1.FORMULA 1

Kısaltması F1 olan, Grand Prix Yarışları olarak da bilinen Formula 1; tek kişilik, açık tekerlekli otomobil yarışlarının en yüksek düzeyini oluşturan yarışlar dizisidir.

 Formula 1 yarışlarının kökeni 1920’ler ve 1930’lar da yapılan Avrupa Grand Prix motor yarışlarına dayanır. Formula tüm katılımcıların ve arabaların uymak zorunda oldukları kurallar bütünüdür. Formula 1, II. Dünya Savaşından sonra 1946 yılında üzerinde anlaşılan yeni kuralların adıdır. Savaştan önce Dünya Şampiyonası için pek çok Grand Prix yarış organizasyonu düzenlenmiştir, ancak Dünya Sürücüler Şampiyonası 1947’den önce biçimlendirilememiştir. İlk dünya şampiyonası yarışı 1950 yılında İngiltere’nin Silverstone pistinde yapıldı.

2.F1 ARAÇLARININ ÖZELLİKLERİ

2.1. Aerodinami

Aerodinamik; hareket eden katı kütlelerin havayla etkileşimlerini inceleyen bilim dalıdır. Her takımın kanat tasarımı Şekil 2.1’de görüldüğü gibi farklıdır. Araç  aerodinamiğinin iki ana konusu vardır: Downforce (yere basma gücü) üreterek aracın lastiklerinin pist yüzeyine yapışık kalmasını sağlayıp virajlarda hızlı gitmesine yardımcı olmak, bir de aracın yavaşlamasına neden olan hava direnci ürünü olan drag etkisini (sürüklenme) azaltmak.

Yarış araçları kanatları, uçaklarda bulunan kanatlarla tam olarak aynı prensipte ancak ters yönde çalışırlar. Kanadın iki tarafında, farklı hızlarda ilerleyen hava akımı basınç altında farklılaşır ve böylece ortaya Bernoulli'nin Prensibi olarak bilinen fizik kuralı ortaya çıkar. Bu basınç dengelenmeye çalıştıkça, kanat düşük basınç altında ilerlemeye çalışır. Uçaklar kanatları kendisini kaldırmak için kullanırken, yarış araçları ise tam tersi yerde tutmak için, yani downforce için kullanır. Modern Formula 1 araçları, aerodinamik yere basma gücü sayesinde virajlarda 3.5 g (kendi ağırlığının 3.5 katı) yanal dönme gücü üretir. Bu da teoride, yüksek hızda takla atabilecekleri manasına gelir. Günümüz şartlarında aerodinamik araştırma açısından rüzgar tüneli ve CFD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) ilk sırada yer alır.

Şeklil 2.1. Bazı F1 takımlarının ön kanat tasarımının bir kısmı

Formula 1 araçlarında aerodinamik açıdan öne çıkan parçalar ön ve arka kanatlar. Bu iki parça, araçtaki downforce gücünün yaklaşık % 60'ını üretir. Geri kalan downforce gücünün büyük bölümü taban sayesinde üretir. Ancak günümüz kurallarını baz alırsak ön ve arka kanat genel downforce gücünün % 40'ını oluştururken, taban ve difüzör gibi kısımlar % 60'ını oluştururlar.

 

 

 

 

2.2. Şasi (Süspansiyon)

Modern Formula 1 araçlarında süspansiyonları Şekil2.2’ de görüldüğü gibi bir yapıya sahiptir. Süspansiyon, birkaç bileşenin bir araya gelmesiyle araca performans kazandıran önemli parçalardan birisidir.

Süspansiyonlar; güç ünitesinin ürettiği gücü, kanatların ürettiği yere basma gücünü ve lastiklerin sahip olduğu yol tutuşunu dizginleyerek, hepsinin verimli bir şekilde kullanılıp pist üstüne aktarılmasında hayati öneme sahiptir.

Yol araçlarının aksine, sürücü konforu ön planda olmaz. Yay ve amortisör oranları, tümsek ya da bordüre vurulduğunda etkinin mümkün olan en kısa sürede yok olmasını sağlar. Yay, bu etkiyi emer, amortisör geri dönüşünde bırakır ve salınım kuvvetinin oluşmasını engeller.

Şekil2.2 Araçların güncel şasisi

Formula 1 araçlarında yer alan süspansiyonların elektronik etki olmadan kontrol edilmesi gerekir. Araçlarda çoklu bağlantılı ön ve arka süspansiyonlar bulunur. Bu, bazı yol araçlarında bulunan çift salıncak sistemli süspansiyonlara benzerdir. Üst ve altta yer alan süspansiyon kolları eşit uzunlukta olmazlar. Bu sayede virajlarda kamber açısının mümkün olan en iyi şekilde kontrolü sağlanır. 

2.3. Frenler

Frenlemenin prensibi oldukça basittir: Kinetik enerjiyi kaldırarak objeyi yavaşlatmak. Formula 1 araçlarında, çoğu yol araçlarında Şekil 2.3’ te olduğu gibi disk frenler bulunur. Dönen diskler, hidrolik kaliperin devreye girmesiyle iki fren balatası (Şekil 2.3) arasında sıkıştırılır. Frenleme sonucunda aracın momentumu, büyük bir sıcaklık ve ışığa dönüşür.

Şekil 2.3. 2017 Mercedes AMG fren sistemi

Tüm araçlarda karbon fiber fren alaşımdan hazırlanan fren diskleri bulunur. Bu sayede hem ağırlıktan tasarruf sağlanırken hem de çelik disklere göre frenlerin daha yüksek sıcaklıklarda çalışması sağlanır.

Tipik bir Formula 1 fren diski yaklaşık 1.5 kg ağırlığında olur. Fren disklerine özel bileşen fren balataları eşlik eder. Bunlar 1200 dereceye kadar sıcaklıkta çalışabilir. Bu açıdan frenlerin hem yeterli soğutmaya sahip olması, hem de aerodinamik açıdan verimli olması için sistemin gelişiminde ciddi çaba harcanır. F1 araçlarında iki tane  hidrolik fren sistemi bulunabilir. Bir tanesi önde, diğeri arkadadır. Tekerleklerin fren esnasında kilitlenmemelerini engelleyen “ABS” yasaklanmıştır. Her tekerlekte en fazla 6 pistonlu fren kalibresi kullanılabilir. Her tekerlek için bir tane disk kullanılabilir. Bu diskin kalınlığı en fazla 2.8 cm, dış çapı ise en fazla 27.8 cm olabilir. 200 km hızla giden bir aracın durma mesafesi 55 metre ve 1.9 saniyedir.

Şekil 2.4. Williams FW40 Fren Diski Detayı

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Kokpit

Modern Formula 1 araçlarının kalbinde tam olarak monokok(Şekil 2.4) adı verilen "tek gövde" yer alır. Formula 1 aracında pilotun yaşam hücresini ve kokpiti oluşturan parça monokoktur.

Şekil 2.4. RedBull Racing araç kokpiti

Aracın şasisinin temeli bu parçadır ve motor ile ön süspansiyonlar doğrudan monokoka bağlanır. Hem güvenlik parçası hem de yapısal bir parça olan monokok, çok güçlü olmak zorundadır. Formula 1 araçlarının çoğu parçası gibi monokok da karbon fiberden yapılır. Monokokun bazı yerleri 60 katman karbonfibere sahiptir. Yüksek yoğunluklu dokuma laminat paneller, güçlü hafif bal peteği şeklindeki yapıyı kaplar.

Monokokun kalbinde yaşam hücresi yer alır ve onun içinde kokpit bulunur. Güvenlik gerekçesiyle, kokpite hiçbir şekilde yakıt, yağ ya da su gibi şeyler geçmeyecek şekilde tasarlanır. Pilot, kemer ya da direksiyon haricinde bir şey çıkarılmadan 5 sn içerisinde araçtan çıkarılabilmelidir. Kokpitin genişliği direksiyon bölümünde 50 cm, pedal kısmında 30 cm olmalıdır. Kokpit içerisindeki ortalama sıcaklık 50 derece civarında olur.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5. Aracın Boyutu ve Ağırlığı

F1 yarışlarında kullanılan otomobillerin ortalama ağırlığı 550 kilo olarak gösterilirken, araçların azami ağırlığı ise tam teçhizatlı pilotla birlikte en fazla 600 kilo olmak zorundadır. 

Şekil 2.5. Ortalama bir F1 aracının ağırlığı

Aracın genişliği lastikler ve jantlar da dahil olmak üzere en fazla 180 cm, aracın uzunluğu en fazla 420 cm, yüksekliği en fazla 95 cm ve iki tekerlek arası da en fazla 140 cm olabilir.

 

2.6. Lastikler

Tekerlek sayısı Şekil 2.6’ da belirtildiği gibi 4 ile sabitlenmiştir ve bu tekerler açıkta olmak zorundadır. Jantlar metal vb. elementler ile üretilmek zorundadır. Ön tekerleklerin genişliği en fazla 35.5 cm, en az 30.5 cm, arka tekerleklerin genişliği en fazla 38 cm, en az 36.5 cm olmalıdır. Bütün tekerleklerin çapı 66 cm ile sabitlenmiştir. Yumuşak, sert ve iki ayrı düzeyde yağmur lastiği bulunur. 4 farklı lastik seçeneği sunulur. Her yarış için değiştirilebilir. Formula 1 araçlarının lastikleri yalnızca 1 yarış ömürlüdür. Tek kullanımlıktır ve normal otomobillerde olduğu gibi lastiklerin üzerinde, aracın yola tutunması için dişler bulunmaz. Lastikler yalnızca düzdür. 

     Yarışlarda sunulacak lastikler sadece 5 farklı kuru zemin (slick) lastik çeşidi ile sınırlanmıştır. Beyaz renk sert lastiği temsil ederken, sarı renk orta sert ve kırmızı renk ise yumuşak hamurlu lastikleri temsil etmektedir. Bu lastikler C1,C2,C3,C4,C5 şeklinde sınıflandırılmaktadır.

 

 

Şekil 2.6.  F1’de kullanılan lastikler

2.6.1. C1 (Compound 1) Hamuru

     C1, Hamur 1’in kısaltmasıdır. Bu lastik 2019 Pirelli (F1 lastik tedarikçisi) serisinin en sert lastiği olup, 2018’in sert hamuruna oranla daha sert olması için geliştirilmiştir. Agresif yüzeylere sahip, hızlı virajları ve yüksek ortam sıcaklığının görüldüğü yüksek enerji baskısının lastiklere uygulandığı pistler için tasarlanmıştır. Bu hamurda lastiğin ısınması daha uzun sürer ve bu gelişme de maksimum dayanıklılık ve düşük oranda aşınma sağlar.

Şekil 2.6.1. C1 Compound

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6.2. C2 Hamuru

     Farklı bir yapıya sahip bu lastik yine de lastik çeşitlerinin sert olanları grubunda yüksek hız, yüklü enerji ve yüksek ortam sıcaklıklarına birebir değerlendirilmektedir.

Şekil 2.6.2. C2 Hamuru

2.6.3. C3 Hamuru

     Bu lastik dayanıklılık ve performans dengesini çok iyi sağlamaktadır. Sert ve talepkar pistlerde en yumuşak lastik hamuru, daha sakin veya şehir içi pistlerde ise en sert lastik hamuru olarak mükemmel uyum sağlayabilir.

Şekil 2.6.3.C3 Hamuru

2.6.4. C4 Hamuru

     2018’de ultra yumuşak olarak kullanılan lastiğe en yakın olan bu lastik dar ve virajlı pistlerde çok iyi çalışır. Hızlı ısınan yapısıyla yüksek performans sağlarken aynı zamandan kısıtlı bir kullanım ömrü vardır.

Şekil 2.6.4. C4 Hamuru

2.6.5. C5 Hamuru

     2019’un en yumuşak lastiği olarak bilinen hypersoft: Pirelli’nin üretmiş olduğu en hızlı lastiktir. Tüm pistlere uygun performans sağlayan bu lastik yüksek mekanik yol tutuşu sağlarken, yüksek hız ve tutuşun karşılığı kullanım hayatı diğer lastik çeşitlerine göre daha kısıtlıdır.

Şekil 2.6.5. C5 Hamuru

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7. Yakıt ve Yağ Özellikleri

Formula 1 araçları 100 km’de yaklaşık 60 litre benzin harcar. Yakıt tankları FIA tarafından onaylanmış ve kauçuk-lastikten imal edilmiş olmalıdır. Aksi takdirde onay alamazlar. Yakıt tankları pilot ile motor arasında olmalı ve yakıt tankının yüksekliği, maksimum pilotun koltuğunun 30 cm üzerinde olmalıdır.

Şekil 2.7. Yakıt ikmal bölümü

Modern yakıtlarda çok az miktarda hidrokarbon olmayan maddelere izin verilir. Kısacası en uçucu güç arttırıcı katkılara izin verilmez. 2014'ten beri her aracın yarışı maksimum 100 kg yakıt ile tamamlamasına izin veriliyordu. 2017'de ise araçların hızlanması ile bu sınır 105 kg'a çıkarıldı. Formula 1 aracında her bileşende olduğu gibi, maksimum performans için yakıtın da optimize edilmesi gerekir. Bu kapsamda bilgisayar modellemesi, statik motor çalışması ve hareketli testler yapılır.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. FORMULA 1 TARİHİNDE KULLANILAN MOTORLAR

3.1. V12 Motor

     Genelde 1989-1999 yılları arasında kullanılan V12Şekil 3’te gösterildiği gibi uzunlamasına 65º şeklindedir. Toplam yer değiştirmesi 3497.96 cc olan aracın sıkıştırma oranı ise 12.5:1'dir. Maksimum gücü 500KW(680 beygir gücü) olan motor dakikada 12.750 devir yapabilir. Litre başına ise 194 beygir gücü kullanır.Silindir başına beş valf bulunur.

Şekil3.1992’de kullanılan Ferrari V12 motoru

 

 

3.2. V10 Motor

     Genelde 2006-2013 yıllarında kullanılan 3.0L motor uzunlamasına 75º ve 90º şeklinde olan motorun (Şekil1.2) toplam yer değiştirmesi 2996.62 cc ve sıkıştırma oranı 12.3:1’ dir. Maksimum gücü 592 kW (805 beygir gücü) olan motor dakikada 17.300 devir yapmaktadır. Litre başına kullanılan güç ise 269 beygir gücüdür. Silindir başına ise dört valf bulundurur.

Şekil 3.2.2004 yılında kullanılan Ferrari F2004 aracının V10 motoru

3.3. V6 Motor

Şekil 3.3. 2014 Mercedes AMG V6 Motoru

 

 

 

2014 yılındandaki son düzenlemelerle birlikte araçlarda turbo beslemeli Şekil 3.3’te göründüğü gibi V6 motorlar kullanılmaya başlanmıştır. 1.6 litre , 90 derece açıda bulunan 6 silindirli V6 motorda bir tane turbo bulunmaktadır. Motora baktığımız zaman günümüzdeki araçlardan pek farklı değildir. Temel olarak, hava filtresinden hava alınır. Alınan bu hava turbonun komprasör bölümünden geçer ve daha sonra intercoolere (turbo şarjlı motorlarda turbonun sıkıştıması sonucunda ısınan havanın soğutulması için kullanılan ek soğutucu) aktarılır. Farklı olarak motorlarda bir hava kabı bulunmaktadır. Yani bütün hava bir kap içerisine toplanır. Bu kap hafif olması için karbon fiberden üretilmektedir. Silindirlere hava buradan çekilir. Bunun amacı da bütün silindirlere homojen ve eşit hava alımının sağlanması ve hava akışını kontrol etmektir.   

Aynı zamanda V6 motor, yakıt sağlayıcılarından alınan özel moleküler bilgilere göre tasarlanmaktadır. Örneğin;  Mercedes AMG için Petronas, özel yakıtın moleküler yapısını hazırlar ve Mercedes motoru da bu moleküler yapıya en uygun şekilde motoru tasarlar. Bu şekilde, hava-yakıt karışımı silindir içinde daha çok homojen dağılır ve yanma sırasında her yer homojen olarak yanar.

     Bu motorlarda sıkıştırma oranları(12-13:1 max 17:1) çok yüksek olduğu için özel bujiler kullanılır. Çünkü Formula takımları, bu yüksek sıkıştırma oranlarında her yerin homojen yanmasını isterler. Yanma sırasında piston başına yaklaşık olarak 4 fil basıncı yaratan bir basınç ortaya çıkar. Aynı zamanda yanma sırasında silindirin maksimum sıcaklığı da güneşin yüzey sıcaklığının yarısı olan 2750º C’ ye ulaşmaktadır. Bunlar günümüzde kullanılan araçlardakilerden çok daha yüksek değerlerdir. Böyle olunca tekrar çıkan egzoz gazı turbonun türbin bölümüne geçer ve egzoz gazı olarak atılır.

     Günümüzdeki Formula araçları 1600 cc motor hacmine sahiptir. Bu motorlar dakikada 15000 devire ulaşmaktadır ve 875-1000 beygir gücü üretibilmektir. Günümüzde ise bazı takımlar 1000 beygir gücünü aşabildiklerinden bahsetmektedirler. Motorlar çelik ve dökme demirden üretilmek zorundadır. Pistonlar, silindir başı ve silindir yatakları yapay kimyasal bileşiklerden yapılamazlar. 0-100 km hızlanması yaklaşık olarak 3 saniyedir. Tork gücü ise 400-500 Nm’dir.

4. GÜNCEL MOTOR TEKNİK ÖZELLİKLERİ

     Günümüzdeki Formula motorlarını Mercedes-Benz, Renault, Ferrari ve Honda şirketleri tedarik etmektedir. Bu motorlar verimli bir yanma gerçekleştiren içten yanmalı motor ile eletrikli motor bulunmaktadır. Motorun 4 zamanlı Otto çevrime sahiptir. Yirmi dörtlü valf dizisine sahiptir ve silindir başına dört valf kullanılır. Motordan kullanılan yakıt 98-102 Research Octane Number (Araştırılan Oktan Numarası) sahip kurşunsuz benzin ve %5.75 oranında biyoyakıt kullanılır. Araçlarda doğrudan yakıt enjeksiyon sistemi bulunur. Yakıt enjeksiyon basıncı 500 bar (7.252 psi, 493 atm, 375.031 Torr, 50000 kPa, 14.765 inHg). Yakıt ekonomisi kütle aralığı ise 100 kg/h’ dir. Motorun yağlanması ise kuru karter ile yapılır. Motorun ulaştığı maksimum hız ise 340-370 km/h civarındadır. Motorun soğutulması ise tek ön soğutma sistemini besleyen tekli mekanik su pompası ile gerçekleşir. Motor yüksek enerjili endüktif bir ateşleme gerçekleştirir.

 

Motorlarda kullanılması yasaklanmış bazı malzemelerde bulunur. Bunlar; magnezyum başlı alaşımlar, metal matriks kompozitler, metaller arası malzemeler, ağırlıkça %5’den fazla platin içeren malzemeler, rutenyum, iridyum veya renyum, %2.75’ten fazla berilyum içeren bakır bazlı alaşımlar, %0.25’ten fazla berilyum içeren diğer alaşım sınıfı, tungsten bazlı alaşımlar ve seramikler, seramik matriks kompozitlerdir.

     Ayrıca araçlarda kullanılan türbin muhafazasına bağlı olarak turbocharger 8 kg(18 lb) ağırlığındadır. Turbocharger’in devir limiti ise dakikada 125000’dir. Araçlardaki basınç şarjı tek kademeli kompresör, egzoz türbine ve ortak şaft ile sağlanır. Turbo yükseltmesinin seviye basıncında bir sınırlama yoktur ama 4-5 bar( 58.02-72.52 psi, 3.95-4.93 atm, 3000.25-3750.31 Torr, 400-500 kPa, 118.12-147.65 inHg) civarındadır. Maksimum iki atık çıkışı vardır. Bunlar elektronik ya da pnömatik kontrollüdür.

Şekil 4. 2014 Renault F1 Motoru

 

 

 

 

5. KINETIC ENERGY RECOVERY SYSTEM (KİNETİK ENERJİ GERİ DÖNÜŞÜM SİSTEMİ)

     Günümüzde ERS sisteminden önce kullanılan sistemdir. 2009 yılında Formula araçlarında kullanılmaya başlanmıştır. Aracın frenleme esnasında ortaya çıkan ve kullanılmayan sıcaklığın cihaz sayesinde kinetik enerjiye dönüştürülmesidir. Saklanan ve güce dönüştürülen enerji ani hızlanmaya yardımcı olmaktadır.

5.1. Çalışma Prensibi

     Prensip olarak sistemin iki tipi vardır. Bunlar batarya(elektirkli) ve çark(mekanik) tiplerdir. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren ve aynı zamanda tam tersi işlemi de yapan aracın transmisyonuna birlermiş motor jeneratörünü kullanır. Elde edilen enerji bataryalarda saklanır ve istenildiği zaman pilot tarafından kullanılır.

Şekil 5.KERS Sistemi

 

 

 

Mekanik sistem frenleme enerjisini yakalar ve dakikada 80000 devir yapan ufak çarkların dönmesi için kullanır. Ekstra güce ihtiyaç duyulduğunda , çarklar aracın arka tekerlekleri ile bağlantıya geçer.

 

 

Bir başka seçenek ise, hidrolik KERS’in adapte edilememesine rağmen, istenildiğinde tekerleklere gönderilecek hidrolik basıncın toplanması için frenleme enerjisi kullanılır. Herbir varyatör (aralıksız şekilde vites oranını değiştirebilen mekanik güç transmisyon cihazı) içindeki bileşenler input disk ve tam tersi output disk içerir. Herbir diskin formu disklerarasında çörek şeklinde fark olacak şekilde tasarlanır. Herbir disk formu üzerindeki halka alan çukur şeklinde bulunur.

     İki ya daüç silindir her bir halka çukurun içine yerleştirilir ve her bir silindirin dışarıdaki kenarı input disk ve output disklerin halka yüzeyleriyle temas edecek şekilde konumlandırılır.       Input disk dönerken, güç silindirler üzerinden input diskin tam tersi yönünde dönüş yapan output diske doğru transfer edilir.

     Silindir açısı varyatör oranını karşılaştırır ve bu nedenle silindirin açısının değiştirilmesi oranının değişmesi sonuçları görülür. Input disk üzerindeki küçük çaplı (merkeze yakın) silindir ve output disk üzerindeki büyük çaplı (kenara yakın) silindirle varyatör düşük oranlı olur. Tam tersi şekilde input diskte geniş çap kullanılması ve output diskin küçük çaplı olması yüksek oranı doğurur ve tam oranılı etki alanı sağlar, davranışa devam eder.

     Disklerin ve silindirlerin temas eden yüzeyleri boyunca güç akımı özel geliştirilmiş uzun molekül çekme sıvısından üretilen mikroskobik flimin üzerine geçer. Bu sıvı disklerin ve silindirlerin temas eden dönen yüzeylerini ayırır.

     Input ve output diskler her bir vartayör ünitesi içinde birbirlerine kenetlenir. Diskler ve silindirler arasında temas noktalarındaki çekiş akışkanı bu kenetlenme basıncı ile oldukça yapışkan bir hale gelir, yapışkanlığı artar ve dönen diskler silindirler arasındaki güç transferi için etkin mekanizma yaratır.

6. ENERJİ GERİ DÖNÜŞÜM SİSTEMİ

     Aracın ileri gitmesini sağlayan tamamen entregre turbo beslemeli 1.6 litrelik turbo V6 motor kadar, güç ünitesinde yer alan ve hem egzozdan hem de frenlerden çıkan ısı enerjisini kullanıp dönüştürerek güç ünitesinin genel olarak verimliliğini ciddi ölçüde arttıran Şekil 6’da gösterilen Enerji Geri Dönüşüm Sistemi (ERS) bulunmaktadır.

     ERS motora ek olarak 160 beygir gücü civarında güç üretmektedir. Böylece modern güç ünitesi ile %35 daha az yakıt kullanılır. ERS’den önce Kinetik Enerji Geri Dönüşüm Sistemi kullanılıyordu ve motora ekstra 80 beygir gücü civarında bir güç ilave ediyordu.

     ERS ile KERS’e göre iki kat daha fazla güç üretiliyor ve ERS yaklaşık 10 kat daha fazla kullanılabiliyor. ERS içinde iki motor jenaratör ünitesi (MGU-K ve MGU-H), enerji deposu (Energy Store) ve kontrol elektronikleri bulunur. Motor jenaratör ünitesi mekanik ve ısı enerjisini elektirik enerjisine çevirir.

Şekil 6. ERS Sistemi

 

 

6.1. MGU-K(Motor Jeneratör Ünitesi-Kinetik)

     MGU-K Şekil 6.1’de belirtilen (K, kinetik kelimesinin kısaltılması olarak kullanılır ve KERS’in güncellenmiş versiyonu olarak görev yapar), frenlemede üretilen enerjiyi elektriğe çevirir. Frenlemeden sonra viraj çıkışlarında da doğrudan krank miline bağlı elektrik motoruyla krank milini döndürmek için ek güç üretir. Hızlanma esnasında devreye girer ve enerji deposundan 160 beygir gücünün sürüşe dahil olmasını sağlar ancak tur başına geri kazanılması gereken enerji 2 MJ ile sınırlıdır.Ek olarak MGU-K maksimum devri 50000 rpm (dakikadaki devir sayısı) olmalıdır.

 

 

Şekil 6.1.MGU-K

 

 

 

 

 

6.2. MGU-H(Motor Jeneratör Ünitesi-Isı)

MGU-H,  motorun turboşarjına bağlı ısı enerjisinin geri kazananımını sağlayan sistemdir. F1 takımlarında Şekil 6.2’de görüldüğü gibi MGU-H yapısı farklıdır. Isı enerjisini elektrik enerjisine çevirir. Bu enerjide MGU-K’ye güç sağlamak için ya da depolamak için bataryalara gönderilirler. MHU-H turbo türbini ve turbonun kompresörü arasına bağlanır. Sıcak egzoz gazları türbini çevirince MGU-H elektrik üretir. MGU-H sayesinde araçlar düşük devirdeyken turbo geçikmesi yaşamazlar. MGU-H’de tur başına enerji kazanma limiti yoktur. MGU-H’nin maksimum devri 125000 rpm olmalıdır.

Şekil 6.2. Takımlara göre MGU-H’nin yeri

6.3. Enerji Deposu(Energy Storage)

    Enerji deposuŞekil 4.3’te gösterildiği gibi MGU-K ve MGU-H’de enerji depolayan ve her Formula 1 aracı için özel olan bir pildir. Elektrik enerjisi, hem frenlemeden geliştirilen aşırı kuvvetler hem de egzozlardan yayılan ısı tarafından üretildiğinden, temel bir güç kaynağıdır. Toplanan enerjiyi aracın içinde saklamak bir zorunluluktur, böylece gerektiğinde kullanılabilir. Tek bir tur boyunca, ES’den arka tekerleklere verilecek maksimum enerji miktarı 4 MJ’dir. Bu, tur başına yaklaşık 30 saniyelik bir güç sağlar.

Şekil 6.3. Honda F1 Aracı Bataryası

6.4. Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU)

     EKU, güç aktarma sisteminin tüm yönlerini izler ve her araçta bulunan 150 ila 300 sensörden veri toplar. Saniyede 100 kilobayt ile 0.5 megabayt arasında veri üreten bir otomobilin EKU’su büyük bir yarış sırasında sensörlerden 1 gigabayttan fazla bilgi toplayabilir ve bunların tümü sürekli olarak pistte bulunan sistemlere gerçek zamanlı olarak yansımaktadır.

Şekil6.4. F1 ECU. McLaren Elektronik Sistemleri

 

 

 

 

6.5. Turbo Şarj (Turbocharger)

     Motora atmosferik basıncın üzerinde hava vererek yani cebri doldurum yaptırarak daha küçük hacimli motordan daha yüksek güç alınmasını sağlayan, hareketini egzoz gazının dışarı çıkma basıncından alan bir çeşit pompadır.

    Türbin ve komprasör olmak üzere iki adet pervaneye sahiptir. Türbin egzoz tarafında, komprasör ise emme tarafında yer almaktadır. Egzoz gazının çıkma basıncıyla dönen türbin aradaki bağlantı milinin yardımıyla komprasör pervanesini döndürür. Bu sayede motor silindirine önemli ölçüde artan bir hava girişi sağlanır.

7. F1 ARAÇLARININ NORMAL ARAÇLARDAN FARKI

     F1 araçları olağanüstü yüksek motor hızına sahiptir. Bu hızlar 15000 rpm’ye kadar çıkar. Normal benzinli araçların maksimum sınırı 7000 rpm’dir. Sürtünme doğrudan motor performansını etkiler. Böylece sürtünmeyi azaltmak için F1 motorlarının parçaları sürtünmeyi azaltmak için özel olarak üretilmiştir. Normal motorların aksine, bu parçalar elektriksel deşarj işlemesi ve ultrasonik işlem gibi gelişmiş işlemleri kullanarak yapılır. Motorun ağırlığını azaltmak için yüksek performanslı alüminyum alaşımları kullanılır. Parçanın gücünü koruyarak bileşenlerin olabildiğince hafif olmasını sağlar. Şanzımanın her zaman doğru dişli oranını sağlaması için vites sayısı diğer araçlardan daha fazladır. Karayolu araçlarından farklı olarak F1 motorları, yakıt tedarikçileri tarafından boşluk bırakılmış yakıt kullanılır.

 

Normal bir karayolu aracının ısıl verimliliği %25-%30 arasında bir değere sahiptir. Ancak bu oran F1 motorlarında %45’ten fazladır. Normal araçların sıkıştırma oranları yaklaşık olarak 10:1 iken F1 araçlarında bu oran 17:1-18:1’e kadar çıkmaktadır. F1 motorları kısa stroklu geniş bir deliğe sahiptir. Buji silindirin içinde bulunmaz, bujinin bir yakıt karışımını ateşlediği küçük bir ateşleme odası vardır. Valf yayları yoktur, bunun yerine valfleri açıp kapama için hava basıncı kullanılır.

8.SÜRÜKLENME AZALTMA ETKİSİ(DRAG REDUCTION SYSTEM-DRS)

     Bu sistem aracın arka kanadını kaldırarak rüzgar direncini azaltıp daha etkili bir hızlanma sağlamayı hedefleyen bir sistemdir. DRS aracın maksimum hızını arttırmaz ancak bu hıza ulaşma imkanını arttırır. Bu sistem aktifleştiğinde aracın downforce kuvveti azalır. Azalan downforce ile araç daha etkili bir hızlanma gösterir. DRS yarış pistlerinin belirli düzlüklerinde aktif edilebilir. Yarışlarda ise rakiple arada 1 saniye veya bu sürenin altında bir değer varsa aktif edilebilir.

Şekil 8. DRS’nin açılıp kapanması

8.1. DRS Sisteminin Nasıl Çalışır?

     F1 araçlarının arka tarafında bir kanat bulunmaktadır. Bu kanat DRS sistemi pasifken sürekli olarak kapalı pozisyondadır. DRS’nin açılması ile birlikte arka kısımda bulunan bu kanat açılır. Pilot bu işlemi direksiyondan kontrol etmektedir. DRS sistemi aracın rüzgara karşı olan basıncını azaltır. Aracın lastiklerinin normalden daha uzun bir ömre sahip olmasını sağlar. Rüzgar basıncı ve aracın zemine uyguladığı kuvvet alçaldığı için, lastikler de yere daha az sürtünür ve dolayısıyla normalden daha az aşınır.

Şekil 8.1.DRS’nin açılıp kapanması

 

9. 2021 YILINDA YAPILACAK DEĞİŞKLİKLER

     2021 F1 araçları; daha basit ön kanatlar, agresif karoser (motor, şasi, tekerlek gibi kısımların dışında kalan bölüm), daha büyük arka kanatlar, araç altı areodinamikler, tekerlek kontrol cihazları, daha basit süspansiyonlar ve 18 inç lastikler öne çıkan özellikler.

Şekil 9.0 2021 için prototip bir F1 aracı

   Normal F1 araçları takipte iken arkadaki araç %40 civarında yere basma gücü kaybeder. Bu oran 2021 araçlarıyla, %5-10 civarına düşecek çünkü aracın yere basma gücünün çoğu karoser üzerindeki aerodinamik parçalardan değil, araç altında tabanda üretilecek. Bu sayede öndeki araçtan arkaya daha temiz hava gidecek ve hava arka tarafta yukarı doğru yönlendirilecek. 

   Yeni kurallara göre, yarış hafta sonu boyunca araca eklenen güncelleme sayısı, sezon içerisinde getirilebilecek aerodinamik güncelleme sayısı kısıtlanacak. Ayrıca daha fazla parça standart olacak ve fren balatası gibi parçaların kullanılma sayısında kısıtlamaya gidilecek.

   Güç üniteleri aynı kalacak ancak egzoz sistemi de güç ünitesi parçaları gibi sezon boyunca kısıtlı sayıda kullanılabilecek. Bir pilotun sezon boyunca kullanabileceği egzoz sistem sayısı 6 olacak.

 

 

   Yeni lastikler, harcamaları düşürme için değiştirilen güç ünitesi parçaları ve güvenlik önlemleri gibi değişikliklerle, araçlar daha ağır olacak. Lastik battaniyeleri 2021 ve 2022’ de kullanılmaya devam edecek ancak kısıtlamalar olacak. Yeni kurallarla araçlar 3-4 saniye civarı yavaşlayacaklar.

10. KAYNAKÇA

• https://www.wikizeroo.org/index.php?q=aHR0cHM6Ly90ci53aWtpcGVkaWEub3JnL3dpa2kvRm9ybXVsYV8x
• https://tr.motorsport.com/f1/news/formula-1-i-taniyalim-suspansiyon-994298/950963
• https://tr.motorsport.com/f1/news/formula-1-i-taniyalim-aerodinami-992078/950777/
• https://tr.motorsport.com/f1/news/formula-1-i-taniyalim-frenler-992124/950789/
• https://tr.motorsport.com/f1/news/formula-1-i-taniyalim-kokpit-guvenligi-998874/1109660/
• https://www.parcacix.com/blog/formula-1-arabalari-teknik-ozellikleri/
• https://en.wikipedia.org/wiki/Formula_One_engines#1947–1953
• https://formula1.ferrari.com/en/f1-90/
• https://formula1.ferrari.com/en/f300/
• https://en.wikipedia.org/wiki/File:Ferrari_054_V10_engine.jpg
• https://www.ceyrekmuhendis.com/formula-1-motorlari/
• https://www.parcacix.com/blog/formula-1-araclari-motor-ozellikleri/
• http://f1teknik.net/2010/08/24/kers/
• https://en.hondaracingf1.com/technology.html
• https://www.redbull.com/gb-en/how-turbos-f1-work
• https://www.pirelli.com/tyres/tr-tr/motorsporlar%C4%B1/f1/lastikler
• https://www.parcacix.com/blog/drs-nedir-formula-1-f1-sistemi/
• https://tr.motorsport.com/f1/news/2021-kurallari-sonunda-onaylandi/4590018/
• https://cdn-1.motorsport.com/images/mgl/0ZXJZx8Y/s8/f1-belgian-gp-2017-mercedes-benz-f1-w08-front-brake-and-wheel-hub-detail.jpg
•  Fédération Internationale de l’Automobile (23 January 2014). "2014 FORMULA ONE TECHNICAL REGULATIONS" (PDF). Retrieved 27 February 2014.
•  Engine / gearbox Archived 22 February 2014 at the Wayback Machine Understanding the Sport, Official Formula 1 Website
• F1 Engine Power Secrets, Ian Bamsey, June 2000 RACER magazine
• Scarborough, Craig. "Technically Challenged: Renault Innovations in Formula One"(PDF). Atlas F1. ScarbsF1.com. Archived (PDF) from the original on 24 August 2009. Retrieved 4 June 2012.
•  Taulbut, Derek. "Note 89 – TurboCharging background" (PDF). Grand Prix Engine Development 1906 – 2000. Grandprixengines.co.uk. Archived (PDF) from the original on 4 June 2012. Retrieved 4 June 2012.
•  "Why do big diesel engines and race car engines have such different horsepower ratings?". HowStuffWorks. Retrieved 2 April 2014.
•  Leo Breevoort; Dan Moakes; Mattijs Diepraam (22 February 2007). "World Championship Grand Prix engine designations and configurations". 6th Gear.
• "STATS F1 • Engines". StatsF1.
•  Remi Humbert. "BMW Turbo F1 Engine". Gurneyflap.
• "A Genius Named Todt". Atlasf1.autosport.com. Retrieved 13 February 2011.
• "Williams F1 – BMW P84/85 Engine". F1network.net. Retrieved 13 February 2011.
•  Roy McNeill, Copyright BMW World 1999–2005 (22 September 2003). "BMW World – Picture of the Week". Usautoparts.net.
•  2005 Formula One technical regulations Archived 21 June 2006 at the Wayback Machine. FIA
•  Honda R&D Technical Review - F1 Special (The Third Era Activities)
•  Henry, Alan (ed) (2006). AUTOCOURSE 2006–2007. Crash Media Group. pp. 82–83. ISBN 1-905334-15-X.
•  2006 Formula One technical regulations Archived 1 September 2006 at the Wayback Machine, chapter five, 15 December 2005
• F1 technical, Toyota TF106 Specification, 14 January 2006
•  "F1 News: FIA agrees to engine re-equalisation". Autosport.com. Haymarket Publications. 22 September 2009. Retrieved 22 September 2009.
•  "Teams are keeping revs under 12000 rpm". Retrieved 11 October 2014
•  "How Formula One's Amazing New Hybrid Turbo Engine Works". 22 January 2014. Retrieved 9 August 2014.