F1
Formuła 1 technicznie: Jak działa skrzynia biegów w bolidzie F1?
Skrzynia biegów to jeden z najważniejszych elementów bolidu F1. Przyjrzyjmy się jej działaniu.
Kluczowa część auta
Żaden samochód Formuły 1 nie będzie działał prawidłowo bez skrzyni biegów. Oczywiście istnieją pojazdy pozbawione tego elementu, jak np. proste gokarty, ale na poziomie królowej sportów motorowych rezygnacja z niej jest niemożliwa. Odpowiada ona za przeniesienie napędu z silnika na koła w jak najbardziej efektywny sposób poprzez zastosowanie odpowiednich przełożeń oraz zmienianie ich we właściwym momencie i w jak najkrótszym czasie.
Ile musi znieść skrzynia biegów?
Podczas wyścigu Formuły 1 kierowcy zmieniają biegi kilka tysięcy razy. Najbardziej pod tym względem obciążające są obiekty, na których trzeba na krótkim dystansie ciągle zmieniać tempo jazdy, tzn. dużo hamować i dużo się rozpędzać, jak np. tory w Monako czy Singapurze. W ich przypadku jedna zmiana biegu przypada średnio na ok. 60 metrów. Dodatkowym obciążeniem jest fakt, że stosunkowo dużą część dystansu pokonuje się na niskich przełożeniach, a zatem poszczególne elementy muszą znieść duże obciążenia mechaniczne podczas przenoszenia momentu obrotowego z silnika na koła. Wszystko to musi zostać wzięte pod uwagę przy wybieraniu przełożeń, tzn. ustawiania tego, ile czasu spędzi się na danym biegu w danym momencie i kiedy wrzuci się kolejny. Długie przełożenie pozwala na danym biegu osiągnąć wyższą prędkość, ale ceną za to jest wolniejsze rozpędzanie się auta.
RB19 z otwartym tylnym skrzydłem
© Getty Images / Red Bull Content Pool
Przy najwyższych biegach w grę wchodzi dodatkowo wykorzystanie systemu DRS. Bezpośrednio na prędkość auta wpływa poprzez zmniejszenie oporu aerodynamicznego, ale pośrednio również poprzez to, że zmusza skrzynię biegów do bardziej intensywnej pracy. Wynika to z faktu, że przy otwarciu tylnego skrzydła bolid przy danym momencie obrotowym może jechać szybciej, a sam moment może wzrosnąć bardziej, niż gdyby było ono zamknięte, ponieważ mniejsza siła będzie przeciwdziałać rozpędzaniu bolidu. Jako że omawiany element musi według obecnego regulaminu wytrzymać ok. 5-6 wyścigów (każdy kierowca dysponuje 4 skrzyniami na sezon), jego wytrzymałość i niezawodność to absolutnie kluczowa sprawa.
Działanie
Skrzynia biegów nie służy wyłącznie do zmieniania biegów, choć oczywiście jest to jej najważniejsze zadanie. Dzięki postępowi technicznemu, jaki dokonał się w ostatnich dekadach, współczesne skrzynie w bolidach F1 pracują w trybie ciągłym, tzn. podczas zmieniania przełożenia nie ma żadnej przerwy pomiędzy wyrzuceniem jednego z nich a wrzuceniem kolejnego. Są to również skrzynie sekwencyjne, czyli jadąc np. na 6 biegu, możemy wrzucić tylko 7 lub 5 – nie da się przy redukcji pominąć kolejnych przełożeń i wrzucić od razu „jedynki”. Podobnie jak w drogowych samochodach, w Formule 1 rusza się z 1 biegu, a potem praktycznie go nie używa (poza kilkoma wyjątkowo wolnymi zakrętami, np. słynnym nawrotem w Monako). Co ciekawe, w F1 „dwójkę” wrzuca się dopiero przy ok. 120 km/h, „piątkę” przy ok. 200 km/h a najwyższą „ósemkę” przy ok. 290 km/h. Dokładne wartości zależą od wielu czynników, m.in. od toru, panujących na nim warunków oraz ustawień samochodu.
Skrzynia biegów stanowi także bardzo istotną konstrukcyjnie część auta. Jest bowiem przymocowana do silnika, a sama stanowi punkt mocowania dla tylnego zawieszenia oraz tylnego skrzydła. Widoczna z zewnątrz czarna obudowa z włókna węglowego to jedynie jej wierzchnia warstwa, pod którą znajduje się kolejna skorupa, tym razem metalowa. Jej integralną część stanowi także tylne struktura zderzeniowa zakończona charakterystycznym czerwonym światłem. To ona przyjmuje na siebie energię zderzenia, chroniąc kierowcę. Z tego też powodu przy uderzeniach w tył konieczna jest inspekcja skrzyni biegów, nawet jeśli samo zetknięcie z innym bolidem lub ścianą było stosunkowo lekkie.
Ciekawe pomysły
3 min
Życie śrubki z bolidu F1
Niecodzienny klip stworzony przez Red Bull Racing i ukazujący, jak ważna jest każda, nawet ta najmniejsza, część auta startującego w Formule 1.
Skrzynia biegów jest zazwyczaj umieszczona równolegle do osi pojazdu, jednak w latach 70. Mauro Forghieri postanowił złamać tę zasadę. Przygotowane na sezon 1975 Ferrari 312T (litera T w nazwie pochodzi od słowa trasversale, czyli poprzeczny) zdominowało tamtą kampanię, dając Nikiemu Laudzie jego pierwszy mistrzowski tytuł. Kolejne wersje rozwojowe tego auta dominowały w F1 do 1979 r., a po wyjątkowo nieudanym sezonie 1980 koncepcja została zarzucona. Po kilkunastu latach królowa sportów motorowych znów się zmieniła – na sezon 1989 John Barnard przygotował Ferrari F1-89 z sekwencyjną skrzynią biegów i łopatkami na kierownicy zamiast standardowego drążka z boku kokpitu. Maszyna była szybka, ale bardzo awaryjna. Na 31 okazji (16 wyścigów po 2 kierowców minus jedne zawody opuszczone przez Gerharda Bergera) samochód tyko 9 razy znalazł się na mecie, za to za każdym razem na podium.
Na następną innowację przyszło Formule 1 czekać do sezonu 2005, kiedy Adrian Newey, jeszcze przed przejściem do Red Bulla, stworzył McLarena MP4-20. Auto wyposażono w specjalną skrzynię biegów, gdzie parzyste przełożenia znajdowały się na jednym wale, a nieparzyste na drugim. W założeniach miało to powodować naprzemienne załączanie obu wałów, a więc skrócenie czasu potrzebnego na zmianę biegu. Rozwiązanie okazało się o tyle udane, że istotnie czas zmiany biegu uległ skróceniu, jednak ceną był znaczny wzrost wagi całej skrzyni oraz wysoka awaryjność tego podzespołu. Newey, z którego geniuszu technicznego korzystają teraz Max Verstappen i Sergio Perez poszedł jednak w swojej pracy o krok dalej i nowatorskie rozwiązanie postanowił ukryć w równie nowatorskiej obudowie. Zadarta do góry skrzynia oraz tylna struktura zderzeniowa miały według niego generować dodatkowy docisk i istotnie tak było.
Newey może i wyznaje starą szkołę projektowania, ale to działa!
© Getty Images/Red Bull Content Pool
Gratisowa przyczepność okazała się na tyle dużą zaletą, że inne zespoły nie mogąc skopiować całej skrzyni, zaczęły montować pod tylnymi skrzydłami niewielkie dodatkowe spojlery znane jako monkey seats, odkurzając tym samym pomysł ekipy Arrows z sezonu 2001. Choć siedzenie małpy nie stało się od tamtej pory nieodłącznym elementem bolidu F1, stosowano je w niektórych autach aż do sezonu 2016, a w szczątkowych formach nawet jeszcze dłużej.
Skrzynia biegów to jeden z najważniejszych elementów bolidu Formuły 1. Jeśli działa prawidłowo, auto może jechać szybko. Jeśli zawiedzie – kierowca będzie miał duże kłopoty. Red Bull pokazywał jednak w przeszłości, że nawet takie problemy da się przezwyciężyć. Liczymy jednak, że Max i Checo będą mogli pędzić do mety bez obaw o tego rodzaju awarie.
***
Autor tekstu prowadzi vloga „Ze świata F1” na YouTube.
