1ο Γενικό Λύκειο Καισαριανής Εργασία τεχνολογίας Θέμα: Αγωνιστικά αυτοκίνητα Φόρμουλα 1 Σχολ. Έτος 2010-2011 Τάξη Α2

Ομάδα εργασίας Διαμάντη Μαρία Μέριανου Αλεξάνδρα Δημητροκάλλης Αντώνης Καρπάθιος Χρήστος Κούλης Κωνσταντίνος

Δομή της εργασίας: Τίτλος: Αγωνιστικά αυτοκίνητα- Φόρμουλα 1 Περιεχόμενα: Α) Ορισμός Β) Η ιστορία της Φόρμουλα 1 Γ) Τεχνολογία Αγωνιστικού αυτοκινήτου (car basics) 1.Ανθρακονήματα 2. Ανάρτηση 3. Φρένα 4. Ελαστικά 5. Μετάδοση κίνησης Δ) Ανατομία του «Μονοθέσιου» (car anatomy) 1) Θέση Οδήγησης 2)Ντεπόζιτο Καυσίμου 3) Κινητήρας 4) Ψυγεία 5) Ταχύτητες & Φρένα 6) Τροχοί & Ελαστικά 7) Αμάξωμα (monocoque & (καπάκι) 8) Αεροτομές Ε) Από το χθες στο σήμερα… ΣΤ) Πίστες διεξαγωγής αγώνων Φόρμουλα 1, 2011

Φόρμουλα 1 Α) Ορισμός Η Φόρμουλα 1 (F1) πρωτάθλημα αγώνων αυτοκινήτου,στο οποίο τηρούνται συγκεκριμένοι κανόνες από ομάδες και αυτοκίνητα. Την ευθύνη για τη διοργάνωση των αγώνων φέρει η FIA, (Fédération Internationale de l'Automobile) η Διεθνής Ομοσπονδία Αυτοκινήτου.

Β) Η Ιστορία της Φόρμουλα 1 Μέχρι το 1930 γρήγοροι ρυθμοί ανάπτυξης αγώνων. Β΄ Παγκόσμιος Πόλεμος παύση αγώνων αυτοκινήτων. Μετά το τέλος του πολέμου αρχίζει από τη FIA η διοργάνωση ενός ενιαίου πρωταθλήματος με κοινά χαρακτηριστικά, που ονομάστηκε «Φόρμουλα Α» και αργότερα «Φόρμουλα 1».

Η εξέλιξη των αγώνων – Κυριότεροι σταθμοί: 1η Σεπτεμβρίου 1946 Διοργάνωση 1ου δοκιμαστικού αγώνα με την ονομασία «Βαλεντίνο- Γκραν Πρι» Νικητής: Ο ιταλός Ακίλε Βάρτσι, που οδηγούσε μια Άλφα-Ρομέο 158 Αλφέτα.

1950 Διοργανώνεται το 1ο Παγκόσμιο Πρωτάθλημα με κανονισμούς F1. 1ος αγώνας 13 Μαΐου, πίστα Silverstone, Βρετανία. Νικητής ο Ιταλός Τζουζέπε Φαρίνα

1954 Θέσπιση Νέων κανονισμών: Μέγιστος κυβισμός 2500 κ.ε. Χρήση βενζίνης αντί καυσίμων αλκοόλης. Καθιερώνεται και πρωτάθλημα κατασκευαστών.

Τη δεκαετία 1950 κυριαρχεί ο Αργεντινός οδηγός-πιλότος Χουάν Μανουέλ Φάνχιο

Δεκαετία του 1960 κυριαρχούν: Οι εταιρείες Μπράμπαμ, Λότους ,Φερράρι. Οι εξέχουσες μορφές του Κόλιν Τσάπμαν (καινοτομίες του : τα αεροδυναμικά βοηθήματα) και του Τζιμ Κλαρκ (εξαιρετικές ικανότητες στην οδήγηση).

Δεκαετία του 1970 Διακρίνονται οι οδηγοί: Νίκι Λάουντα, Αυστριακός και Φιτιπάλντι, Βραζιλιάνος Τα πρωταθλήματα κατασκευαστών μοιράζονται οι εταιρείες «Λότους» και «Φερράρι»

Δεκαετία του 1980 Στο πρωτάθλημα κατασκευαστών κυριαρχούν οι εταιρείες «Μακλάρεν» και «Γουίλιαμς» Πρωταγωνιστούν οδηγοί Γάλλοι και Βραζιλιάνοι Το 1980 ξεσπά διαμάχη για τον έλεγχο των αγώνων Φόρμουλα 1, μεταξύ της FOCA (Ένωση των Κατασκευαστών Αυτοκινήτων της Φόρμουλα 1) και της FIA.

Δεκαετία 1990 Κυρίαρχη μορφή: Άϊρτον Σέννα, Βραζιλιάνος. Σκοτώθηκε σε ατύχημα στην ΄Ιμολα, έχοντας κερδίσει ήδη τρία Παγκόσμια πρωταθλήματα. ο θάνατος του Σέννα, όσο και μια σειρά από μοιραία δυστυχήματα, ανάγκασαν τη FIA να πάρει αυστηρά μέτρα για την ασφάλεια των αγώνων.

Από το 2000 και έπειτα η «πρωτοκαθεδρία» ανήκει: στο Γερμανό Μίκαελ Σουμάχερ και Στη Φερράρι

Η Φόρμουλα 1 είναι το ακριβότερο σπορ στον κόσμο ως προς τις επενδύσεις σε τεχνολογία. Ο λόγος των επενδύσεων είναι η δοκιμή νέων τεχνολογιών με τελικό στόχο την άμεση χρησιμοποίησή τους στα αυτοκίνητά μας.

Γ) ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (car basics) Ένα αυτοκίνητο της F1 είναι κατασκευασμένο από ανθρακονήματα. Μέλημα των κατασκευαστών η πλήρης αξιοποίηση του διαθέσιμου χώρου και η εφαρμογή των αυστηρών κανονισμών της FIA. Τα εξαρτήματα ενώνονται μεταξύ τους σχηματίζοντας τελικά το μονοθέσιο αυτοκίνητο της F1.Η μέθοδος αυτή ονομάζεται monocoque (μόνοκοκ).

Τεχνολογία - Εξαρτήματα Αγωνιστικού Αυτοκινήτου 1. Ανθρακονήματα :Φτιάχνονται από φύλλα νημάτων τοποθετημένα το ένα πάνω στο άλλο (επιστρώσεις). Πλεονεκτήματα: 1. απίστευτα ελαφρύ υλικό 2. εξαιρετικά ανθεκτικό 3. εύπλαστο 4. θρυμματίζεται όταν σπάει, με αποτέλεσμα να ελαχιστοποιείται η δύναμη της σύγκρουσης Χαρακτηριστική εφαρμογή: η υλοποίηση του «θαλάμου επιβίωσης» (cockpit) , που μένει ανέπαφος, ακόμα κι αν το υπόλοιπο μονοθέσιο διαλυθεί.

2.Ανάρτηση Μπροστινή Ανάρτηση: Βασικές έννοιες: 1) στηρίζει ιδανικά το ρύγχος του μονοθεσίου και 2) βελτιστοποιεί το σύστημα διεύθυνσης (τιμόνι).  Βασικές έννοιες: 1) A-arms (arms=μπράτσα): δύο ενωμένοι δοκοί που μοιάζουν με το γράμμα 'Α'. Η χρήση τους επιτρέπει στους μηχανικούς να ρυθμίζουν τη κλίση των τροχών(camber).

camber των τροχών, σημαίνει 'γωνία' ή 'κλίση' α) διευκολύνεται αισθητά ο έλεγχος του τιμονιού β) αυξάνεται σημαντικά το συνολικό κράτημα του μονοθέσιου στις στροφές. 3) Αντιστρεπτικές δοκοί: ενώνουν τους τροχούς με τα αμορτισέρ, ελαχιστοποιώντας τους κραδασμούς από τις ανωμαλίες του εδάφους. Πισινή Ανάρτηση: Χρησιμοποιώντας ανάλογη τεχνική πετυχαίνει την καλύτερη επαφή των πίσω τροχών με την άσφαλτο.

3.Φρένα Τα φρένα μιας σύγχρονης F1 είναι: αεριζόμενα δισκόφρενα φτιαγμένα από 'ανθρακόνημα'. Αποτελούνται από τρία κύρια εξαρτήματα: έναν δίσκο που γυρίζει μαζί με τον τροχό, την 'καλίμπρα' που συνδέεται ξεχωριστά από τον δίσκο και τον επιβραδύνει μόλις πατηθεί το φρένο, και τα τακάκια, που βρίσκονται μέσα στην καλίμπρα και γαντζώνουν στον δίσκο μόλις πατηθεί το φρένο. Ο μεγαλύτερος εχθρός του συστήματος αυτού είναι η θερμότητα

4.Ελαστικά Ένα τυπικό ελαστικό F1: έχει πλάτος 16 ίντσες και διάμετρο 13 ίντσες. η εσωτερική δομή του ακολουθεί το σχεδιαστικό πρότυπο radial. η γόμα ποικίλλει ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες της εκάστοτε πίστας. Κατηγορίες ελαστικών: 1. ελαστικά στεγνού οδοστρώματος (slicks). 2. βρόχινα ελαστικά (wets).

5.Μετάδοση κίνησης Μέχρι πρότινος, οι οδηγοί άλλαζαν ταχύτητες χρησιμοποιώντας δυο 'αυτιά' (ή 'πεταλούδες') πίσω από το τιμόνι. Σήμερα ο οδηγός δεν χρειάζεται καν να επιλέξει την επιθυμητή ταχύτητα αφού τα πάντα γίνονται αυτόματα. Τα περισσότερα μονοθέσια έχουν 7 ταχύτητες και μια όπισθεν.

Δ) ΑΝΑΤΟΜΙΑ ΜΟΝΟΘΕΣΙΟΥ (car anatomy) 1) cockpit (καμπίνα οδήγησης) τόσο στενή, που οι οδηγοί αδυνατούν να κουμπώσουν τις ζώνες μόνοι τους. οι ζώνες των πέντε σημείων είναι δεμένες τόσο σφιχτά, που αρκετά συχνά κατά τη διάρκεια του αγώνα οι οδηγοί δυσκολεύονται ακόμα και να αναπνεύσουν.

2) Το κάθισμα ανατομικό, προσαρμοσμένο στο σώμα του εκάστοτε οδηγού. μοναδικός σκοπός του η σωστή στήριξη του σώματος και όχι η άνεση. πρέπει να μπορεί να αφαιρεθεί μαζί με τον οδηγό σε περιπτώσεις έκτατης ανάγκης. Οταν ο οδηγός πάρει την τυπική στάση οδήγησης το σώμα του βρίσκεται σχεδόν παράλληλα με το έδαφος. Κάθισμα Σουμάχερ

3)Τιμόνι Το σχήμα του τιμονιού σχεδόν ποτέ δεν είναι κύκλος. Πάνω του βρίσκονται τόσες λειτουργικές ενδείξεις και διακόπτες  , ώστε οι οδηγοί είναι σαν να παίζουν πιάνο κατά την οδήγηση. Βάσει κανονισμών το τιμόνι πρέπει να μπορεί να αφαιρεθεί οποιαδήποτε στιγμή, γιατί αλλιώς ο οδηγός δεν χωράει  ούτε να μπει ούτε να βγει από το μονοθέσιο.

4) Ντεπόζιτο Καυσίμου βρίσκεται ακριβώς πίσω από το κάθισμα του οδηγού. είναι κατασκευασμένο από επεξεργασμένο λάστιχο. όλα τα ανοίγματα και οι σωληνώσεις που καταλήγουν στο ντεπόζιτο είναι κατασκευασμένα να σφραγίζονται αυτόματα. η βάση του καυσίμου είναι η κοινή αμόλυβδη βενζίνη, με περισσότερα όμως οκτάνια.

5)Κινητήρας από το 1970 κι έπειτα ο κινητήρας τοποθετείται πίσω από το ντεπόζιτο καυσίμου.   ένας τυπικός κινητήρας έχει 10 κυλίνδρους σε διάταξη V.  οι σύγχρονοι κινητήρες ξεπερνάνε σε ισχύ τους 850 ίππους, με χωρητικότητα 3 λίτρων, που  καθορίζεται από τη FIA. οι εξατμίσεις είναι χειροποίητες, αφού η FIA απαγορεύει την αυτοματοποιημένη παραγωγή.

6) Ψυγεία παλαιότερα τα μονοθέσια ήταν αερόψυκτα,  με ένα ψυγείο τοποθετημένο μπροστά από τον κινητήρα .    τα σύγχρονα μονοθέσια είναι υγρόψυκτα, με δυο ψυγεία τοποθετημένα στις πλευρές του αμαξώματος.    στα ανοίγματα των ψυγείων υπάρχουν μικρές πτέρυγες, που παίζουν ρυθμιστικό ρόλο στη ψύξη .

7)Ταχύτητες το κιβώτιο ταχυτήτων βρίσκεται κάτω και πίσω από τον κινητήρα.   υπάρχει κατώτατο όριο στον επιτρεπόμενο αριθμό σχέσεων (4) όπως υπάρχει και ανώτατο όριο (7). Η όπισθεν πάντως είναι υποχρεωτική.

8)Τροχοί & Ελαστικά οι κανονισμοί επιβάλλουν τη χρήση τεσσάρων και μόνο τροχών.    όλα τα ελαστικά είναι χωρίς σαμπρέλα και αντί για αέρα περιέχουν κυρίως άζωτο. τα ελαστικά πρέπει να προθερμαίνονται. Γι’ αυτό το λόγο όλες οι ομάδες χρησιμοποιούν ειδικές θερμαντι-κές κουβέρτες .

9)Αμάξωμα καπάκι σκεπάζει τον κινητήρα και γενικά το πίσω μέρος του μονοθεσίου.   monocoque (μόνοκοκ) περιβάλλει τη θέση του οδηγού φτάνοντας μέχρι το "ρύγχος" Υλικό κατασκευής :ανθρακονήματα. Δοκιμές αντοχής με crash test

10)Αεροτομές σκοπός τους να ρυθμίζουν την πίεση που ασκεί ο αέρας πάνω στο μονοθέσιο (downforce). το "ρύγχος" των μονοθεσίων αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι της μπροστινής αεροτομής . το μήκος και το πλάτος των πτερύγων της μπροστινής αεροτομής είναι αυστηρώς προκαθορισμένα από τη FIA. το μήκος, το πλάτος και ο αριθμός πτερύγων της πίσω αεροτομής είναι επίσης προκαθορισμένα από τη FIA.   

Πτέρυγες ρυθμιστικές ψύξης Ρύγχος Καπάκι Πίσω αεροτομή Εμπρός αεροτομή cockpit Ντεπόζιτο Καυσίμων Κινητήρας A-arms Πτέρυγες ρυθμιστικές ψύξης τροχός Ψυγείο Στόμια εξατμίσεων Εξάτμιση Δισκόφρενο