2. F1 Araçlarının Özellikleri

2 Oca 2020 23:59 tarihinde Apple. albayrak.biz tarafından yayınlandı   [ 3 Oca 2020 00:08 güncellendi ]

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.