Техника Ф1 в сезоне 2014 года: коробки передач
Восемь ступеней, фиксированные на весь сезон передаточные числа и потенциальные проблемы с надёжностью – все эти изменения коснутся коробок передач Формулы 1 в 2014 году. Крэг Скарборо объясняет, что нового ждёт нас в этой области
В третьей части обзора самых важных изменений в техническом регламенте Формулы 1 эксперт AUTOSPORT анализирует новшества, коснувшиеся конструкции и работы коробок передач
После внедрения пару десятилетий назад технологии бесступенчатого переключения коробки передач в Ф1 по сути не менялись, лишь постепенно эволюционируя на протяжении многих сезонов.
Даже рост мощности и максимальных оборотов двигателей не привели к кардинальному изменению требований к работе трансмиссии.
Но пришел 2014 год, а с ним новый регламент – и всем командам пришлось разрабатывать абсолютно новую конструкцию коробки передач.
Куда большие значения крутящего момента новых двигателей и рост количества передач, ужесточение требований к надёжности и фиксированный набор передаточных чисел – со всем этим теперь придется иметь дело.
КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ В ФОРМУЛЕ 1 – ОСНОВЫ
Коробка передач пристыковывается к задней части двигателя, её работа и конструкция регулируются новыми унифицированными правилами к силовому агрегату в целом. Она состоит из набора шестеренок и сцепления, размещённых в едином картере.
Мощность с двигателя передаётся через коленчатый вал к муфте сцепления из углеродного волокна, а затем уходит на входной вал коробки и через набор из семи пар шестерен попадает на дифференциал.
Правила ограничивают минимальную ширину и вес шестерней, а также расстояние, на котором расположены их центры друг относительно друга.
Выбор необходимой передачи осуществляется электрогидравлической системой, а само переключение осуществляется бесступенчатым методом, благодаря чему мощность поступает к ведущим колёсам непрерывно.
Техника Ф1 в сезоне-2014: как будут работать новые двигатели
Переключение осуществляется в мгновение ока: один механизм отвечает за текущую передачу, в то время как другой в это время уже готовит следующую .
Короткий момент, когда задействованы сразу две пары шестерён, реализуется в паузах между фазами сгорания топлива в цилиндрах посредством смены шестерней и фиксирующих колец. Как только следующая передача начинает раскручивать коробку, с предыдущей снимается нагрузка, что позволяет избежать разрушения КП.
Любая ошибка или задержка в этом процессе приведёт к выходу из строя всего механизма, поэтому команда может регулировать время одновременной работы передач в режиме от мягкого до агрессивного, чтобы минимизировать риск поломки во время гонки.
Блок шестерней размещён в специальном корпусе, призванном выдерживать нагрузки, возникающее в механизме. Картер КП является продолжением силовой структуры шасси позади двигателя, к нему крепится задняя подвеска.
Он может или быть сделан из углеродного волокна, армированного титановыми пластинами, или быть целиком отлитым из титана или алюминия.
Применение углеродных волокон повышает стоимость и трудоёмкость изготовления коробки, но итог получается более долговечным и легким. Каждая команда исходит из собственных предпочтений и наличия ресурсов при производстве картера.
КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ по ПРАВИЛам 2014 ГОДА
Теперь командам предстоит переосмыслить свой подход к конструкции картера, его форме и размерам – ведь коробку предстоит агрегатировать с другими компонентами шасси, а точки крепления двигателя отныне фиксированы.
Моторы V6 стали более компактными – как и топливные баки, которые теперь могут вмещать лишь 100 кг топлива плюс минимальный запас. Скорее всего, команды постараются не менять слишком сильно колёсную базу по соображениям аэродинамики, потому коробки передач могут увеличиться в длину.
Корпус КП и раньше был длиннее, чем это требовалось лишь для размещения блока шестерен. Дополнительное пространство позволяло также монтировать внутри картера часть элементов задней подвески. Так как в 2014 году свободного места станет ещё больше, вряд ли команды вернутся к конструкции задней подвески с толкающими рычагами.
Новый более длинный корпус должен размещаться позади двигателя, коленчатый вал которого будет находиться в иной позиции, да и сам мотор получит новые точки крепления к шасси.
Согласно новым правилам, коленвал поднимут на 3,2 см в сравнении с предыдущим поколением двигателей. Это означает, что диск сцепления должен стать больше в диаметре, что окажется крайне полезно в свете необходимости передачи возросшего крутящего момента, особенно на старте гонки.
По этой же причине изменится также расположение шестерён в картере, что негативно отразится на расположении центра тяжести. Однако в то же время команда может получить и небольшое аэродинамическое преимущество, если уменьшит или увеличит в зависимости от необходимости нижнюю часть картера коробки, чтобы он не стал препятствием для расположенного позади диффузора.
КП стыкуется с задним фланцем двигателя в фиксированных точках, оговорённых в регламенте. Коробка не мешает турбине, которая также расположена позади мотора, но несколько выше. При этом отработанные газы, идущие к турбине, придется, по всей видимости, пропускать по выхлопным трубам через технологические отверстия в боковинах картера коробки передач.
В правилах чётко прописаны не только базовые размеры корпуса коробки, требования к набору шестерён также стали куда строже.
Во-первых, передаточные числа зафиксированы на весь сезон, так что работа команд по поиску оптимальных настроек КП ушла в прошлое. На всех этапах – от Монако и до Монцы – пилоты будут выступать с одинаковыми передаточными числами. По сравнению с возможностью выбора из 30 пар шестерён в 2013 году, сейчас в распоряжении команд осталось всего восемь фиксированных отношений.
Видео: СЭМ МАЙКЛ РАССКАЗЫВАЕТ ОБ ОСОБЕННОСТЯХ MP4-29
На первый взгляд кажется, что невозможно использовать одни и те же регулировки весь сезон. Однако важно помнить, что новые коробки передач получат восемь скоростей, да и рост крутящего момента у турбированных "шестерок" в сравнении с прежними моторами V8 облегчит командам задачу.
Наличие восьми ступеней в КП предоставит инженерам дополнительные возможности: на каждом автодроме наиболее активно будут задействованы свои передачи. Стоит отметить, что все восемь пар шестерён должны присутствовать в картере в обязательном порядке – сэкономить веса, убрав на каких-то этапах одну или две "лишних", не выйдет.
Так как коробки прошлого поколения имели нечётное число передач, добавления еще одной не приведёт к усложнению всей конструкции: механизм, оперирующий выбором седьмой передачи, будет модифицирован, чтобы заодно работать и с восьмой. Тем не менее, дополнительные элементы приведут к увеличению веса коробки на 0,6 кг и добавит 12 мм к длине блока шестерней.
Из-за высокого крутящего момента на некоторых трассах пилоты, вероятно, смогут использовать только шесть из восьми передач: в Монако, к примеру, у них в распоряжении будут ступени с первой по шестую, а в Монце, напротив, с третьей по восьмую.
В теории максимальная скорость также будет известна наперед из-за фиксированных передаточных чисел, но в реальности едва ли кто-то станет "крутить" двигатели до предельных 15000 об/мин из-за топливных ограничений, так что в действительности наибольшая скорость машин окажется несколько ниже теоретического предела.
Без сомнений, по ходу сезона мы увидим случаи, когда выбор передаточных чисел окажется для какого-то этапа не самым оптимальным. Однако перед тем, как окончательно определиться с отношениями, команды непременно смоделируют ситуацию на каждом отдельно взятом автодроме, чтобы определить наиболее удачный вариант с учетом ожидаемых условий.
Единственное послабление для команд – по ходу этого сезона они имеют возможность единожды выбрать новые передаточные числа для замены первоначально заявленных. В следующем же году настройки коробки будут и вовсе заморожены на целый сезон.
Хотя команды и получат возможность выбора оптимальных передаточных отношений, значительно возросший крутящий момент увеличит нагрузку на блок шестерней по сравнению с прежними "атмосферными" двигателями V8. Необходимость справляться с энергией от систем рекуперации, а также от самого двигателя, повысит требования к прочности коробки передач.
Помимо этого, каждой КП по новым правилам предстоит отработать шесть Гран При против четырёх, прописанных в предыдущем регламенте – так что шестерни и другие элементы должны обладать гораздо большей прочностью.
Безотказная работа коробки передач на протяжении шести гонок, в принципе, вполне возможна – ведь в прошлом сезоне почти ни у кого не возникало проблем с правилом четырех Гран При. Тем более, некоторые детали по-прежнему можно будет менять на аналогичные в случае их повреждения.
Заменить разрешено шестерни и фиксирующие кольца, а также сцепление в сборе, уплотнители, фильтры и электронику. Однако наказание в пять позиций на старте Гран При за более масштабные работы или замену всей коробки остаётся в силе.
В заключительной части технического обзора: какое влияние окажет новый регламент на аэродинамику машин
