Топливо, вес, масса, ...

[Radja]

Y= Cy*p*V2*S/2 Y- сила воздействия крыла (вектор не важен), Су - коэфф. определяемый конструкцией крыла, р - плотность воздуха, S- площадь крыла (конструкционная величина), V - скорость.

X= Cx*p*V2*S/2. Х - сопротивление потока. Сх - коээф. определяемый констукцией крыла.

Как видно и в том и в другом случае величины имеют равные степенные размерности входящих переменных.

Что это значит с точки зрения физики "на школьном уровне". Всего лишь то, что в поворотах влияние дополнительной массы (входящей в уравнения со степенью 1) будет тем меньше, чем больше скорость (степень 2).

Вот это слово меня смутило!

И сила воздействия крыла, и сопротивление потока пропорциональны квадрату скорости. Точно так же, как и центробежная сила = m*V2/r.

По этому основанию, твой вывод неверен. (для случаев прохождения поворотов).

[Defacto]

Ну давай еще раз и медленно

центробежная сила = m*V2/r.

Y= Cy*p*V2*S/2

Скорость, как я и написал - в степени 2, масса - в степени 1

ко всему этому +mg (сила тяжести)

Для малой скорости Yсум = Y+mg стремится к mg

Для большой скорости Yсум = Y+mg стремится к Y (но всегда больше)

Для бОльшей скорости результирующий вектор будет иметь меньший угол с вертикалью (можешь проверить графически), что дает право утверждать о снижении влияния центробежной силы относительно суммарной прижимной.

Теперь представь машину без аэрооперения.

И для большой и для малой скорости Yсум стремится к mg.

Так яснее будет?

[Radja]

центробежная сила = m*V2/r.

Y= Cy*p*V2*S/2

Для малой скорости Yсум = Y+mg стремится к mg

Для большой скорости Yсум = Y+mg стремится к Y (но всегда больше)

Для бОльшей скорости результирующий вектор будет иметь меньший угол с вертикалью (можешь проверить графически), что дает право утверждать о снижении влияния центробежной силы относительно суммарной прижимной.

Так яснее будет?

Их бин нихт ферштейн.

Я есть немного тугодум

"Для малой скорости Yсум = Y+mg стремится к mg

Для большой скорости Yсум = Y+mg стремится к Y (но всегда больше)"

Вот с этим понятно.

Y растёт пропорционально квадрату скорости (mg - на земле никуда не растёт), а просто прибавляется к Y.

А куда ты центробежную силу дел? Которая тоже растёт пропорционально квадрату скорости?

Нас ведь интересует сравнение именно этих сил.

Yсум и ЦС.

То что при увеличении скорости масса болида составляет в составе "прижимной силы" всё меньше и меньше - эт понятно.

Блин, жалко, ...

Жалко, что до завтра

[Drozd]

Их бин нихт ферштейн.

...

А куда ты центробежную силу дел? Которая тоже растёт пропорционально квадрату скорости? ...

Он описывает быстрый поворот. Когда радиус поворота велик (знаменатель центробежной силы), аэродинамика играет первую скрипку. В его модели это так.

С другой стороны, я бы не стал говорить, что центробежную силу при этом стоит просто выкинуть из рассмотрения. Скорее стоит утверждать, что этот самый суммарный Y, помноженный на коэффициент сцепления колес с покрытием будет полностью компенсировать возникающую центробежную силу (для случая движения болида на пределе поперечных сцепных свойств резины).

 

А медленный поворот, он потому и медленный, что там - в силу малой величины радиуса и относительно невысокой скорости (иногда меньшей, чем та, при которой начинают действовать эти формулы) центробежная сила нарастает быстрее аэродинамической составляющей загрузки болида.

 

опять компромисс...

[Radja]

Получилось даже не до завтра. Но любопытство заставляет копаться дальше.

Главная помеха для более детального изучения вопроса - отсутствие абсолютных значений.

Попытаюсь продемонстрировать, что для ответов на некоторые вопросы, вполне можно обойтись относительными.

Итак, опять цифры:

- что удерживает болид в повороте? Фактически сила = К*Yсум

К - это коэффициент трения

Yсум (это "по Дефакто", можно заменить Р - не важно) = Y+mg

Чтобы провести расчет - хоть какой-нибудь, но при этом имеющий отношение к реалиям, предлагаю ввести некоторые параметры.

Параметры неизменные на протяжении всего "экперимента".

К = 1,75 (возможен ли такой коэффициент для пары: резина - асфальт? настаиваю: возможен). Кто не согласен объясните почему не возможен? Объяснять, что может быть другой не нужно.

Y = 3,306*V2 (Y= Cy*p*V2*S/2 Y- сила воздействия крыла (вектор не важен), Су - коэфф. определяемый конструкцией крыла, р - плотность воздуха, S- площадь крыла (конструкционная величина), V - скорость.)

Другими словами Y= (Cy*p*S/2)*V2. Величину в скобках я и принял за 3,306. Опять-таки, кто не согласен - прошу.

1) "Эксперимент А"

болид массой 640 кг

поворот радиусом 40 метров (кому трудно представить - это примерно радиус большой беговой дорожки)

Методом подбора (я использовал обратный расчет) легко установить, что при движении со скоростью 33 м/с болиду не даёт "вылететь наружу поворота" сила = 17500 Н

При этом центробежная сила = m*V2/R = 17424 Н

Надо заметить, что 76 Н "запаса" - это очень мало по сравнению даже с дуновением ветра, но достаточно, чтобы болид остался на трассе.

17500 Н представляют из себя: 1,75*(6400 + 3600). Соответственно при 119 км/ч, в нашем случае, 6400 Н обеспечивает масса болида, а 3600 Н воздействие аэродинамических элементов.

2) "Эксперимент Б"

Масса болида та же, условия те же. изменяем только радиус поворота и соответствено ему подберём скорость (я на самом деле задавал скорость и подбирал радиус - так быстрее)

Итак радиус поворота 62,5 метра

Центробежная сила = 25600 Н

Сила трения = 25664 Н. Но теперь она представляет из себя 1,75*(6400 + 8265). То есть уже при 180 км/ч в заданных мною условиях сила воздействия аэродинамических элементов превышает значения массы болида, для создания силы трения.

В чем заключался подбор, о котором я упомянул? В поиске радиуса поворота на котором значения скоростей 120 и 180 км/ч были бы максимально близки к "критическим".

Если условия принимаются, то можно продолжить и посмотреть, что произойдёт в каждом из случаев, если:

- масса болида будет 670 кг, а все остальные условия неизменны (включая радиус поворота и скорость).

- создать ещё одну пару: радиус - скорость.

[Drozd]

2 Radja: если не докапываться до подробностей... то все представляется логичным.

[Radja]

2 Radja: если не докапываться до подробностей... то все представляется логичным.

Да, спасибо.

"Вольности", которые я себе позволил, конечно же имели некое обоснование.

Например К трения в паре резина-бетон равен 0,75. и я исходил из того, что "понравившаяся" мне цифра 1,75 явно попадает в возможный диапазон между: резина Ф1-мокрый асфальт и резина Ф1-горячий асфальт.

Подбирая аэродинамическую загрузку, я также исходил из того, что предложенное мной значение должно попасть в диапазон используемых командами нагрузок: от "разгруженного" болида, до загруженного "по самые небалуйся" (типа Монако).

Продолжить возможно единственным разумным путем: поочерёдно изменяя объективные параметры.

Например изменяем один параметр - масса болида. Принимаем её равную 670 кг. Далее вычисления:

1) "Эксперимент А2"

Центробежная сила возрастёт до = 670*33*33*/40 = 18240 Н

"Сила трения", тоже возрастёт и составит:

1,75*(Y+mg) = 1,75*(3600+6700) = 18025 (на 215 Н меньше, чем 18240 н)

 

2) "Эксперимент Б2"

Центробежная сила = 670*50*50/62,5 = 26800

"Сила трения" = 1,75*(8265+6700) = 26190 (несколько меньше, чем 26800, точнее на 610 Н)

 

Предварительные итоги:

1) В группе "экспериментов А" соотношение ЦС./С.тр. изменилось с минус 76 на плюс 215

2) В группе "экспериментов Б" то же соотношение изменилось с минус 64 на плюс 610.

 

Так как в экспериментах "А" и "Б" скорости разные, то "перевести ньютоны в м/с" представляется затруднительным, вернее, напрямую невозможно.

Дальше попробую вычислить на сколько придётся медленнее проходить каждый из поворотов более тяжелому болиду.

[Drozd]

Давай, я тебе добавлю пищи для размышлений... быть может, это тя несколько охладит от дальнейшего теоретического моделирования, но в любом случае должно добавить стройности видению модели... либо писчи флейму...

 

По центробежной силе мне добавить нечего - там все вроде более или менее полно. А вот по силе трения система получается довольно интересной.

 

1. Коэффициент трения в паре резина-покрытие - величина, зависящая от состояния покрышки и покрытия (т.е. функция от материалов того и другого, их температур, степени износа в каждом конкретном месте контакта - что само по себе трудно поддается отслеживанию, ...)

 

2. Суммарная сила трения складывается из сил, даваемых каждым из четырех колес. Причем ни одна из четырех не должна превысить некое максимально допустимое значение (по достижении которого происходит срыв колеса в скольжение). Таким образом сила трения становится еще и функцией динамической развесовки болида (составляющие - статическая развесовка, высота центра масс, настройка подвески, манера пилотирования, ....), да еще и с наличием пределов компонент функции.

 

3. С аэродинамической загрузкой тоже не все так красиво, как видится в формуле (матем.). К примеру, величина Су - коэфф. определяемый конструкцией крыла для автомобильной аэродинамики - также переменная.

Фраза "вектор неважен" означает только то, что формула универсальна и для крыла и для антикрыла. Но автомобильные антикрылья отличаются тем, что работают в условиях гораздо более переменного вектора набегающего потока, чем крылья самолетов. И эффективность аэродинамики при этом может отличаться очень существенно.

 

У мя голова вскипать... Скажи, что все проще...

[Defacto]

To Drozd

1. Коэфф. трения считаем постоянным (ведь это же модель, т.е.какие-то параметры всегда принимаются как константы, чтоб выявить влияние переменных. Если бы мы исследовали функцию износа покрышек, для определения стратегии их замены, могли бы уже массу принять условно-постоянной) Кроме того, это не столь уж противоречит реальности, ибо как показал прошлый год, покрышки достаточно одинаково "держат машину" на большом отрезке без замены.

2. Цитата: "Причем ни одна из четырех не должна превысить некое максимально допустимое значение (по достижении которого происходит срыв колеса в скольжение)..." Не совсем так. Эта величина идет для пары колес. Вспомни, что например карт при хорошем держаке может проходить повороты на двух колесах (тогда сила трения для обоих внутренних равна 0). Значит расчет нужно вести для суммы в парах передних/задних колес.

3. Су (как и Сх) меняется только с изменением настроек (другой угол атаки, другой профиль и т.п.) В течение гонки, если на пите не трогают настройки, Су постоянен. И не "более переменного вектора", а более переменного модуля вектора (скорость набегающего потока). Смена вектора = смена направления потока, т.е. движение боком (занос) или задним ходом. И на Су(Сх) скорость потока ну никак не влияет. Антикрылья работают всего лишь при гораздо бОльших углах атаки, чем крылья самолета, вот и все различие.

[Drozd]

2 Defacto

1. можно и так, не суть

2. Хм... странное утверждение. Пример означает только то, что у карта сцепления одного колеса в паре, при полной потере сцепления вторым, с избытком хватает для того, чтобы удержаться в повороте. Но значит ли это, что карт в принципе невозможно сорвать в занос?

3. Извини, мож я не так что-то понимаю, но при повороте передних колес направление движения болида меняется, соответственно меняется и вектор направления набегающего на антикрыло потока воздуха (кроме случая профилированного поворота). Неужели хочешь сказать, что крыло при этом работает ровно также?

[Defacto]

значит ли это, что карт в принципе невозможно сорвать в занос

Нет не значит. Это значит, что для срыва в занос/снос нужно превышение суммы сил (продолной и поперечной) над силой трения пары колес (задней либо передней).

при повороте передних колес направление движения болида меняется, соответственно меняется и вектор направления набегающего на антикрыло потока воздуха

С чего бы? Нет ну можно конечно теоретически порассуждать о повороте на грани разворота болида (т.е. радиус поворота близок к конструктивно минимальному). Но независимо от того, движется болид по прямой или в повороте, поток около антикрыла движется по одной оси с ним (с поправкой на ветер, и разумеется, с вектором обратным направлению движения). Только как раз у самолета такое "изменение вектора" гораздо сильнее, ибо он постоянно проходит по разнонаправленным воздушным потокам, а поворачивает не только "виражом". Крылу, собсвенно до лампочки истинное направление потока. Вернее нам до лампочки, ибо на вертикальную и горизонтальную составляющую силы, полученную от "работы" крыла влияет только соосная с движением часть вектора воздушного потока. "Поперечная" часть потока прижимной силы либо силы соспротивления не создает.

[Radja]

 

1. Коэффициент трения в паре резина-покрытие -

2. Суммарная сила трения складывается из сил, даваемых каждым из четырех колес.

3. С аэродинамической загрузкой тоже не все так красиво, как видится в формуле (матем.). К примеру, величина Су - коэфф. определяемый конструкцией крыла для автомобильной аэродинамики - также переменная.

 

У мя голова вскипать... Скажи, что все проще...

Говорю: все проще

1) Заданный параметр в соответствии с принципом создания модели КОРРЕКТНО принят за постоянный. Просто поверь Дрозду (и мне)

2) Полагаю, что вполне корректно прежде чем делить силу на четыре неравные доли, можно вполне для идентичных условий принять её сумму за постоянную. (Равные условия: один и тот же поворот, одна и та же резина, одна и та же траектория, и т.п.)

3) ППКС Дрозду! Более того, для модели её НЕОБХОДИМО принять за постоянную. Особенно учитывая, что её возможная "переменность" не связана с исследуемыми нами параметрами.

[Drozd]

Говорю: все проще

1) Заданный параметр в соответствии с принципом создания модели КОРРЕКТНО принят за постоянный. Просто поверь Дрозду (и мне)

2) Полагаю, что вполне корректно прежде чем делить силу на четыре неравные доли, можно вполне для идентичных условий принять её сумму за постоянную. (Равные условия: один и тот же поворот, одна и та же резина, одна и та же траектория, и т.п.)

3) ППКС Дрозду! Более того, для модели её НЕОБХОДИМО принять за постоянную. Особенно учитывая, что её возможная "переменность" не связана с исследуемыми нами параметрами.

Твоя тоже вскипать... как мне каатся...

Лан, уболтали, языкатые... хотя, ежели все принять за константы - то задачка смотрится на столько простой, что слабо представляется, чем заняты инженеры в командах...

[Radja]

1)Твоя тоже вскипать... как мне каатся...

2)Лан, уболтали, языкатые... хотя, ежели все принять за константы - то задачка смотрится на столько простой, что слабо представляется, чем заняты инженеры в командах...

1) В этой теме бывает

2) Вот тут как раз всё понятно. Всё что я пытаюсь понять, инженеры знают априори, причем половину цифр помнят наизусть. А занимаются они "твоими" переменными. А мы заняться не сможем ими не только из-за недостатка специальных знаний, но и из-за отсутствия вводных.

А закон всемирного тяготения пока не отменён, его понимание возможно и на моём уровне знаний.

Кто-то умеет считать до десяти, а кто-то легко решает интегральные уравнения. Кстати оба до десяти считают одинаково

Ты предлагаешь брать интегралы? Я пас. Так далеко я не пойду. Кишка тонка.

[KENGARAGS]

Со стороны все выглядит просто - машина останавливается на пит-стопе, механики меняют шины, заливают топливо, и гонщик срывается с места. Процедура, отработанная до автоматизма. Каждый из пятнадцати человек, обслуживающих машину, четко знает свою задачу, но среди них есть особая каста - заправщики, специалисты, от которых зависит не только время, проведенное гонщиком в боксах, но, подчас, и жизнь персонала. 12 литров топлива в секунду - это не шутка.

 

Дозаправки несколько раз запрещались и разрешались в Формуле 1. Идея завладела умами в начале 80-х, когда технический босс Brabham Гордон Марри обнаружил, что сократив количество топлива на старте можно обеспечить достаточное преимущество в скорости, чтобы компенсировать необходимость проведения пит-стопа. Но, если в других направлениях технический прогресс Формулы 1 неуклонно двигался вперед, то дозаправки проводились в стиле 50-х - канистра, воронка и все такое. В 1980-м Найджел Мэнселл получил химический ожог спины, когда механик Lotus случайно пролил топливо в кокпит, заправляя машину перед стартом. Можно было отказаться от борьбы, но Мэнселл тогда стиснул зубы, забыл о боли, и стартовал в гонке. Учитывая агрессивность топливных добавок, заправщиков заставили носить респираторы, а дозаправку вскоре запретили.

 

В 1994-м, когда эксперименты с количеством топлива решено было сделать частью гоночной интриги, FIA поручила специалистам аэрокосмической компании Internique разработку унифицированной заправочной машины, общей для всех участников чемпионата. Задача состояла в том, чтобы гарантировать безопасность, и обеспечить равенство команд, строго нормировав количество подаваемого топлива - 12 литров в секунду.

 

Заправочный шланг и его наконечник весят сорок килограмм, из-за большого веса с ними работают двое человек. Третий отключает поток топлива после дозаправки, или в случае возникновения нештатных ситуаций, еще двое - наготове с огнетушителями.

 

Когда машина останавливается, двое со шлангом должны двинуться к ней раньше, чем она окончательно остановится - у каждой команды свои ориентиры, например в Ferrari движение начинается сразу после того, как переднее колесо проедет мимо заправщика. Гонщику нужно остановиться точно на отведенной позиции, погрешность не должна превышать 30 сантиметров, иначе позицию шланга придется корректировать, что приведет к потере времени.

 

В наконечнике расположен механизм, позволяющий откачать воздух из бака при заправке. Количество топлива задается при программировании заправочной машины, как только требуемое количество бензина залито, загорается индикатор, сигнализирующий о возможности отсоединения наконечника. Это самый опасный момент - нередки случаи, когда пилот трогается с места раньше, чем отсоединен шланг - Рубенс Баррикелло совершил эту ошибку на Гран При Австралии'08

 

На Гран При Германии'94 в Хоккенхайме машина Йоса Ферстаппена была объята огнем после отсоединения шланга - команда внесла запрещенные изменения в конструкцию заправочной машины. Чтобы сократить время на пит-стопе, механики удалили фильтр, и посторонний предмет из емкости с топливом попал в запирающий клапан. Сейчас проверки проводятся регулярно, представители FIA контролируют не только соответствие состава топлива, но и исправность оборудования.

 

Эти парни на заправке не чувствуют себя героями, они просто делают свою работу, но у них, как и у гонщиков, всегда есть дублеры на случай, если что-то пойдет не так...

[Slightly Mad]

В 1994-м, когда эксперименты с количеством топлива решено было сделать частью гоночной интриги, FIA поручила специалистам аэрокосмической компании Internique разработку унифицированной заправочной машины.

Замечательное название для команды, которая производит нечто со шлангом, который положено куда-то втыкать.

А вообще, Кенга, спасибо за познавательную статью.