Prirucka zavodnika – rFactor Kapitola 4 Abstrakt: Tento dokument je urcen jako manual pro online piloty zavodnich simulatoru, prevazne pro Formuli 1. Smyslem neni vytvorit technicky manual, ale dokument pro siroke spektrum neodborne verejnosti. Proto je jeho forma zjednodusena a upravena pro pochopeni informaci, dulezitych pro nastaveni a pilotovani vozu. Slozite konstrukcni parametry a principy jsou vynechany. Autor: Pavel (Ranger_Zx) Vřesňák – www.SimRacing.cz group mailto:
[email protected]
Specialni podekovani pro:
Obsah: Kapitola 1 – zakladni informace o komponentech zavodniho vozu - 1 - palivo - motor - pneumatiky - tlak v pneumatikach - prevodovka - aerodynamika - vyvazeni - brzdy - diferencial Kapitola 2 – zakladni informace o komponentech zavodniho vozu – 2 - svetla vyska - pruziny - tlumice - dorazy - odklony - uhel svisleho cepu rizeni - sbihavost - antizkrutne stabilizatory - treti pruzeni a tlumeni a dorazy Kapitola 3 – nastaveni zavodniho vozu – 1 - palivo - motor - pneumatiky - tlak v pneumatikach - prevodovka - aerodynamika - vyvazeni - brzdy - diferencial Kapitola 4 – zakladni informace o komponentech zavodniho vozu – 2 - svetla vyska - pruziny - tlumice - dorazy - odklony - uhel svisleho cepu rizeni - sbihavost - antizkrutne stabilizatory - treti pruzeni a tlumeni a dorazy Kapitola 5 – technika jizdy
Kapitola 2: Zakladni informace o komponentech zavodniho vozu - 2 • Svetla vyska – “ride height”: Světlá výška je jeden z nejdůležitějších faktorů celého nastavování setupů. Správná, popřípadě špatná světlá výška může ovlivňovat maximální rychlost, míru přítlaku na obou nápravách, přilnavost a stabilitu na nerovnostech a obrubnících, stabilitu a přilnavost v zatáčkách. Zaveďme si dva termíny: Statická světlá výška, dynamická světlá výška. Statická – jde o výšku, kterou jste nastavili v setupu hry. Je to světlá výška vozu v úplném klidu. Dynamická – jde o stále se měnící světlou výšku v čase. Je měřitelná při jízdě po daném okruhu – příklad: při brždění dojde k přenášení těžiště dopředu vozu a přední světlá výška klesne, zadní se může mírně přizvedávat. Příklad 2: při přejetí retardéru, jak jej známe ze sídlišť, nám v okamžiku nárazu klesá dynamická světlá výška vozu s tím – jak se zarazí závěsy kol vzhůru – po přejetí nerovnosti následuje tzv.rebound a napružené závěsy se opět vysunou. Pokud jede Formule 1 rychlostí přesahující 300km za hodinu, potom je i velmi mírná příčná nerovnost obrovským hrbolem či dírou a na většině tratí dochází k vibracím – třepáním vozu nahoru a dolů ve vysoké rychlosti – i takto je světlá výška ovlivňována. Dynamickou světlou výšku také ovlivňuje okamžitý aerodynamický přítlak. Čím více síly tlačí vůz směrem k zemi – tím více jsou péra zavěšení komprimovány a světlá výška se zmenšuje. Proto se často setkáváme se situací, kdy je statická světlá výška na Formuli 1 stanovena na 30mm, ale přesto v nejvyšších rychlostech se nám podvozek dotkne čas od času země. Nyní si shrňme základní pravidla pro vhodně nastavenou světlou výšku. Statická světlá výška musí být nastavena tak, aby: a) Průměrná dynamická přední světlá výška odhadnutá pro všechny zatáčky daného okruhu musí být tak nízko, jak je jen možné, při zachování následujících pravidel a. Přední část podvozku by se neměla nikdy dotknout země, jediná vyjímka je například hrbol v místě, kde se dosahuje maximálních rychlostí a tím pádem maximálního aerodynamického přítlaku. V žádném případě nesmí vůz drhnout pravidelně o zem. Zde se bavíme o jízdě v přímém směru. b. Podvozek se nesmí nikdy dotknout země v žádném místě okruhu, kde nejedeme v přímém směru – když zatáčíme. Vždy je to špatně. c. Jak jsme si řekli, přední dynamická světlá výška tedy může být občas na úrovni 0mm = náraz o zem. Pokud však těchto nárazů bude více, ztratíme značnou část z top speed, což je opět špatné. b) Pokud máme přední světlou výšku naladěnou, nazvěme to “dokonale”. Tzn. nikdy se nedotkne země, ale přesto je nejníž, jak je možné, můžeme přesto narazit na problém. Zjistíme, že dokonalé nemusí být dokonalé. Jako příklad uvedu závod F1 – Bahrain jaro 2006, můj závodní setup. Má top speed činila přibližně 315 kmph, a v této rychlosti mi přední dynamická
světlá výška kmitala v průměru kolem 3-4 mm, nejníže však byla na necelém 1 mm a občas se dotkla jemně země. Problém nastal při předjíždění, ve vaku jsem zrychlil na 325kmph a jelikož jsem byl za jiným vozem, mé přední přítlačné křídlo pobíralo sotva 60% možného přítlaku, proto jsem měl od země značnou rezervu. Ovšem jen do okamžiku, kdy jsem vyjel ze vzduchového vaku, má okamžitá rychlost byla o 10kmph více, než „mí inženýri“ čekali a na přední křídlo doslova udeřila přítlačná síla v plné míře. Jako následek bylo několik velmi silných nárazů přední části vozu do vozovky a ztráta rychlosti na přibližně 307kmph. Předjetí na cílové rovince se tedy pro mě stalo zcela nemožným úkolem. Jen díky špatně nastavenému setupu. Na další trati jsem se poučil a vůz si nastavil výše tak, abych měl potenciál předjet, i když to znamenalo ztrátu několika setin v řadě zatáček. c) Zadní světlá výška má pravidla daleko jednodušší na pochopení, ale o to těžší na provedení. a. Zadní část podvozku se nikdy nesmí dotknout země, jako vyjímku potvrzující pravidlo můžeme brát například dolík na trati Dijon (mezi druhou a třetí zatáčkou), kde je přetížení směrem dolů dané nerovností tratě tak obrovské, že jen ztěží můžeme nastavit podvozek tak, aby si „neškrábl“. Zadní část podvozku se nesmí dotknout země také zejména při přejíždění obrubníků, takový dotek může způsobit okamžitý neřiditelný smyk. b. Zadní světlá výška by se nikdy neměla dostat pod úroveň přední světlé výšky. Jsou nesporně tratě, kde to až tak nevadí. Například na okruhu Anderstorp jsou pouze pomalé až velmi pomalé zatáčky. Vůz lze nastavit tak, aby při vykružování zatáček byl rozdíl mezi přední a zadní světlou výškou ideální (viz. Kapitola 2 – 2-6 stupňů sklon vůči vozovce). Tím dosáhneme optimálního přítlaku v zatáčkách generované podvozkem. Je jasné, že na dlouhé rovince nám zadní světlá výška klesne tak, že nám narušuje přítlak vozu. Vůz tak nebude stabilní na prudké trhání volantem ve vysokých rychlostech, ale bude stabilní při normální jízdě a stále kvalitně ovladatelný. Problém nastane na brzdách, kdy máme snížený přítlak a může se nám prodlužovat brzdná dráha. Ale tento efekt lze zcela eliminovat nastavením pomalých tlumičů tak – aby nekladly odpor při přenášéní váhy dopředu. To zaručí při aktivaci brzd okamžitý pokles přední světlé výšky a umožnění zdvižení zadní – pro optimální brzdný přítlak. c. Zadní část vozu musí mít světlou výšku po dobu průjezdu celým okruhem co nejníže je možné, aniž by bylo porušené pravidlo a. a b. Jediný správný způsob na zjištění dynamické světlé výšky je práce s telemetrií! Pokud jste dočetli až sem, a stále nemáte nainstalovanou telemetrii, potom zavřete tuto příručku a zkuste místo ježdění například cvrnkat kuličky.
• Pruziny – “springs”: Budeme předpokládat, že již víme, jak nastavovat statickou světlou výšku vozu tak, aby dynamická odpovídala chtěným předpokladům.
Tvrdost pružin ovlivňuje celkové chování podvozku. První fyzikální zákon, který je nutno pochopit je zákon komprese pružiny. Pokud máme pružinu, určité délky a určité tvrdosti – pak když tuto pružinu zmáčkneme, tak dojde k její kompresi a zkrácení její délky. Na tuto komprimaci (bump) musíme vynaložit určitou energii, tato energie je téměř ze sta procent uchována v pružině a po uvolnění tlaku na pružinu je tato energie vybita zase zpět (rebound). Velmi podstatný faktor je ten, že čím více zkomprimujeme pružinu, tím její původní tuhost bude růst úměrně k poměru komprese vůči původní velikosti podle daného koeficientu. To si lze jednoduše vyzkoušet doma na pružince z prupisky. Magická věta o pružinách je následující: Tvrdost pér určuje dynamickou světlou výšku. Tato věta není samozřejmě zdaleka jediný důsledek tvrdosti pružin, ani to není výhradní faktor pro dynamickou výšku. Ale přesto má na ni zásadní vliv a proto tím začneme. Představme si prosím v hlavě velmi zjednodušené přední zavěšení jednoho kola vozu bez přítlačného křídla. Bez tlumičů, bez geometrie a vlivu antizkrutných stabilizátorů. Pouze jedoucí kolo, obyčejnou pružinu a hmotnost vozu. Stanovme vozu určitou základní světlou výšku a tuhost pružin. Vůz bude bez pohybu a ustálí se na dané světlé výšce. Když dáme vůz do pohybu, začne se zavěšení pohupovat a pracovat, podle nerovností, brždění a akcelerace, zatáčení se bude zavěšení zasunovat a vysunovat a světlá výška bude kmitat v určitém rozsahu. Čím tvrdší bude naše modelová pružina, tím výše bude mít rozkmit svůj střed a naopak. Přidáme-li k našemu modelu přítlačné křídlo, přibyde nám nový faktor. V nízkých rychlostech se bude zavěšení chovat téměř stejně jako doposud. Ovšem ve vyšších bude na celé zavěšení působit přítlačná síla aerodynamiky. Dojde ke kompresi pružiny a tím k momentálnímu přitvrzení celého zavěšení. Celý závěs bude při jízdě stále kmitat, ale ne již tak, jako předtím. Bude kmitat blíže vozovce protože je k ní tlačen aerodynamickou silou. Čím rychleji vůz pojede, tím větší přítlak bude působit směrem k zemi a tím více se pružina zkomprimuje a tím bude mít výsledný rozkmit níže svůj střed. Míru rozkmitu určuje hlavně profil vozovky samotné (skelná plocha / kamenitá cesta). Tato pasáž asi více patřila do sekce o světlé výšce, ale rozhodl jsem se ji zařadit zde, pro vyšší učleněnost. Je tedy jasné, že aby nám podvozek Formule 1 fungoval a nenarážel do země, musí být kombinace tvrdosti pružin a nastavené statické světlé výšky dostatečně veliká. Záměrně píši kombinace, protože v tomhle případě stejnou funkci zastane vysoká světlá výška s měkkými pružinami, jako nízká světlá výška s pružinami tvrdými. Kombinaci s tvrdými pružinami a nízkou světlou výškou využijeme hlavně na rychlostních okruzích, kde nejsou pomalé zatáčky nebo je jich tam minimum a není nutné přejíždět vysoké obrubníky.
Naopak kombinaci vysoké světlé výšky a nižší tuhost pér využijeme na členité trati, kde je málo nebo žádná rychlá pasáž, ale je tam řada pomalých zatáček nebo šikan, které vyžadují přejíždění vysokých obrubníků. Vyšší světlá výška zaručuje, že o obrubník nezachytíme břichem vozu. Dalším obecně známým faktem je vliv tuhosti pružin na chování v různých rychlostech. Platí, že čím tvrdší péra, tím lepší stabilita a dotáčivost v rychlých zatáčkách, naopak měkčí zavěšení zlepšuje dotáčivost v pomalých zatáčkách. Pro každý okruh je zapotřebí odhadnout a zvolit kompromis. Tento odstavec je sice krátký, protože je jednoduchý, nicméně bych chtěl důrazně podrtrhnout jeho důležitost. Tvrdost pér má také na svědomí míru naklánění vozu v zatáčce. Čím tvrdší péra, tím méně se vůz naklání a tím je ovlivněna hodnota, na kterou je nutno nastavit například odklony kol. Tolik k obecnému problému tuhosti pér samostatně. Nyní přejděme k vzajemným vazbám, jak se změna tuhosti přenáší napříč vozem. Nejprve vztah mezi pravými a levými koly. Pokud bude jedna strana tužší než-li ta druhá. Bude mít vůz tendenci se naklánět na stranu s měkčím zavěšením. Tomá za následek určitou distribuci těžiště v nájezdu do zatáček. Pokud je strana s měkčími péry uvnitř zatáčky – má toto asymetrické nastavení pozitivní vliv na grip v zatáčce. Ovšem negativní na zatáčky na druhou ruku. V praxi fungujou asymetrické nastavení ve většině případů tak, že pozitivní dopad bývá o poznání slabší než jeho negativní protipol. V žádném případě netvrdím, že asymetrie je špatná, přesně naopak, nejlepší nastavení bývají právě ta asymetrická. Ale je třeba dobře zvážit, kdy porušit harmonii takovým zásahem. Například na okruhu, kde se střírá pravidelně pravá zatáčka s levou, by taková asymetrie byla na škodu, protože by více ubírala než dávala. Ale na opačném extrému – oválu s jedním směrem zatáčení je neocenitelná, protože neco málo přidá, ale nemá co ubrat. Tento efekt přitvrzení vnějšího zavěšení navíc dokážou zastat antizkrutné stabilizátory. Proto já nemám asymetrické pružení v oblibě a používám jej pouze zřídka. Dalším na řadě je provázání předních a zadních pér. Je naprostý nesmysl myslet si, že si nastavíme přední péra podle potřeby dotáčivosti a zadní podle potřeby trakce a hotovo. Vždy, když je vůz v zatáčce, ovlivňuje zadní tuhost přes diagonální páku přítlak předního vnitřního kola. Nejen při akceleraci, ale také při brždění. Kdybychom mohli nastavit zadní péra stejně tvrdé jako přední, dosáhli bychom velmi kvalitního gripu předních kol v zatáčce. Ale takto bychom v celém nastavení napáchali katastrofální škody. Pro dobrou schopnost trakce je zapotřebí co nejměkčí zadní zavěšení. Pokud ovšem máme přední zavěšení tvrdé a zadní měkké, dojde k efektu, který se zde pokusím popsat:
Vůz je v zatáčce a jeho váha se přesunuje doleva působením několika g. Nenahýbá se ovšem podle vodorovné – souběžné osy vozu! To by platilo jen pokud bychom měli vůz vyvážen 50:50 a přední pružiny by byly shodné se zadními, byly vyrovnané aerodynamické síly a zatáčely by přední i zadní kola. V realném světě to funguje jinak: Vůz F1 má těžíště více vzadu, vzadu má také měkčí péra a slabší stabilizátory. Proto se mnohem více nahne vzadu, nežli vepředu. Jako následek je odlehčení vnitřního předního kola, v některých případech dokonce nadzvednutí nad zem. Pro ilustrační srovnání, civilní vozy, například Škoda Felicie s motorem vepředu – těžištěm vepředu se v zatáčce chová úplně jinak. Přes páku se nadzvedává vnitřní zadní kolo – známý jev všem, kdo si hrají na závodníky v civilních vozech. Vraťme se k vozu F1. Řekli jsme si tedy, že vlivem měkých zadních pružin dojde k nadlehčení, popřípadě nadzvednutí vnitřního předního kola. To je skutečně špatné pro dotáčivost, protože potom veškeré zatáčení obstaráva jen jedno kolo namísto dvou. Lze si to predstavit jako stul se čtyřmi nohami, kde jedna noha je kratsi než ostatní (znázornění zmáčknutého závěsu) a právě na tu nohu přesuneme váhu vozu. Diagonální noha ke zkrácené ztratí kontakt se zemí. Tomuto efektu lze do jisté míry bránit. Opusťme představu stolu a vráťme se do světa F1. Pokud v této situaci zadní pružiny dáme tvrdší – dojde k menší kompresi celého závěsu a tím nám tato zadní pružina pres jakoby páku tlačí kolo v diagonále – vnitřní přední – k zemi. Zopakujme, že tvrdší péra mají dopad na horší výjezdy kvůli horší trakci. Pokud je v tuto chvíli pro vás problém porozumět tomuto problému, zapamatujte si zjednodušenou pomůcku: Čím je větší poměr tvrdost předních pér ku tvrdosti zadních pér, tím bude vůz více stabilní a nedotáčivý. A opačně, čím menší tento poměr bude, tím bude vůz více dotáčivý/přetáčivý, ale nestabilní.
• Tlumice – “bumping”: Tlumiče, z kapitoly 2 již známe jejich rozdělení na bump/rebound a fast/slow. Nyní si upřesníme, jak využít jejich potenciál. Zaveďme si nyní dva smyšlené termíny, které zde několikrát použiji: Zatloukané tlumiče: nastavení páru tlumičů bump:rebound v malém poměru. To znamená, že hodnota bump je znatelně menší než hodnota rebound. Vytloukané tlumiče: nastavení páru bump:rebound je ve velkém poměru, to znamená, že hodnota bump je znatelně vyšší, než hodnota rebound. Neutrální tlumiče: nastavení páru hodnot bump a rebound přibližně na stejné hodnoty. Tyto tři pojmy jsem si právě teď vymyslel, pro snadnější vysvětlení následujících odstavců, proto se o ně nikde neopírejte!
Rychlé tlumiče jsou určeny k optimalizaci pohlcování nárazů. Pro každý druh terénu je optimální jiné nastavení. Obecně lze říci, že měkké tlumiče = rychlé tlumiče = nízké hodnoty v setupu lépe pohlcují nerovnosti a používají se na hrbolatých tratích, zatímco tvrdé tlumiče = pomalé tlumiče = vysoké hodnoty v setupu lépe vedou stopu na rovných površích, hlavně v rychlých zatáčkách a umožňují rychlejší odezvy vozu na povely pilota. Pomalé tlumiče jsou určeny pro pohlcování přenášené váhy při brždění, akceleraci a zatáčení. Veškeré pomalejší pohyby zavěšení (přejetí teréní nerovnosti například ve 300km za hodinu je extrémně rychlý náraz, proto za pomalý pohyb považujeme například prudké zmáčknutí brzd, které ma za následek přenesení váhy na přední část vozu a s tím je spojen pohyb slowbump předních tlumičů) jsou regulované pomalými tlumiči. Celkovou tvrdost tlumičů si můžeme určit předběžně podle terénu. Jistě bude velký rozdíl mezi oválem na Indianapolis a hrbolatým okruhem Interlagos v Brazílii. Pokud bychom na brazilský hrbolatý okruh použili velmi tvrdé – pomalé tlumiče, jako následek bychom dostali skákavý vůz. Rychlost pohybu závěsu nahoru a dolů by byla tak moc zpomalena, že by kolo nedokázalo kopírovat terén a vůz by poskakoval po vrcholcích nerovností. Takto seřízený vůz by potom byl neovladatelný a navíc by nebyl schopen ani kvalitně akcelerovat, protože by byla trakce přerušovaná neustálou ztrátou kontaktu s vozovkou. Jednoduchou pomocí je použít rychlé – měkké tlumiče. Naopak pro okruh jako je Monza, nebo ovál Indianapolis, kde je velmi kvalitní povrch se budou tlumiče nastavovat jinak. Pokud bychom je nastavili opět stejně rychlé jako na Interlagos, jistě bychom dosáhli dobré přilnavosti a kolo by kopírovalo terén stejně pěkně jako v Brazílii. Ale ztratíme tím rychlost reakcí vozu na zatáčení i brždění. Navíc celkově měkké zavěšení (způsobené čímkoliv – pružina, tlumiče, antizkrutné stabilizátory – vše tohle v kombinaci) má určitou tvrdost a pouze touto tvrdostí může tlačit kolo na vozovku. Kam se tedy dostáváme? Čím tvrdší zavěšení, tím větší přilnavost? Ne, takhle to neplatí, ale zároveň to přesně takhle funguje. Háček je v nerovostech terénu. Tvrdé zavěšení na asfaltu s kvalitem povrchu skelné plochy bude vždy mít lepší adhezi, než jeho měkký konkurent. Ale za každou nerovnost platí ztrátou adheze dvojnásob. Co zde hledáme je kompromis. Vůz musí být stabilní ve všech kritických pasážích okruhu a zároveň musí poskytovat dostatečnou tvrdost. Jako konkrétní příklad si můžeme uvést právě Interlagos, kde bychom s tvrdým zavěšením jednoduše odskákali ven ze zatáčky a nepomohla by nám ani gigantická přítlačná síla, kterou F1 disponuje. Jako jeho oponenta lze použit Silverstone, kde je několik míst s příčnými nerovnostmi, ale přesto se na tomto okruhu dá použít skutečně extrémně tvrdé zavěšení. S takto tvrdě nastaveným vozem (žehličkou) budeme ztrácet ve všech pomalých zatáčkách okruhu, ale získáme v prvním sektoru tolik, že ve výsledku na tom budeme stejně jako
konkurence se středně tvrdým zavěšením. Otázkou zde tedy nebude konečná tvrdost, ale kde chceme být rychlí. Já na Silverstone vždy volil tvrdou kombinaci, protože se mi dobře předjíždí na konci prvního sektoru. Tlumiče však mají ještě další obrovský vliv na vůz. A tím je zásadní dopad na dynamickou světlou výšku. Zde konečně použijeme tři výrazy, které jsme si výše definovali: Zatloukané tlumiče: téměř nebrání zasunutí zavěšení – bump, ale hodně omezuje rebound – návrat zavěšení zpět. Pokud jedeme přes hrbolatý povrch stále dál a dál, tlumič se neustále „zatlouká“. Tzn., že se stále více zasunuje, protože se nestačí vysunovat dostatečně rychle. Po určité době je zatlučení tak veliké, že vůz již nemá kam klesnout (buďto leží na dorazech, nebo podvozek bouchá o zem). Neutrální tlumiče: samy o sobě světlou výšku takřka neovlivní, protože bump i rebound omezuje v obdobné míře. Vytloukané tlumiče: obrácený princip jako u zatloukaných. Vůz má tendenci držet dynamickou světlou výšku výše, než je obryklé, protože pohyb zavěšení bump je velmi omezený, rebound je však volný. Zatloukané tlumiče je naprosto standartní nastavení, které se používá a které taky poskytuje nejlepší přilnavost. Jako negativní vliv je ovšem právě riziko zatlučení tlumičů na dlouhých rovinkách. Pokud si nastavíme vůz F1 vepředu vysoko, ale nastavíme minimální bump a maximální rebound, zjistíme, že dřeme o zem všude, kde lze dosáhnout vysokých rychlostí. Pokud si nastavíme tlumiče více do neutrálna, můžeme pak statickou světlou výšku nastavit níže. V extrému pak můžeme nastavit tlumiče vytloukané a posadit vůz ještě o něco níže, ale tato možnost zde zůstává víceméně na teoretické úrovni. Zjistíte, že není jednoduché nastavit vůz s vytloukanými tlumiči a přitom zajistit přilnavost na nerovnostech. Jako vyjímku potvrzující pravidlo můžu uvést svůj setup na vůz ASRWC na okruhu Zandvoorth. Vytloukané tlumiče používám na zadním zavěšení a pouze u pomalých tlumičů, rychlé jsou neutrální. Důvod, proč jsem to udělal je ten, že potřebuji mít zadní světlou výšku co nejníže, protože okruh obsahuje pouze střední a pomalé zatáčky. K čemu by mi byla zadní světlá výška vozu v zatáčce o 3 centimetry výše než přední? K ničemu. Proto ji mám nastavenou tak, aby byla poze ideálních 6-12 mm výše než přední. Narazil jsem ovšem na problém: Na rychlostních rovinkách zadní přítlačné křídlo dostalo zadní světlou výšku tak nízko, že docházelo k podfukování podvozku (viz kapitola 2 - aerodynamika) a tím pádem k vysoké nestabilitě. Nastavení zadních tlumičů mi pomohlo i ve vyšších rychlotech udržet světlou výšku tak nízko, aby byl vůz jakž takž ovladatelný. Tento krok sám považuji za zaoufalý a neudělal bych ho, nebýt v ASRWC obrovské celosvětové konkurence, kde jsou opravdu rychlí piloti. Dopad na rychlost na kolo za cenu stability byl ovšem obrovský – 2 sekundové zlepšení – a dovolil
mi dostat se zpět na čelo tréninkové tabulky. Nezkoušejte tento způsob na vozech Formule 1, nevěřím, že lze uspět. Naopak to bude jistě použitelné u F3, nebo PCC a právě ASRWC. Nakonec ještě prozradím jedno z tajemství séfkuchaře. Pokud nastavujete mod, který má minimální světlou přední výšku zbytečně vysoko – potom zatloukat, zatloukat, zatloukat a dostat tím přední dynamickou světlou výšku co nejníže. Ani jedno řešení však není lepší než to druhé. Je třeba přemýšlet o okruhu, o každém zvášť. V hlavě si zprůměrovat typy zatáček a podle toho ladit vůz. Nastavení ze Zandvoorthu na jiné trati fungovat nebude. Skvělý setup z Imoly vám bude v Melbourne k ničemu, atp. Jěště jednou se vrátím ke konkrétním příkladům pro nastavení tlumičů ve formě tipů: Imola: zde je zapotřebí mít vůz vysoko v nízkých rychlostech, pro bezpečné přejíždění obrubníků – které jsou pouze v pomalých zatáčkách. Je zde ovšem i rychlá kombinace, ta je ovšem poměrně rovná a zde potřebujeme dostat vůz co nejníže. Řešení: statickou dynamickou výšku nastavíme vysoko, pružiny budou střední až měkké, tlumiče budou standartní – tzn. zatloukané. Důsledek: splní se nám přesně co, co jsme očekávali. Silverstone: Řada rychlých zatáček vyžaduje tvrdé zavěšení a monopost nízko nad zemí. Pomalé zatáčky neobsahují vysoké obrubníky (krom jedné šikany), takže vyžadují středně tvrdé zavěšení a vůz opět nízko nad zemí. Řešení: Nastavíme podvozek tvrdý, v pomalých zatáčkách tedy zůstane tvrdý a v rychlých, kdy díky aerodynamice se vůz ještě více přitlačí k zemi, bude ještě malinko tvrdší. Světlá výška v nižších rychlostech bude nízko, protože ji tak nastavíme. Ve vysokých bychom ale nemohli jet – dřeli bysme o zem. Proto nastavíme tlumiče neutrální namísto zatloukaných a sledujeme důsledky a nakonec zvolíme kompromis. Upozornění: Tento způsob nastavení na Silverstone bývá značně nervózní a nestabilní, ovšem velmi rychlý a dotáčivý. Například zkušený Mirzza zde volí zcela jiné řešení. Mirzzovo řešení: Středně tvrdé zavěšení, vůz malinko výše tak, abychom na rovince v rychlostech nedřeli o zem. Tvrdost v rychlých zatáčkách zajistí tvrdší stabilizátory a komprese pérování způsobena aerodynamickým přítlakem. (U mého řešení byla komprese minimální, proto také změna tvrdosti byla minimální). Mirzzovo řešení bylo v praxi takřka stejně rychlé s řešením, které jsem použil na svůj vůz. Které je tedy lepší? Odpověď je vyjímečně jednoduchá: To, které máte rádi, to které vyhovuje vašemu stylu jízdy. Jako poslední věcí v části o tlumičích zmíním dva způsoby, jakými lze přejet obrubník. Měkká varianta: při střihnutí obrubníku je světlá výška vozu dostatečně vysoko, kolo poslušně kopíruje tvar obrubníku a vůz se zvědne jen minimálně.
Světlá výška v tu chvíli musí být výše, než je výška obrubníku, protože případné zachycení vozu o obrubník břichem končívá špatně. Tvrdá varianta: světlá výška je nízko, ale tlumiče jsou v hodnotě fast bump tak tvrdé, že břichem nezachytíme, protože kolo se nezasune – namísto toho celý monopost nadskočí a obrubník přeletí. Obě varianty jsou správné a používané (včetně různých komromisních meziřešení). Jako dva protipolné přiklady si uvedeme dvě tratě. Imola – spousta zatáček s vysokými obrubníky, je jich tam tolik, že je lépe objetovat celkovou přilnavost zvýšením světlé výšky a snižením tuhosti zavěšení pro rychlé projíždění místními šikanami. Důsledek: ztratíme v zatáčce Aqua Minerali a také v zatáčce před touto zatáčkou. Ale zato získáme čas na celém zbytku tratě. Rozhodnutí je tedy jednoduché. Monza: Několik velmi pomalých zatáček, které se jezdí téměř bez přítlaku. Potom středně rychlé Lesmo a kombinace Variante Alta, nakonec slavná dlouhá, rychlá Parabolica. Mé řešení je středně, až tvrdé zavěšení s nízkou světlou výškou. Důsledek: Toto nastavení bude rychlé v rychlých částech tratě. Nebude ztrácet ani ve středně rychlém Lesmu ani ve Variante Alta. Ztráta ve dvou pomalých šikanách bude. Ale jelikož nemám extrémně tvrdé zavěšení, ale jen tvrdé, nebude až tak veliká. Projíždění těchto dvou šikan bude spíše nebezpečné, nežli pomalé, protože vůz bude skákat vzduchem tak, jako je vidět na realných vozech ve zpomaleném záběru.
• Dorazy – “packers”: Dorazy Formule 1 nejsou dorazy ve smyslu dorazů u osobního vozu. Jednoduše řečeno, jsou to pružné části, které nám tvoři sekundární pružení. Toto “pružení” pracuje jen tehdy, když klesne světlá výška tak nízko, že se dotkne dorazů. Dorazy jsou tedy jen velmi tvrdé pružení, které se používá, jen když je vůz nejníže. A to je právě v místech, kde se dosahuje maximálních rychlostí. Dorazy používáme jako další nástroj pro udržení vozu nad zemí – aby se země nedotýkal. Pro zadní dorazy potom platí, že je používáme na udržení zadní dynamické světlé výšky výše, než je přední dyn.světlá výška (v nejvyšších rychlostech). Pokud s vozem F1 nastavíme zadní dorazy napríklad na 2 cm, nikdy se nám záď vozu nedotkne země, nikdy ve vysokých rychlostech nedojde k podfouknutí podvozku, protože doraz záď udrží vždy dostatečně vysoko. Zaplatíme ovšem velkou daň tím, že velikost dorazu odebírá funkční délku pružení zavěšení. Pokud budeme mít statickou světlou výšku na 4cm, a dorazy na 0cm, máme k dispozici 40 mm na zpracování různých nárazu, nerovností atp. Pokud máme doraz 2cm vysoko, dráha, kterou zavěšení může použít je poloviční. Každý náraz až do dorazu v zatáčce rozhodí více či méně stabilitu vozu. Od jisté rychlosti to již
nevadí, protože přítlačná síla aerodynamiky je tak obrovská, že nás na cestě udrží za každou cenu a přesně takto se doraz používá. Formule 1 jezdí na svém daném odpružení, ale v určité rychlosti si vůz jednoduše sedne na dorazy a funkce samotných pružin převezmou tyto gumové komponenty. Proto pravidlo pro přední dorazy je jen jedno: co nejníže, zvyšujeme jej jen tehdy, chceme-li omezit kontakt podvozku se zemí v exponovaných místech tratě. U vozu F1 musíme přední dorazy používat zpravidla vždy. Pro zadní dorazy také platí, že musí být co nejníže, ale vždy dostatečně vysoko na to, aby zadní světlá výška byla v jakémkoliv místě okruhu výše, než-li přední světlá výška (zjistitelné z telemetrie, velmi zkušený pilot to dokáže odhadnout i bez ní).
• Odklony – “chamber”: Vůz se nikdy nesmí naklonit více, než je hodnota odklonů. Malé odkolny nám dají bonus při brždění a akceleraci. Velké odklony nám dají bonus při zatáčení, na výjezdech a kola nastavené s vysokým odklonem mají neznatelně nižší valivý odpor. Zbytečně velký odklon navíc opotřebovává pneumatiky nerovnoměrně – od vitřní strany. Jelikož odklony mají řadu svých drobných pro a proti, ignoruji tyto drobné dopady na vůz a jediná věc, podle které řídím odklony je přilnavost v zatáčkách. Ideálně nastavený odklon v kombinaci s ideálně nastaveným podvozkem má za následek, že v každé zatáčce okruhu spínají vnější kola vozu s vozovkou úhel 0,5 stupně. Jak jistě tušíte, jde o nesmyslný předpoklad. Nelze nastavit vůz, který se bude chovat ideálně, už jen proto, že v každém kole je jeho váha odlišná. Hledáme tedy opět kompromis? Nikoliv, tentokrát ne. Je zapotřebí si najít místo okruhu, kde se vůz nejvíce naklápí vůči konkrétnímu kolu, které nastavujeme. Pamatujme, že naklopení nemusí být jen podle podélné osy vozu, ale také přes diagonály (při brždění, či akceleraci v zatáčce). Dobře nastavený odklon, nebo příliš velký odklon od sebe pocitově při jízdě jen ztěží poznáme. Při dostatku zkušeností lze ale bezpečně poznat, kdy máme odklon příliš malý. To se projeví náhlou ztrátou adheze právě v tom místě, kde dochází k největšímu náklonu vozu na stranu. V takovém případě odklon zvýšíme a proces testu opakujeme. Je nutno počítat s tím, že s plnou nádrží bude náklon vyšší (nepatrně). Toto pravidlo platí bezpečně pro přední i zadní kola. Zadní kola poznáme hlavně na výjezdech, přední pak v táhlých zatáčkách nebo při brždění do prudkých zatáček. Pokud máme vůz stabilní, ale přesto v některých výjezdech dojde k prudké ztrátě adheze (standartní situace na Brnenském okruhu ve výjezdu z předposlední šikany), máme příliš malý odklon vnějšího zadního kola (v případě Brna levého zadního). Není důvod zvyšovat odklon symetricky! Asymetrie geometrie nemá žádný negativní dopad na stabilitu vozu, jako je tomu u tvrdosti zavěšení nebo distribuci váhy.
Pokud jsme v nejrychlejší zatáčce okruhu (v jejím vrcholu) náhle nezvykle nedotáčiví a přední kola se přestanou odvalovat a hrneme je před sebou, pravděpodobně máme malý odklon (samozřejmě, že může jít například o špatnou aerodynamiku atp, tohle je jen jedna z možných příčin – která náleží do tohoto odstavce). Pokud jsme při brždění velmi nedotáčiví (zvláště při brždění do ostrých vraceček při prudkém brždění), ale při jemném uvolnění brzd tento efekt vymizí, můžeme téměř s jistotou říci, že máme malý odklon, ovšem pozor! Zde je nutno uvědomit si, zda-li je to na zbytku trati v pořádku, nebo nikoliv. Pokud máme pocit, že máme celkově nízký odklon po celé délce tratě, pak jednoduše zvýšíme odklon a opakujeme test. Pokud jsme na celé trati příjemně vyladěni, pouze v té jedné vracečce máme problém zatočit, kvůli náhlé ztrátě adheze na předních kolech – zvýšíme místo odklony úhel svislého čepu řízení (caster). Pojednání o nastavení casteru patří do dalšího odstavce, ale je zapotřebí to zmínit v této souvislosti, proto v nastavení casteru najdete pouze odkaz na tento odstavec. Pozor! Chamber, ani caster nám technicky nezvyšuje přilnavost (zvyšuje, ale málo), ale zamezuje její ztrátě (giganticky). Pokud máme vůz nedotáčivý, nehledejme řešení zvednutím odklonu, takto to nefunguje. Pokud ale máme vůz dotáčivý určitým způsobem, a v některých zatáčkách dochází na jejich vrcholu (tam kde je náklon vozu největší – boční síly jsou maximální) k náhlé a krátkodobé ztrátě přilnavosti, to je správná diagnoza a lékem je odklon (popřípadě caster).
• Uhel svisleho cepu rizeni – “caster”: Uhel svisleho cepu je uhel, ktery slouzi jako druha ze tri polozek pri nastavovani predni geometrie kol. U zadnich kol cep rizeni neexistuje. Aby ctenar pochopil, o co se jedna, zacneme popisem svisleho cepu rizeni. Predstavme si napriklad prave predni kolo. Pri otaceni volantem se bude pootacet kolem svisle osy – kolem svisleho cepu rizeni. Tento svisly cep muze byt budto dokonale svisly a kolo se bude okolo nej otacet jako petikoruna na stole, kdyz ji postavime na hranu a pootocime. Tento uhel svisleho cepu nyni ve sve predstave zmenme. Naklonme si jej horni casti dopredu po smeru jizdy. Nyni kdyz zatocime volantem, dojde jednak k natoceni kola, jako predtim, ale taky ke zmene odklonu. Pokud tento uhel svisleho cepu naklonime horni casti dozadu, docilime pri zataceni zvyseni priklonu kola. Anglicky nazev pro uhel svisleho cepu rizeni je caster. Naklonu cepu horni stranou po smeru jizdy se nazyva zaporny caster, naklon proti smeru jizdy se nazyva kladny caster. Zaporny caster prinasi vyssi komfort pri jizde a vetsi stabilitu pri vysokych rychlostech – snadnejsi drzeni primeho smeru jizdy.
Kladny caster pri vysokych rychlostech zlehka narusuje stabilitu predniho zaveseni, ale pri zataceni zvysuje dynamicky uhel priklonu kola. Aditivni priklon kola generovany casterem se da vypocitat takto: <
> = sin ( <> ) * <>
• Sbihavost – “toe in”: Sbihavost je tretim zakladnim geometrickym parametrem zaveseni. Je to odchylka smeru kol od primeho smeru jizdy. Sbihavost je merena vzdy po smeru jizdy. Kladna sbihavost je takova, kdy predni cast kol je blize k sobe nez jejich zadni cast. Seriove vozy se nastavujou na predni naprave sbihave. Minimalni sbihavost na predni naprave zarucuje stabilitu a presnost jizdy ve vysokych rychlostech. U zavodnich vozu je predni sbihavost nastavovana zcela opacne. Nehledi se na komfort pilota a presnosti drzeni stopy, ale priorita je vyssi adheze pri zataceni. Predni kola se nastavuji rozbihave – tzn. sbihavost se nastavuje do zapornych hodnot. Toto nastaveni doslova rozhodi stabilitu ve vysokych rychlostech, proto piloti v realnych formulich i na rovince neustale koriguji smer jizdy. Pri zataceni tato prednastavena rozbihavost zaruci to, ze vnitrni kolo zatoci jako by o vyssi uhel – o uhel rozbihavosti. To ma pozitivni dopad na prilnavosti v zatacce proto, ze vnitrni kola vykruzuji vzdy mensi polomer nez kola vnejsi a proto je treba, aby zatacely vice. Pro rychle mirne zatacky je idealni rozbihavost +0.00 - +0.05 stupne (sbihavost minus0.05 – minus0.00). Pro stredne rychle 0.1 – 0.15. A konecne pro pomale 0.20 – 0.35. Vetsi rozbihavost se zpravidla nenastavuje, kvuli nadmernemu opotrebeni pneumatik na rovinkach a ztrate maximalni rychlosti vlivem brzdeni rolujicich se pneumatik. Zadni sbihavost nema univerzalni pravidlo pro nastaveni zavodnich vozu. Na rovinkach je nejvyhodnejsi mit co nejnizsi sbihavost, aby se pneumatiky nerolovaly, ale pouze odvalovaly. Ovsem zadni sbihavost ovlivnuje zasadne zataceni. Predstavme si situaci, kterou jsme si objasnili na prednich kolech – rozbihavost. Ta vylepsuje dotacivost vozu v zatacce. Pokud bysme tento vuz vypustili pozpatku a zatocili zadnimi koly, bude se tato puvodni rozbihavost v opacnem smeru chovat jako sbihavost a vysledny efekt bude ten, ze zadni kola dopomohou dotacet vuz v zatacce. Tu stejnou modelovou situaci (naladeni zadni sbihavosti a dopad tohoto nastaveni na chovani vozu) si uvedeme znova, v jinem podani: Pokud nastavime zadni sbihavost do kladnych hodnot, bude takto nastaveny podvozek generovat mirny slip angle, ktery pomaha dotacet vuz. Tento slip angle generovany zadni napravou si muzeme predstavit jako miru, o kterou bude posunuta dopredu svisla osa zataceni celeho vozu. Touto osou se
rozumi osa, ktera za standartnich podminek u seriovych vozu je presne mezi obemi zadnimi koly – protoze zataci pouze predni kola a zadni kola drzi stopu. Pokud budou mirne dotacet i kola zadni – tato osa se posune blize ke stredu vozu. Tento efekt je umocnen mirou nastaveni sbihavosti. Vuz muze z externiho pohledu vypadat, jako by na vyjezdu pouzival power slide. Slip angle je uhel, o ktery se lisi podelna osa auta (nebo pneumatiky) s vektorem skutecneho pohybu (smeru pohybu). Zadni sbihavost se vyuziva hlavne u aut s tezistem vzadu, kdy v zatackach a na vyjezdech mame obe zadni kola pritlacene k zemi a vysoka sbihavost hlavne u pomalejsich vozu. Napriklad u Formule 1, ktera dosahuje extremnich rychlosti a polomery zatacek jsou obycejne velike, muze byt sbihavost i negativnim efektem. Prikladem vozu s casto vysokou zadni sbihavosti je napriklad F3. Je to dano tim, ze F3 nedosahuje prilis vysokych rychlosti a polomery zatacek na tratich, kde F3 jezdivaji jsou daleko mensi, nez prave u F1. Uplnym extremem na zavodni draze jsou typy vozu s tezistem umistenym vepredu s nahonem na predni napravu (WTCC, Rhez atp.). Takoveto vozy neustale trpi chronickou nedotacivosti. Predni kola jsou namahany trakci, brzdenim i zatacenim a zadni kola jsou vicemene vlaceny za vozem a minoritne se ucastni prenosu brzdne sily. Proto je vhodne prenest na zadni kola co nejvice ‘povinnosti’. Znamym efektem u osobnich vozu s FWD (napriklad Skoda Felicia) je pri rychle jizde nadlehcovani vnitrniho zadniho kola az nekolik centimetru nad vozovku. Tento efekt je u zavodnich vozu diky tvrdemu zaveseni daleko mensi, nicmene k nemu stale dochazi. Takovyto vuz je pak idealnim adeptem na nastaveni zadni sbihavosti do zapornych hodnot, az -0.5 stupne. V zatacce pak zataci predni i zadni naprava.
• Antizkrutne stabilizatory – “anti-roll bar”: Antizkrut, nazyvany take stabilizator ci stabilizacni tyc je pruzici mechanicke zarizeni. Spojuje na jedne naprave leve a prave kolo pres kratke pakove ramena spojene s torzni tyci. Tato torzni tyc generuje odpor proti zkrutu, mira odporu zavisi na jeji delce, tloustce a pouzitem materialu. U civilnich aut je nejcasteji aplikovan pouze predni stabilizator. U zavodnich vozu zpravidla nalezneme stabilizator na predni i zadni naprave. Stabilizacni tyc spojuje urcitou silou funkce pruzeni leveho a praveho kola. Pokud vuz prejede pricnou nerovnost – napriklad pricny prah (retarder) – oba zavesy kol, jak levy tak pravy, zapruzi ve stejnou dobu o stejnou delku. Na stabilizacni tyc nebude vyvinuta zadna sila. Pokud vuz prejede jednostrannou nerovnost, napriklad prejedeme-li pricny prah pouze jednim – levym kolem, leve kolo nadskoci, tento pohyb leveho zavesu kola je stabilizacni tyci prenesen i na opacne kolo (do jiste miry dle tuhosti tyce). Tento efekt je negativnim dopadem aplikovani stabilizacnich tyci, ale poslouzil jako nazorny priklad pro vysvetleni. Pravy ucel stabilizacni tyce je snizit naklapeni sasi vozu pri lateralnim zatizeni (v zatacce). Predstavme si situaci, kdy vuz krouzi pravotocivou zatacku, vaha se
presune na levou stranu vozu, dojde k zatizeni leveho kola a svetla vyska nalevo se snizi (kolo se jakoby zasune), na opacne strane dojde k nadlehceni a diky naklopeni sasi se pruzina natahne a kolo se jakoby vysune. Tento rozdilny chod praveho a leveho zaveseni je zaroven sila, vyvinuta na antizkrutnou tyc. Tato tyc nam nazpet generuje odpor o urcite sile – cim vetsi naklon vozu a tuhost tyce, tim vyssi generovana sila nazpet. Tato sila se snazi udrzet oba zavesy na stejne urovni, tzn. pritvrzuje levy (vnejsi) zaves a zmekcuje pravy (vnitrni). Tim je docileno efektu snizeni naklapeni sasi v zatacce. Vyse popsany efekt prejizdeni jednostrannych nerovnosti je negativni efekt silneho stabilizatoru. Pri zavodeni se nejcasteji jedna o prejizdeni obrubniku jednou casti vozu. Pri takovemto prejizdeni je kolo, ktere prejelo obrubnik vystaveno obycejne tak prudkemu narazu, ze na okamzik zcela ztrati kontakt s vozovkou. Pokud aplikujeme na vuz extremne silnou stabilizacni tyc, presune se i na opacne kolo tolik sily z narazu, ze i toto kolo muze ztratit kontakt s vozovkou. Zvysovanim krouticiho momentu na stabilizacni tyc v zatacce tedy dochazi k vyssimu zatizeni vnejsiho kola. To zvysuje take slip angle tohoto vnejsiho kola. Pojem slip angle je vysvetlen v casti ‘sbihavost’. Z odstavce vyse vyplyva, ze cim tuzsi stabilizacni tyc, tim dochazi k vetsimu generovani slip angle pro jednotlive napravy. Tedy z tohoto dale vyplyva, ze pomer tuhosti predniho stabilizatoru ku zadnimu majoritne urcuje vyslednou pretacivost / nedotacivost vozu. Cim vyssi bude predni stabilizator a cim bude nizsi zadni, tim vice bude vuz nedotacivy. Cim vyssi bude zadni stabilizator a predni nizsi, tim vice bude vuz pretacivy. Tento pomer se ruzni pro ruzne typy vozu (rozdilny podelny pomer vahy vozu, rozdilne vlastni tuhosti zaveseni atd..). U vozu Formule 1 a u vsech vozu s vysokym pritlakem se pomer predniho stabilizatoru ku zadnimu chova jinak v nizkych rychlostech a jinak ve vysokych, kdy je generovan velky aerodynamicky pritlak. Dokonale nastaveni dotacovisti pro pomale zatacky vede k nezvladatelne pretacivosti v maximalnich rychlostech. Naopak idealni vyvazeni pomeru pro maximalni rychlosti vede k nedotacivemu chovani v pomalych zatackach. U drahych modernich vozu se aplikuje tzv.aktivni stabilizator, ktery je rizen palubnim pocitacem a rozpoznava lateralni zatizeni vozu v zatacce a prejizdeni jednostrannych nerovnosti. Aktivni stabilizator je ve vozech Formule 1 zakazan.
• Treti pruzeni, tlumeni a dorazy – “third suspension”: Treti pruzeni je podelne odpruzeni horniho zavesu kola. Neni aplikovano na vsechny vozy, ale zpravidla pouze na zavodni vozy nejvyssich trid. Jeho ukolem je absorbovat ty nejvetsi narazy trakce a impulsu brzdeni. Aby ctenar pochopil mechanicky princip zaveseni, ktere tlumi podelny pohyb jineho zaveseni – jeho horni casti, popisme si jednotlive volnosti pohybu: Pokud kolo zatlacime smerem vzhuru, nebo naopak nadlehcime sasi vozu, tak tyto pohyby pohlcuje klasicke zaveseni kola. Nyni imaginarni vuz zcela zastavme a nechme brzdy kompletne zablokovane. Chytme velikou silou napriklad obe predni kola a zakyvejme s nimi – jako bysme vuz chteli roztlacit – o nekolik stupnu tam a
zpet. Budeme schopni o urcitou vzdalenost hybat s celym vozem sem a tam v podelne ose (dopredu a dozadu). Pri tomto pohybu pracuje treti zaveseni.
• Bonus: -
Konstrukcni material pro helmy pilotu Formule 1 jsou karbonove vlakna. Jejich tloustka je patnactkrat tenci nez je lidsky vlas a pokud byste helmu ‘rozpletli’ a pospojovali jednotliva mikrovlakna, dosahli byste delky pres 16.000 kilometru.
Pokud naleznete chybu nebo nedostatek, popripade pokud muzete dodat chybejici informace, piste na email [email protected] . Tento dokument je vytvoren bezplatne na zaklade dobre vule a autor neruci za pripadne technicke, stylisticke nebo gramaticke nedostatky.
