi túlkormányzottá válik.
Nagyon lényeges kérdés tehát ennek a területnek az optimalizálása, amihez tökéletesen meg kell érteni az áramló levegő tulajdonságát és útját, az első kerekek és szárnyak felől végighúzódva az autó teljes felületén, a hátsó részekig. Rendkívül fontos annak megértése, milyen az áramlás akkor, amikor az első kerék a kormányzás során szöget változtat az egyeneshez képest. Az kipufogóból kiáramló forró gáz azt a hatást fokozza, így nem véletlen, hogy a csapatok jelentős része (a Red Bull ötletét lemásolva) hasznosította a kipufogógázt, sőt egyes istállók az egész autót igyekeztek a rendszer köré építeni.
Az első szárnyakhoz hasonlóan ez az a terület, ahol a csapatok az alapelvet azonosan értelmezik, ám a kialakítást eltérően valósítják meg. Az eltérő koncepciók minden bizonnyal jelentősen befolyásolják az autók teljesítményét, és ezáltal az eredményességet.
Gary Anderson segítségével nézzünk erre néhány példát:
Red Bull
A legtöbb autóhoz hasonlóan a Red Bull is arra törekszik, hogy a kasztni felületei megfelelően dolgozzanak együtt a légáramlás tekintetében. A külső felület törései olyanok, hogy a lehető legkisebb akadályt állítsák a légáramlás útjába, így a „kólás üveg effektus” alapján, az autó oldalán és tetején ez az áramlás maximális. Az áramló levegő felgyorsításával jelentősen növelhető a hatásfok, ezért a karosszéria felső részét (az autó legfelső pontja) kissé felemelték, ami talán növelheti kissé az autó teljes légellenállását, ám a felgyorsuló levegő (a kólásüveg szája felé) sokkal több pozitív hatással van, mint amennyi negatív hatást eredményez a magasítás. Az alaposan kimunkált felületeken a megnövelt és felgyorsított légáramláshoz hozzáadódik a nagy energiájú kipufogógáz, és ez a két tényező jelentősen megnöveli a kerekek között hátrafelé kiáramló levegő sebességét. (így távozik a kólás üvegből a folyadék) Az így felgyorsított légáramlás az egész autón azt eredményezi, hogy a padló felülete alatt „ritkább” lesz a levegő, ami azt eredményezi, hogy a „vákuum” az autót jobban az aszfaltra tapasztja. Ez a hatás teszi lehetővé, hogy a Red Bull autók hátulja némileg nagyobb útmagassággal épült, ami további hatékonyságot eredményez, még jobban kihasználva az ebből adódó többlet leszorítóerőt.
McLaren
McLaren
A McLaren idei autója jelentősen eltér a Red Bulltól. Az aerodinamika területén a legjelentősebb eltérés a légáramlás kialakítása. A kasztni legfelső része jóval alacsonyabb így a kisebb légellenállás miatt nagyobb tömegű levegő áramlik a hátsó rész felé úgy, hogy nem gyorsul fel az áramlása. Az alacsonyabb kialakítás azonban azt jelentette, hogy a hűtő beömlőnyílásai némileg áthelyeződtek, ami hatással van az autó oldalán végig áramló levegőre. Az első szárnyakról, és az első kerekek felől érkező légáramlás a hűtő beömlő nyílásában tűnik el, ezzel az autó padlólemeze alatt is jelentősen csökken a nyomást, így a kanyarokban is, az első szárnyakkal együtt növelve az autó tapadását.
Ferrari
A maranellóiak az idei autót igen konzervatívra tervezték, és a hátrafelé szűkülő kólásüveg effektus is igen csak elkerülte a tervezők figyelmét. A hűtők kiömlőnyílása a hátsó lengőkarok környékén található, ami némileg hatékonyabbá teszi a motor hűtését, ám rendkívül csökkenti a bizonyos kólásüveg hatást. Éppen emiatt a forró kipufogógáz hasznosítása sem lehet olyan hatékony, mint a Red Bull esetében.
Mercedes
Ross Brawn csapata a Ferrarihoz hasonlóan a hűtőcsatorna kiömlőnyílását nem a kólásüveg-effektus figyelembevételével tervezte meg. A hűtés hatékonysága a hűtőcsatornában felgyorsuló levegőnek köszönhetően nőt, de ez nem növelte számottevően az autó teljesítményét. Az autó kialakítása ráadásul úgy sikerült, hogy a kocsi eleje és hátulja szinte két különálló részt alkot, így az effektus által nyújtotta teljesítményjavulás szinte nem is érzékelhető. A Mercedes elismerte, hogy a rövid tengelytáv miatt gondot jelentett a megfelelő burkolat kialakítása. A súlypont magasabbra került, ami jelentős hatással van a gumik gyorsabb kopására. Leegyszerűsítve a dolgot, a Mercedes egy 42-es lábra próbál ráerőltetni egy 40-es cipőt, ezért szenved egész évben.
Williams
A Grove-i alakulatnál egész évben csak a fejüket vakargatták a szakemberek. Érdekes módon az autó látszólag teljesen egybe van, és aerodinamikai szempontból is úgy tűnik, minden rész a helyén, ennek ellenére a sebesség messze elmarad az elvárhatótól. Az istállónál egész évben kétségbeesve keresik az okokat, de talán még jelenleg, a szezon vége felé sincs egyetlen ember, aki meg tudná mondani, pontosan mi a gond. Az alkatrészek folyamatos változtatása, hogy talán egyszer csak megoldódik a probléma, sohasem jó ötlet. Jobb megoldás leállni a fejlesztéssel, és alapos vizsgálattal feltárni a hiba valódi okát, és csak ezután legyártani egy új csomagot. Az autónál úgy tűnik, hogy a kólásüveg-effektus szempontjából minden rendbe van. Az autó oldalborításának felső része végig tereli a levegőt az „üveg szájához”, azonban az alsó részen a lengőkaroknál véget ér. Ez a levegő szétválását eredményezheti, ami a kerekek külső széle felé irányíthatja a levegőt, ezzel „kiszélesítve” az autót, ami jelentősen növelheti a légellenállást. A Williams nem a forró kipufogó gázzal igyekezett a kólásüveg hatás növelni, hanem a hideg áramoltatással, amely hatékonysága jóval kisebb. A Grove-i alakulat autójánál az idei évben a problémák számos apró részből tevődhetnek össze, éppen ezért ezek feltárása sem lesz egyszerű az alakulat szakemberei számára.
A legfontosabb tehát az, hogy az alapelvek értelmezése után minden csapat egyéni koncepció alapján építse meg a versenyautót. Azonban teljesen mindegy, mekkora anyagi háttér áll egy-egy istálló rendelkezésére, egy elhibázott irányt szinte lehetetlen megfordítani az év folyamán.
A szezon kezdetére minden alakulatnak el kell készülni a saját koncepció által kimunkált autó teljes rendszerével, hogy az kellően hatékony legyen már az induláskor, és csak így lehetnek igazán kifizetődőek az évközi fejlesztések.
Jó példa erre a fúvott diffúzor. Azok a csapatok, akik eleve a rendszer köré építették az autót, jó alapokkal indultak a további fejlesztések során. Azoknak viszont, akik ezt a rendkívül hatékony rendszert csak később kezdték alkalmazni, a saját alapkoncepciójukat kellett megváltoztatni, így hiába sikerült végül kialakítani az új rendszert, annak hatékonysága elmaradt attól, mintha már a szezon elejétől erre építettek volna.
Ajánld a cikket Facebook ismerőseid számára:
Cikkajánló iWIW ismerőseid számára:
Valami aerodinamikai újságíró írta a téli tesztek felé, hogy a Red Bull gyorsaságát meg lehet találni abban is ha csak ránézünk, mivel az RB7-esnek vannak a legrészletesebben kidolgozott vonalai, formatervezése és hogy minden idom precízebb a többiekénél. Ha visszanézünk 2009-ben, ott nagyon kirívó volt a kontraszt az RB5 formájának összetettsége és a többi kocsi közt. Ahogy Palik mondta anno: "A Brawn GP egyszerű mint a bot, a Red Bull meg egy művészi szobor" És észrevehető, hogy azóta nem sokat változtak a formára vonatkozó szabályok, de mostanra mennyivel részletesebb, kiforrottabb, tagoltabb autók körözgetnek a pályán ugyanazon előírások mellett. A Red Bull a többiekkel ellentétben már az elejétől fogva egy nagyon összetett formából indult ki, és emiatt több időt is tudtak folyamatosan megtakarítani.
A fújt diff-ről annyit, hogy ránézésre szembeötlően a Red Bull padlólemeze látszik ki a legjobban, ők tudták a legjobban "kipucolni" az autó hátulját és a legnagyobb szabat felületet biztosítani a padlólemeznek a szabadabb áramlást elősegítve. No meg persze a spéci kipufogó elhelyezkedés.
sfdrake írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...Hogy iparkodnának a felvezető körben! A safety carról már nem is beszélve...
Amit már szabadszemmel is látunk:
A Red Bull autója messze keskenyebb a többinél, az oldaldobozai keskenyek, az autó pedig agresszív kialakítású, mint aerodinamikailag, mint a megemelt hátsó résszel, ezért is kapták fel sokan a fejüket hogy hogy lehet olyan alacsonyan az első szárny.
Newey ismét okos volt.
mino írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...B,
armin1 írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...Miért olyan hihetetlen ez? Egy Forma1-es autó egy kicsit olyan, mint egy repülőgép fejjel lefelé, csak kell egy útfelület is hozzá, hogy kialakuljon a hatás.
A repülőgép, ha elég gyorsan megy, felszáll. Az autó meg felragad a plafonra.
Vannak olyan kanyarok, amit vagy 160 alatt, vagy 180 felett lehet bevenni. 159-el befordul, 182-vel is, de 173-al leesik az útról.
schumi-1 írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...Jó ez nem a leszorítóerő miatt marad a plafonon, hanem a centripetális erő miatt.
Viszont azt nem értem, hogy akkor ezt a kólásüveget szájjal előre vagy hátra kell felszerelni a négy kerékre?
armin1 írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...Szerintem igaz....
http://www.youtube.com/watch?v=OoJSWTsRmm0
sfdrake írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...nem lenne semmi úgy előzgetni:D
sfdrake írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...restartoltál már?:)
G0007 írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...A bőrszerkós fotó nem semmi ... :)
G0007 írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...Tilke-s dokumentum filmben mutattak olyan tervet ahol van egy hurok a pályán, bár az igazi egy 1 km hosszú fejjel lefelé szakasz lenne :D
most már értem, miért nem megy nekem az áramlástan:D
armin1 írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...http://my.opera.com/iamG0007/blog/
itt meglesheted hogy brawn mit mondd erről. rögtön az első videó 1:30-tól.
kár nem csinálnak olyan pályát amiben van egy csavar:) azt akkor mehetnek fejjel lefelé is:D
Utoljára módosítva: 2011. október 27. 11:32
Szerintem elég semmitmondó a cikk, gyakorlatilag a leírás alapján a Wilinek Ferka gyorsaságúnak kéne lennie, csak találgatás van, hogy merre hogy megy a levegő. Ezt én is el tudnám mondani. Mercinél is: Az autó kialakítása ráadásul úgy sikerült, hogy a kocsi eleje és hátulja szinte két különálló részt alkot, így az effektus által nyújtotta teljesítményjavulás szinte nem is érzékelhető. Ja ezt biztos nem vették tervezés közben észre,de emberünk ránézésre megmondja.
Fejjel lefelé menős szakaszokat az F1-be! Aki túlságosan lefékez lepottyan, kiesik! :)
nadjon lyó tzick
Nagyon jó cikk! Köszönjük! Arra emlékeztet, amikor még volt F1Racing az újságos standokon. Azokban lehetett ilyen jó technikai cikkeket olvasni!
ismét egy jó cikk. csak a helyesírási hibákra oda kéne figyelni. inkább még egyszer átolvasni, és talán egy jó ismerőssel átolvastatni.
armin1 írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...Nem vicc. Ez igy van.
Szóval ha készítek egy nagy kólásüveget és teszek rá 4 kereket akkor megnyerhetem a forma1 2012. évadát. :D
Árnyék írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...Bizonyos sebesseg felett nem, pont ez a lenyeg.
ezzel sajnos azért nem játszhatják ki Newton törvényét... az biza lepottyanna onnan... ;)
armin1 írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...Ross Brawn nemrégiben ezt a sebességet 175 km/h-ban határozta meg :)
armin1 írta:
... kattintson ide a hozzászólás megjelenítéséhez ...Nem hiszem, mar hallottam ezt mashol is.
Ez vicc ?
"A mostani F1-es autók a repülőgépek elvén olyan aerodinamikai leszorítóerőt generálnak, hogy 180 km/h sebességnél fejjel lefelé a plafonon is képesek lennének futni."
Nagyon jó cikk. Köszönjük!