Еліксир життя у Формулі 1
Без бензину та масла жодне колесо не повернулось би у Формулі 1. Приводу, достатньої для F1Total.com, щоб поглянути за лаштунки
(Motorsport-Total.com) - Бензин, що взагалі таке бензин? Само собою зрозуміло, що мільйони людей по всьому світу щодня їздять до заправки, щоб заправити свою машину. За часів мобільного людства, коли майже кожна сім’я в промислово розвинутих країнах володіє однією або переважно навіть кількома машинами, заправка - це процес, який став частиною повсякденного життя людей. Про бензин говорять лише тоді, коли ціна на бензин знову зросла. Бензин значно полегшив наше життя і заслуговує на більше уваги.
Донор енергії: Співробітник автозаправної станції Toyota готується заправити Zoom
Бензин складається з вуглеводнів, змішаних з різними добавками. Джерелом енергії, яке стало одним із найважливіших для людства, є рідке, безбарвне і важить від 0,72 до 0,76 кілограма на літр. Коли спалюється один кілограм бензину, у вигляді тепла виділяється вуглекислий газ, вода та близько 40 000 кДж енергії. Для порівняння: жінка з ростом 1,70 метра і нормальною вагою близько 63 кілограмів споживає енергії 9300 кДж на день під середнім стресом.
Бензин здебільшого виробляється шляхом так званої фракційної перегонки нафти на нафтопереробних заводах. Сиру нафту нагрівають, різні компоненти сирої нафти випаровуються при різних температурах, таким чином змішаний продукт можна розділити на окремі компоненти. Так отримують легкий бензин (температура кипіння 40-70 ° C), середній бензин (моторний бензин, температура кипіння 90-180 ° C) і важкий бензин (температура кипіння 150-180 ° C).
Бензин вдихає життя у двигуни Формули-1
У Формулі 1 бензин незамінний, саме енергопостачальник вдихає життя в двигуни. Найвищий клас автоспорту існує з 1950 року. 50 років тому компресорні двигуни все ще використовувались у Формулі 1 - через величезні теплові проблеми вони не могли працювати на звичайному бензині. Оскільки на той час нормативні акти дозволяли вибір палива, спеціалісти в галузі нафтової олії змішували паливо з величезним відсотком спирту для охолодження.
Агресивний бензин, який з’їдає двигуни
До кінця 1957 р. Суміш залишалася лише хімікам. Наприклад, Mercedes використовував такий рецепт: 45% бензолу, 25% метилового спирту, 23% авіаційного палива, 3% ацетону і 2% нітробензолу. Решта два відсотки залишаються секретом і донині. Вибухова суміш відреагувала настільки агресивно, що залишки запасів довелося зливати після тренувань та перегонів. Потім двигун промивали звичайним паливом. Без цього запобіжного заходу двигун був би пошкоджений протягом ночі.
З 1958 р. До кінця 1960 р. Авіаційний бензин із 130 ОЗ - октанове число ОЗ є мірою стійкості бензину до ударів - був призначений після того, як спонсори мінеральної оливи закликали групи виписувати комерційно доступний бензин, щоб врахувати охорону здоров'я та тим краще створити більш надійні передачі продуктів між фанатами та Формулою 1.
Турбодвигуни потужністю до 1400 к.с.
Коли турбодвигуни з'явились у Формулі 1 в 1983 році і з показниками кінських сил від 1300 до 1400 при кваліфікації при максимальному тиску наддуву, кількість палива, яке можна було використати на гонку, було обмежено до 150 літрів, щоб не дати характеристикам двигуна вийти з-під контролю. Зараз агрегати досягли близько 700 к.с. під час гонок. Ризик не зводити кінці з кінцями через низький запас палива лише 150 літрів був величезним.
У 1992 році набули чинності нові правила, які вплинули на паливо, що використовується у автомобілях Формули-1. На додаток до азоту та кисню - як в обмеженій кількості - паливо містило лише вуглеводні. Спиртні напої, сполуки азоту та інші добавки, що відповідають умовам PS, були заборонені. Задля екології безоловний бензин тепер був обов’язковим.
"Екологічно чисте" паливо у Формулі 1
Лише через рік було прийнято пункти щодо бензину, згідно з якими паливо повинно відповідати всім нормам ЄС щодо безпеки та гігієни праці. Функціонери нарешті проклали шлях для "бензину" у Гран-прі. Хоча на початку 90-х років компанії з виробництва нафтопродуктів все ще експериментували з понад 300 сумішами за сезон, сьогодні вони обмежені кількома сумішами.
Гоночний бензин - відповідальний за певне підвищення продуктивності у зв'язку з необхідною настройкою двигуна - відрізняється не хімічними компонентами, а лише їх складом. З 1995 року склад використовуваного палива повинен бути ідентичним зразку (хімічний відбиток), який раніше був зданий на затвердження FIA.
Бензин, що використовується, значною мірою відповідає звичайному паливі на суперзаправних станціях, повинен бути неетильованим і мати лише кілька присадок, що підвищують продуктивність. Витрата - це добре зберігається таємниця виробника, в середньому він становить 70 літрів на 100 кілометрів, але в крайньому випадку машина Формули-1 може проковтнути більше одного літра на кілометр.
У пересувній лабораторії, яку перевозять з перегону в перегони на вантажівці, комісари FIA можуть перевірити, чи не їдуть команди на законному паливі. Теоретично двигуни можуть створювати значні вибухи продуктивності за допомогою спеціального палива, що необхідно виключити. З цієї причини зразки відбирають через нерегулярні інтервали та перевіряють на концентрацію сірки, бензолу та інших речовин за допомогою газової хроматографії та мас-спектрометрії.
200 000 літрів бензину на рік - і команда
У Формулі 1 кожна команда має партнера, який дбає про оснащення команди бензином та маслом. У Ferrari це Shell, який брав участь у Формулі 1 з 1950 р., У 1973 р. Він мав вийти з-за нафтової кризи і повернувся до Ferrari у 1996 р. З тих пір компанія з жовтою мідією щороку постачала червоним 200 000 літрів бензину та 26 тонн олії.
Бензин як еліксир життя - нафта як еліксир виживання
Окрім бензину, важливу роль відіграє і нафту. Він має виключно синтетичний характер і спеціально оптимізований для вимог двигунів Формули 1. Сучасна нафта майже така рідина, як вода. Основне завдання масла: мінімізувати тертя і тим самим зменшити тепловиділення та знос деталей в двигуні та трансмісії.
Наскільки паливо та мастила важливі для збірної чемпіонату світу, свідчать зусилля, які докладає до команди партнер з мінеральних масел. Наприклад, на кожному перегоні та випробуванні є вантажівка, в якій двоє співробітників можуть перевіряти нафту та бензин, використовуючи найсучасніші системи. Коли Майкл Шумахер та Рубенс Барікелло припаркують свої машини, робота для цих двох людей справді починається. Бензин та масло можна проаналізувати протягом декількох хвилин, а результати аналізу в лабораторії колії передаються інженерам Ferrari.
"Аналізи крові" у Формулі 1
"Я контактую з механіками Ferrari, щоб взяти різні зразки масла в критичні моменти під час гоночних вихідних", - говорить співробітник Shell Тобіас Таше. "Потім вони досліджуються на нашому найсучаснішому аналітичному обладнанні за допомогою передової рентгенівської технології для виявлення залишків металу в маслі. Це дозволяє нам визначати тривалість життя компонентів, щоб уникнути поломок внаслідок зносу".
"Це працює як аналіз крові, тому що зразки, які ми беремо з автомобілів, дають нам хороший показник того, наскільки сильно пошкоджений двигун або коробка передач внаслідок зносу. Ми заздалегідь попереджаємо про будь-які проблеми. Результати Потім я обговорюю це з інженерами Ferrari, які потім вирішують, чи потрібно щось замінювати чи ні ". Щоб забезпечити безперебійну роботу технології, протягом змагальних вихідних відбирають та аналізують зразки нафти приблизно 36 разів. "Після прогріву ми можемо сказати Ferrari, чи вважаємо ми, що двигун готовий до експлуатації, чи його слід замінити. Наші машини можуть виявити один грам забруднення в тонні масла".
«Бруд» в олії
Швидка машина, яка зупиняється на півдорозі перегону, нічого не варта, як і машина, яка перетинає фінішну пряму, але недостатньо швидко. І тому всі, хто бере участь у команді Формули-1, працюють на межі можливостей. Якщо інженери виявлять занадто багато металевого сміття в маслі, то вони можуть передбачити, наприклад, що коробка передач не прослужить довго і замінить її перед перегоном, щоб бути в безпеці. У 1999 році після розминки в моторному маслі автомобіля Едді Ірвіна було виявлено багато металевого сміття. Двигун змінили, і ірландець забезпечив Феррарі звання конструктора своєю перемогою.
Коли огляд оглядають техніки, це насправді можна порівняти з аналізом крові у лікаря. Огляди настільки точні, що Ташен може визначити, з якого автомобіля походить масло: "Деякі водії виїжджають на повороті, сильно гальмують і рухаються вниз плавно і поступово. Інші в'їжджають на поворот і важко і пізно рухаються. коробка передач зношується більше. Ви можете призначити коробку передач окремому водієві після гонки ".
Страх нелегального палива
Техніки мають зовсім інші завдання. Вони допомагають команді знайти правильну стратегію піт-стопу, а тестові прилади використовуються для перевірки відповідності бензину суворим правилам цих правил. Навіть найменші кількості бензину, які, наприклад, доводиться заправляти в електромережу, знову аналізуються, щоб бути безпечними. Швидко трапилось, що команда їздить на нелегальному паливі. Двигуни, паливні насоси та резервуари можуть бути забруднені паливом, яке було випробувано для тестування, але ще не затверджено FIA.
У середу перед перегоном бензинові інженери приїжджають на іподром зі своєю вантажівкою та беруть перші зразки з бензинових та масляних барабанів, які також перевіряються на наявність транспортних збитків. Водій бензовоза за один сезон подолав 72000 кілометрів, щоб їхати туди-сюди між місцями перегонів та штабом у Великобританії. Близько 40 спеціалістів працюють там для участі у Формулі 1.
Бензин як високотехнологічний продукт
Розробка бензину ведеться на високопрофесійному рівні, про який звичайний вболівальник Формули-1 точно не думає. Завдяки сучасним комп’ютерним технологіям інженери можуть фактично змішувати бензин і доводити його до згорання, фактично не виробляючи бензин. Технологічний партнер Ferrari адаптував свою технологію таким чином, щоб віртуальний бензин можна було протестувати навіть у віртуальному двигуні. Shell випробовує неіснуючий бензин у неіснуючому двигуні. Щотижнева відеоконференція з Ferrari завершує випробування. Як результат, можна покращити бензин за коротший час і заодно заощадити гроші.
Shell має унікальний "оптичний двигун" для створення нового бензину. Цей двигун дозволяє інженерам спостерігати за процесами всередині, щоб краще оцінити ефективність та спосіб згоряння бензину в камері згоряння. Такий скляний експериментальний двигун коштує близько 20 000 доларів. Крім того, використовується стенд для випробування на впорскування, в якому можна імітувати впорскування бензину в двигун і підвищувати ефективність використання бензину.
Шумі також може їздити на звичайному паливі
Як рекламний трюк, Михайло Шумахер минулого року випробував свій Ferrari на звичайному паливі Super Plus від АЗС і був лише на кілька десятих секунди повільнішим, ніж з гоночним паливом. В основному, інгредієнти в гоночному паливі такі ж, як і в паливі на АЗС, що має підтвердити цей тест. Тим не менше, бензин спеціально підбирається до двигуна. Паливо на АЗС має працювати з багатьма різними двигунами, але гоночне паливо має працювати лише з одним - і ви намагаєтеся отримати від цього палива максимум. Коли виробник двигуна оптимізує свій двигун, постачальник бензину також оптимізує паливо.
Формула успіху хорошого бензину в принципі дуже проста, але реалізація - все, що завгодно, але не проста. Бензин повинен давати двигуну якомога більше кінських сил, витрата повинен бути якомога меншим, щоб вага автомобіля була низькою, і ви мали якнайшвидший час простою при заправці в ямах, якщо паливо становить 12 літрів в секунду бак автомобілів тече. І нарешті, сам бензин повинен бути якомога легшим.
Економія палива також є проблемою у Формулі 1
"Щоб зробити машину якомога швидшою, ви повинні якнайменше заливати бак в машині", - пояснює Росс Браун, технічний директор команди Ferrari. "У перегонах на одній зупинці, де бак заповнений, це може бути обмежуючим фактором, тому нам потрібен бензин з максимально можливою об'ємною ефективністю. У нас є паливо, яке дозволяє додати ще один або два Керувати колами, що часто було вирішальним ".
Добре змащений - це половина справи
Вимоги до масла, яке використовується в трансмісії та двигуні, ще більш вражаючі. Масло служить мастилом і призначене для запобігання тертю в двигуні та розсіювання теплоти, що утворюється. Без масла двигун за кілька секунд загинув би від тепла. Швидко потріть обидві долоні одна об одну, і ви помітите, як зігріваються ваші руки. Тепер, опустивши трохи олії на долоню, ви помітите, що рука навряд чи нагрівається, коли ви її швидко розтираєте, оскільки коефіцієнт тертя зменшено.
Масло в двигуні гарантує, що сьогодні можливі швидкості до 19 000 обертів на хвилину. 19000 обертів на хвилину означають 9500 запалень на циліндр на хвилину. Це означає 158 запалень на циліндр або одне запалювання кожні шість тисячних секунди. Суміш вливається в циліндр, стискається поршнем, запалюється свічкою запалення, фронт полум'я проходить через всю камеру згоряння, газ згоряння розширюється, генерує потужність, що видається двигуном через поршень, і виводиться через вихлопні канали - все це відбувається 158 Час в секунду в кожному з 10 циліндрів. Немислима цінність. Для порівняння: серійний двигун досягає близько третини цієї швидкості. Бензин також повинен відповідати цій вимозі.
"Проблема інженерів полягає в тому, що моторний відділ хотів би мастила, яке максимально охолоджує двигун, тоді як аеродинаміки хочуть менших радіаторів і тому хочуть якомога прохолоднішого масла, щоб у них було більше простору навколо борту автомобіля ", - сказав Ташен. "Отже, мова йде про те, щоб разом знайти хороший компроміс, і ми добре це робимо!"
Не надто жирний і не надто худий
Навіть у трансмісії нічого не працює без масла, якщо в гонці більше 1000 змін. Як і в двигуні, тут також застосовується наступне: чим густіше масло, тим краще воно може зменшити нагрівання. "Чим товще масло, тим краще ми можемо захистити двигун і трансмісію", - пояснює Ташен. "За допомогою густого масла ми могли б значно збільшити тривалість життя редуктора та двигуна. Більш густе масло також відводить тепло краще, ніж рідке масло".
"Однак проблема полягає в тому, що чим товщі масло, тим повільніше може обертатися двигун, що робить його надійнішим, але і слабшим. Тонше масло змушує двигун швидше обертатися і ви отримуєте більше потужності, але тоді ви знову до нього Тонша олива також означає нижчу теплопровідність, тому нам знадобиться більше масла для отримання такої ж теплопровідності, а це, в свою чергу, збільшить вагу автомобіля, що також є негативним. Тож це залежить від правильного компромісу ".
Різне масло для різних маршрутів
Залежно від маршруту використовуються навіть різні масла, як пояснює Тобіас Таше: "Вузькі курси, такі як Монако та Хунгарорінг, вимагають від двигуна багато, оскільки він часто пришвидшується і зміщується. Коли одна машина слідкує за іншою близько кількох поворотів, температура в двигуні зростає різко, тому що менше радіатора надходить на радіатор. На більш швидких маршрутах двигуни працюють з максимальною швидкістю протягом довших періодів. Тут, наприклад, важливо, щоб бензин був ефективним, інакше ви втратите час у ямах під час заправки ".