A padlólemez flexibilitásának vizsgálata

A padlólemez flexibilitásának vizsgálata - 04-28-2012 by Papp István - Formula1Tech Blog - http://www.formula1tech.hu

A padlólemez flexibilitásának vizsgálata by Papp István - szombat, április 28, 2012 http://www.formula1tech.hu/a-padlolemez-flexibilitasanak-vizsgalata/

A Formula-1-es versenyautók megfelel? menettulajdonságaihoz nem elegend? egy jól megtervezett és kialakított, kifogástalan nyomatékviszonyokkal és jó végsebesség elérését lehet?vé tev? motor. A jelenlegi F1-es konstrukciókban lév? V8-as er?forrásban rejl? adottságok hatékony felhasználásához ugyanis elengedhetetlen tényez?, hogy a bennük rejl? hatalmas er?t, illetve mozgási energiát megfelel? módon át is kell vinni a kerekeken keresztül a pálya aszfaltjára. A versenyautó motorja, valamint er?átviteli rendszere által közvetített nyomaték megfelel? módon történ? hasznosítása elképzelhetetlen lenne az aerodinamika tudománya nélkül. A Formula-1-es négykerek?ek az elmúlt évtizedek alatt hatalmas átalakuláson mentek keresztül, és rendkívül szerteágazó aerodinamikai megoldásokat sorakoztattak fel az aktuális kor mérnökei. Egyes aerodinamikai elemek – mint például az els? légterel? szárny – az átáramló leveg? által kialakuló nyomáskülönbségb?l adódóan keletkez? aerodinamikai terhelés hatására deformálódnak, illetve elhajlanak, amely a csökkentett légellenállási tényez?nek köszönhet?en nagyobb sebesség elérését teszi lehet?vé. Ugyanez a jelenség figyelhet? meg a Formula-1-es versenyautó padlólemezével, egészen pontosan az orrkúp alá nyúló szakaszával kapcsolatban is, amelyet angol szakszóval splitternek, T-tray-nek, vagy Bibnek is szoktak nevezni. (Mivel erre az elemre vonatkozóan egyértelm? magyar elnevezést nem igazán lehet találni, ezért a továbbiakban a splitter használatára kerül sor) Az aerodinamikai terhelésb?l adódó flexibilitást és az ebb?l adódó el?nyöket azonban a csapatok nem aknázhatják ki korlátlan módon, hiszen mint minden egyes technikai sportban, úgy a Formula-1-ben is szigorú technikai szabályzatban korlátozzák a versenyautók aerodinamikai kialakítását. Az F1-es versenyautók els? légterel? szárnyának flexibilitását érint? vizsgálati módszer már egy korábbi bejegyzésben ismertetésre került, így annak mintájára ezúttal a padlólemez rugalmasságának ellen?rzése kerül bemutatásra.

1/6


A padlólemez és a splitter ismertetése

A Formula-1-es versenyautó padlólemeze voltaképpen nem más, mint az autó hordozóeleme, amelyre az összes többi jelent?s alkotóelem fel van építve. A különböz? szabályoknak való megfelelés mellett az autók padlólemezének megjelenése csapatonként többé-kevésbé megegyezik, de természetesen azért felfedezhet?ek különbségek is. Ez utóbbi tekintetben például a Red Bull Renault RB8-as konstrukciókat is meg lehet említeni, ahol a KERS m?ködtetéséhez alkalmazott kondenzátor-telepek is a padlólemezen kerültek elhelyezésre. Az F1-es autó legalacsonyabb pontjának számító padlólemezt referenciasíknak is nevezik, és a Nemzetközi Automobil Szövetség által összeállított és alkalmazott technikai szabályzatban lév? minden egyes függ?leges irányú méretet ehhez képest határoznak meg. A teljesség kedvéért azonban érdemes említést tenni arról is, hogy a versenyautó oldalsó részéhez viszonyítva van egy másik referenciafelület is, amely az el?z?leg említett síkhoz képest feljebb helyezkedik el. A Formula-1-et figyelemmel kísér?k számára minden bizonnyal nem ismeretlen, hogy az FIA a technikai szabályokban elvégzett, a versenyautók aerodinamikáját érint? módosításokkal az elérhet? leszorító er? nagyságát kívánták, illetve kívánják jelenleg is csökkenteni. Ehhez tartozik a 90-es években bevezetett azon módosítás is, melynek értelmében a mai nap is használatos padlólemezeknek csakis a középs? szakasza, vagyis a versenyautó hosszanti szimmetriatengelyét?l mért, nagyjából 150-150mm-es sáv lehessen legközelebb a pálya felületéhez, és ebb?l adódóan a padlólemez ezen területének két szélének magasabb kialakítást kell kapnia. Az FIA által alkalmazott elmélet szerint a versenyz?nek helyet biztosító pilótafülke alsó része egészen a padlólemezig, és annak végéig terjed. Éppen ezért minden egyes csapatnak úgy kell elkészíteni a padlólemez elüls? részét, hogy felülr?l nézve az megfeleljen a pilótafülke formájának, mindamellett, hogy a padlólemez ezen része mindössze csak egy tartókonzollal kapcsolódik a monocoque-hoz. Ezt a területet, vagyis a padlólemez el?renyúló részét – amely felett tulajdonképpen egy üres terület kerül kialakításra – nevezzük splitternek. A padlólemez elüls? részének jelent?s aerodinamikai szerepe van. Kialakításából adódóan ugyanis befolyásolható a padlólemez alá és fölé áramló leveg? aránya, és a splitter megfelel? peremezésével pedig fokozni lehet a padlólemez felett elhaladó légáramlatok által kifejtett nyomás nagyságát is. Mindamellett

2/6


tehát, hogy a splitter befolyásolja az oldaldoboz irányába a padlólemez felett elhaladó, és az oldaldoboz mentén az autó mögött kilép? leveg? mennyiségét, fontos szerepet játszik az autó elüls? részének viselkedésével kapcsolatban is. A splitter felett kialakuló pozitív nyomásviszonyok hatására ugyanis az autó elüls? része lefelé billen, vagyis a hasmagasság ezirányú kontrollálása révén kialakuló úgynevezett „bólintás” révén kedvez?bb aerodinamikai leszorító er?t lehet elérni. Az els? légterel? szárny magasabb pontra történ? építése miatt azonban kerülni kell annak az el?fordulását, hogy a splitter az aerodinamikai terhelés hatására túlzott mértékben megközelítse az aszfaltot, mert a nagyobb sebességet követ? intenzív fékezés esetén könnyedén el?fordulhat, hogy a splitter érinti a pálya felületét. Ennek következménye pedig az, hogy a padlólemez alatt lév? 300mm szélesés 10mm vastag rátét (high tech laminát, illetve falemez) kopni fog. A technikai szabályzatnak megfelel?en azonban a rátét lemezen furatokkal jelzett mér?pontoknál a verseny végén elvégzett tesztek során tapasztalt kopás mértéke nem haladhatja meg az 1mm-t.

A Formula-1-es versenyautó alatt lév? high tech laminát

A splitter flexibilitásának jelent?sége és mérése

3/6


A csapatoknak tehát meg kell találni azt az arany középutat, amelynek segítségével úgy képesek a splitterrel megfelel? mérték? leszorító er?t elállítani, hogy eközben ne kopjon túlzott mértékben az alatta lév? rátét lemez. Ennek leginkább kézenfekv? módja az lenne, ha a splitter rugalmasságát úgy alakítanák ki, hogy az a kell? pillanatban felfelé el tudjon hajolni. Ez azonban nem hajtható végre korlátlan módon, hiszen az FIA meglehet?sen sz?k határok közé szorítja a splitter megengedett flexibilitásának mértékét. De hogyan is ellen?rzik a padlólemez el?renyúló szakaszának rugalmasságát? Kezdetben a splitter belép? élénél a versenyautó szimmetriatengelyének vonalában alulról felfelé irányuló 100kg-os terhelést alkalmaztak, melynek hatására a splitter elhajlása nem haladhatta meg az 5mm-es határértéket. A 2007-es évben azonban az FIA tovább szigorította a splitter flexibilitásával szembeni elvárását, amikor a Ferrari egy olyan speciális, rugóer? ellenében m?köd? mechanizmust épített be a splitter és a monocoque közé, amelynek hatására a rugalmassági tesztek megfelel? eredménnyel zárultak ugyan, de a pályán történ? száguldás közben keletkez? nagyobb terhelés hatására viszont a splitter a megengedett 5mm-nél nagyobb elhajlást produkált. Az esetet követ?en a Nemzetközi Automobil Szövetség kett?s szigorítást vezetett be a Formula-1 technikai szabálykönyvében. Ennek megfelel?en egyrészt az el?z?leg említett 1000N-os terhelés helyett mára 2000N-os igénybevételt alkalmaznak a rugalmassági tesztek alkalmával, másfel?l pedig ezt nemcsak a fentiekben is említett középvonal mentén teszik meg, hanem úgynevezett offset terhelési vizsgálatot is végeznek. Ez pedig egészen pontosan azt jelenti, hogy szimmetriatengely mellett mindkét oldalt megvizsgálják a splitter rugalmasságát, vagyis a splitter teljes keresztmetszetére vonatkozóan kell érteni a maximálisan megengedett 5mm-es elhajlást. A splitter flexibilitásának vizsgálatát a Bahreini Nagydíjon készített, a Ferrari F2012-es konstrukciót bemutató fotón keresztül meg lehet figyelni. A padlólemez el?renyúló szakasza és a felette lév? monocoque között egy úgynevezett abszolút lineáris útmér? van beépítve a vizsgálat idejére. A splitter és az alatta lév? rátét lemez alatt pedig egy mérlegcella, valamint egy speciális tartókonzollal rögzített hidraulikus munkahenger található.

4/6


A Penny+Giles által gyártott SLS095 típusú útadó kimenetén a terhelés hatására következ? elhajlás mértékét?l függ?en folyamatosan a tényleges pozíciónak megfelel? adat jelenik meg. A mérés sajátosságaként említhet?, hogy a folyamat során nem szükséges az inkrementális mér?rendszereknél elengedhetetlen referenciapont rögzítése, amely tulajdonképpen kalibrálja az adott útmér?t, megkönnyítve ezzel a mérési eljárást. Az SLS095 lineáris potenciométeres abszolút útmér? egy olyan szenzor, amely a teszt során alkalmazott 2000N-os terhelés hatására el?idézett splitter elmozdulás következtében az elmozdulással arányos ellenállásértéket állít el?. Abban az esetben, ha a lineáris potenciométert szenzorként kezeljük, akkor legtöbb esetben nem egyszer? ellenállásként, hanem sokkal inkább feszültségosztóként szokás használni.

A Formula-1-ben használatos lineáris abszolút útmér? az alábbi f? részekb?l tev?dik össze: Extrudált alumínium tokozat Ellenálláspálya, amelynek az anyaga általában egy hordozóra felvitt vastagréteg-vezet? m?anyag (vagy típustól függ?en kerámiahordozóra tekercselt ellenálláshuzal is lehet) Speciális fémötvözetb?l készített csúszka Rozsdamentes anyagból készített m?ködtet? tengely, amely nem más, mint egy tengelyirányú rúd A m?ködtet? tengely csapágyazása Elektromos csatlakozók

A lineáris potenciométeres útmér?ben lév? ellenálláspálya gyakorlatilag nem más, mint egy flexibilis poliamid film hordozóra felvitt, elektromosan vezet?, és nem utolsó sorban a fémekhez képest jelent?s ellenállással rendelkez? anyag, amelyet a gyártást követ?en lézeres úton finomhangolnak. Az útmér? által meghatározott pálya mindkét végére szitanyomás segítségével fémesen vezet? anyagot visznek fel az ellenállásrétegre, ahol megtörténik a kivezet? csatlakozók rögzítése is. Az SLS095 lineáris abszolút útmér?ben alkalmazott vezet? m?anyagos (vastagréteg) ellenálláspályának köszönhet?en a mérés pontossága jobb, mivel a felbontást semmiféle szerkezeti tulajdonság nem korlátozza, és az anyag kopásállósága pedig hosszú élettartamot tesz lehet?vé. A Formula-1-ben a splitter flexibilitásának vizsgálatára rendszeresített SLS095-ös típusú lineáris abszolút útmér? kompakt kialakítása mellett maximális teljesítményre van tervezve. Az extrudált alumínium tokozat küls? átmér?je 9.5mm, és az általa elérhet? lökethossz 10…100mm közé tehet?. A mér?szenzor meglehet?sen kis méretéb?l adódóan az F1-en kívül kiválóan alkalmazható még a robottechnikában, orvosi m?szerekben és nem utolsó sorban az autó- és motorsport egyéb kategóriáiban is. A kevesebb, mint 0.01mm-es hiszterézissel rendelkez? útadó m?ködtet? elemének (dugattyú) maximális mozgási sebessége pedig 2.5m/s lehet. Visszatérve tehát a splitter rugalmasságának vizsgálatához, nézzük meg az Ferrari F2012-?n alkalmazott

5/6


megoldást. A fentiekben ismertetett SLS095-ös lineáris abszolút útmér? (kék szín? henger) a splitter és a felette lév? monocoque között kerül elhelyezésre, míg a splitter és az alatta lév? rátét lemez alatt pedig egy mérlegcella található. Egy speciális tartókonzolt rögzítenek az autó köré, amely egy hidraulikus úton m?ködtetett munkahengert tartalmaz. Ennek segítségével valósítható meg a flexibilitás ellen?rzéséhez el?írt 2000N-os er? el?állítása, amelynek aktuális értéke a mérlegcella és a hozzá kapcsolódó mér?-, illetve mérlegm?szer segítségével ellen?rizhet?, miközben a lineáris útadó kimenetén megjelen? mért paraméter segítségével ellen?rizhet? az elhajlás nagysága. A tartókonzol kialakításának köszönhet?en a munkahenger a versenyautó szimmetriatengelyére nézve mer?legesen elmozdítható, amelynek köszönhet?en egyrészt az autó tengelyvonalában, másrészt pedig annak mindkét szélén, az offset vizsgálati módszernek köszönhet?en a splitter teljes keresztmetszetére vonatkozóan ellen?rzésre kerül annak elhajlása, amely nem haladhatja meg a korábban is említett 5mm-es értéket. Az így összeállított konfiguráció, illetve vizsgálati módszer segítségével tehát az alkalmazott terhelés mértékéhez viszonyított elmozdulás nagysága állapítható meg, ami a splitter esetében annak függ?leges irányú elhajlását jelenti.

Rating: 5.0/5 (1 vote cast)

Rating: 0 (from 0 votes)

_______________________________________________ PDF generated by Kalin's PDF Creation Station

6/6 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

A padlólemez flexibilitásának vizsgálata

Recommend Documents