Крепление колес на формуле 1. Как это работает: колесо и колесная гайка

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.

Кому это может быть интересно

Много ли вам известно о болидах, которые участвуют в соревнованиях Формулы 1? Да, это быстрые и мощные средства передвижения. Но что именно находится под капотом такой машинки? И сколько понадобится времени и денег, чтобы создать хотя бы один поистине настоящий болид? Предлагаем вам ознакомиться с конкретными деталями.

Монокок:
По номеру монокока идентифицируют автомобиль Формулы 1, поскольку все остальные узлы и агрегаты на нем съемные и заменяемые. За сезон гонщик меняет в среднем три монокока стоимостью примерно 115 000$ каждый. Итого за сезон только на монококи для одного пилота команды должны закладывать примерно 350 000 $.
Средняя температура в кабине 50 °C

Двигатель :
Стоимость мотора - 163 148 $
Пробег не менее 1000 км. до переборки
Срок жизни мотора – 1600-2000 км
Каждую минуту мотор выделяет энергию в количестве 1750 кВт
Двигатель V8 объемом 2.4 литра
Развивает свыше 19 000 об/м. Средняя мощность около 850 л.с.
Стоимость двигателей на сезон - 2 000 000 $

Коробка передач :
В машинах Формулы 1 использование автоматических коробок запрещено
Используются полуавтоматические последовательные коробки передач
Имеется 7 передних и 1 задняя передача
Пилот переключает передачу за 1/100 секунды
Стоимость одной семискоростной полуавтоматической коробки передач свыше 130 000$. Рассчитана на пробег 6000 км. На сезон хватает 10 коробок, включая тесты. В комплект входит несколько комплектов шестеренок.
Стоимость коробок на сезон - 1 300 000 $

Материалы :
Стоимость материалов – 3 260 211 $
Болид состоит из 80 000 компонентов
Вес машины – 550 кг
Корпус сделан из карбона и сверх легких материалов

Топливный бак :
Изготавливается из прорезиненной ткани, подкрепленной кевларом
12 литровый бак наполняется за 1 секунду
Расход топлива – 75 л/100 км
Имеет объем свыше 200 литров.
20 000 $

Колеса:
Стоимость колес – 40 010 $
На сезон требуется 40 комплектов колесных дисков
Передние диски (без шин) весят около 4 кг, задние – 4,5 кг.

Колесная гайка :
Алюминиевая, Стоимость каждой 110$, на сезон требуется примерно 500 штук.
55 000 $

Дисковые тормоза :
Каждый узел включает в себя: суппорт, диски и колодки. Стоимость такого узла 6000$. В течение сезона требуется 180 таких узлов.
Температура на поверхности тормозных дисков достигает 1000 °C
При скорости в 100 км/час требуется 1.4 секунды и 17 метров, чтобы полностью остановить машину
1 050 000 $

Рычаги передней подвески :
Изготовлены из титана и углепластика. На сезон требуется 20 комплектов по 100 000$.
2 000 000 $

Сиденье пилота :
Выполняется по индивидуальным меркам гонщика из углеволокна. В случаи аварии может быть удалено из кокпита вместе с пилотом.
2000 $

Рулевое колесо :
За сезон используется до 8 штук, стоимостью 40 000$ каждое. На рулевом колесе расположены клавиши переключения передач, а также прочие необходимые пилоту системы управления и контроля, кнопки бортовой радиосвязи и другие.
Имеет 23 кнопки
Контролирует более 120 разных функций
Весит 1,3 кг
Требуется 100 часов сборки на один руль.
Руль вынимают при посадки и высадки пилота из болида
320 000 $

Встроенная видеокамера :
Камера вмонтирована в углепластиковый защитный корпус. Все расходы несет администрация Берни Эклстоуна, которой и принадлежит это оборудование.
140 000 $

Выхлопная система :
Каждый болид снабжается двумя стальными системами выхлопа по 13 000$ на ГП. Замена выхлопной системы разной конфигурации является элементом перенастройки болида. На сезон необходимо 54 комплекта.
700 000 $

Заднее антикрыло :
Изготавливается из углеволокна. За сезон расходуется около 15-ти таких узлов. Стоимость каждого 20 000$.
300 000 $

Носовой обтекатель :
Носовой обтекатель в сборе с передним антикрылом. Стоимость примерно 19 000$ каждый. За сезон обычно расходуется до 10 комплектов.
190 000 $

Шины :
Стоимость одной шины около 800$, на каждую гонку необходимо по 10 комплектов на машину, всего за сезон 760 штук.
Срок жизни шин от 90 до 200 км в зависимости от состава
Вместо воздуха, используется азот
Смена шин составляет 3 секунды
608 000 $

Зеркала заднего вида :
Зеркала изготавливаются из специального отражающего материала повышенной прочности Perspex, монтируются в корпус из углеволокна, поэтому их стоимость относительно мала, но на их аэродинамическую доводку тратятся тысячи долларов.
1200 $

Радиаторы :
По одному новому комплекту алюминиевых радиаторов устанавливается на каждую гонку. Стоимость каждого 11 000. Всего требуется около 20 комплектов.
220 000 $

Рычаги задней подвески :
Изготавливаются из титана и углепластика, каждый комплект стоит 120 000$. За сезон расходуется 20 таких комплектов.
2 400 000 $

Электроника и электрооборудование :
Электрический кабель, длиной 1 км соединяет 100 сенсоров и датчиков
Все электронные системы болида.
4 000 000 $

Днище :
Изготавливается из углеволокна, однако технический регламент также требует установки под днищем доски скольжения из прессованной древесины. На каждом ГП используется несколько днищ с разным размещением балласта в них.
30 000 $

Аэродинамика :
Болид Формулы 1 имеет прижимную силу в 2500 кг
Это в 4 раза больше, чем вес самой машины

Разгон до 100 км/час – Зависит от настройки самого болида, поверхности трассы и погодных условий. Но большинство болидов Формулы 1 способны разогнаться до 100 км/час за 1.9 сек!!! Это самый быстрый показатель для автомобилей на механической тяге. Чтобы достигнуть большего разгона, придется использовать реактивную тягу

Максимальная скорость составляет 340 км/час

Примерная стоимость всех затрат лишь на болиды составляет: 15 миллионов долларов .....

Картинка кликабельна

Гоночный автомобиль "Формулы-1" получил свое название по особому рецепту топлива, которое в нем используется. У такого автомобиля двигатель намного мощнее, чем у обычной легковушки. Рост мощности достигается за счет увеличения объема двигателя, то есть полного объема камер сгорания в его цилиндрах.

Двигатель средней мощности для легкового автомобиля имеет объем не более 61 кубического дюйма. "Формула-1" может иметь в три раза больший объем двигателя и развивать мощность в 500 лошадиных сил (л.с), что вчетверо и даже впятеро превосходит мощность обычного легкового автомобиля.

Чтобы полнее использовать огромную мощность двигателя, корпуса гоночных автомобилей имеют специальную аэродинамическую форму, призванную обеспечить минимальное сопротивление воздуха. Шины их колес делаются сверхширокими - для лучшего сцепления с дорогой и, следовательно, более безопасного движения. Особая подвеска обеспечивает устойчивость и противодействует заносу автомобиля даже тогда, когда он совершает крутые виражи на большой скорости.

Гоночный автомобиль "Формула-1"

Автогонщику достаточно одного взгляда на приборный щиток в кабине, чтобы знать, какой в автомобиле запас топлива, температура воды, давление масла и другие параметры.

Сверхмощные дисковые тормоза из углеродного волокна (ниже) должны выдерживать огромную тепловую нагрузку при работе на гоночных скоростях.

Кузов для быстрой езды

Низкие, широкие корпуса гоночных автомобилей отлиты из легкого, но прочного углеродного волокна. Форма их кузова такова, что помогает автомобилю использовать воздушный поток, который образуется при высоких скоростях. Скошенный передний край (ниже, слева) и задние обтекатели - спойлеры заставляют воздух давить на автомобиль вниз и не дают ему оторваться от земли.

Шины гоночного болида

Шины должны соответствовать дорожным условиям. Шины гоночных автомобилей шире обычных и могут быть почти гладкими - для сухих треков. Или иметь специальный протектор на случай дождя.

Двигатель гоночного болида

Чтобы двигатель был одновременно мощным и экономичным, в гоночных машинах на него устанавливают (рисунок ниже) компьютерную систему впрыска топлива и электронные регуляторы частоты вращения двигателя, температуры воды и масла и других важных параметров.

Десять цилиндров придают мощность этому специальному двигателю, предназначенному для гоночных автомобилей.

Гоночный автомобиль "Формулы-1" (на верхнем рисунке) мчится намного живее легкового автомобиля и выделяет куда больше тепла. Чтобы снять избыточное тепло, радиатор автомобиля охлаждается воздушным потоком (рисунок ниже), когда гоночная машина с ревом мчится по треку со скоростью, близкой к 180 миль в час.

Особая подвеска гоночной машины

Подвеска гоночных автомобилей должна обеспечивать надежное сцепление колес с дорожным полотном на поворотах при большой скорости.

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.

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).