Σε συνέχεια του δεύτερου και πρώτου μέρους, συνεχίζουμε την περιήγηση μας στο χώρο των αναρτήσεων. Στο μέρος αυτό, εστιάζουμε στην συνδεσμολογία των αναρτήσεων που έχει επικρατήσει σήμερα στην F1. Εξετάζουμε τις υλοποιήσεις push-rod και pull-rod. Και παρουσιάζουμε, όσο περιληπτικά γίνεται, το πρόβλημα που καλείται να λύσει κάθε ομάδα στην προσπάθεια της, να βρει τις βέλτιστες ρυθμίσεις της ανάρτησης για κάθε αγώνα.

Τύποι Αναρτήσεων στην F1

Στη σύγχρονη F1, έχουν επικρατήσει οι αναρτήσεις πολλαπλών συνδέσμων (Σχήμα 1). Η ανάρτηση πολλαπλών συνδέσμων, είναι τύπος ανεξάρτητης ανάρτησης όπου τέσσερα τουλάχιστον στοιχεία, μπράτσα, συνδέουν τον τροχό με το υπόλοιπο όχημα και τα άλλα υποσυστήματα της ανάρτησης. Χαρακτηριστικό της ανάρτησης πολλαπλών συνδέσμων είναι η ύπαρξη στοιχείου (στοιχείων) που δεσμεύει(ουν) την μετακίνηση κατά το διαμήκη άξονα (sway) και αν αυτό είναι επιθυμητό, τη στροφή περί του κατακόρυφου άξονα (yaw) του τροχού.

f14t-topview

Σχήμα 1: Άνω όψη μονοθεσίου (Ferrari F14T)

Η πολυπλοκότητα της ανάρτησης αυτής, σε σχέση με άλλους τύπους ανάρτησης, όπως τα διπλά ψαλίδια, οι ήμι-ανεξάρτητες αναρτήσεις και οι εξαρτημένες αναρτήσεις (άξονας Panhard, σύνδεσμος Watt, άκαμπτος άξονας), δεν έχει σταθεί εμπόδιο στην επικράτηση της στους αγώνες. Η πληθώρα των παραμέτρων που θα πρέπει να καθοριστούν πριν από κάθε αγώνα, προσφέρει στις ομάδες και την ευελιξία που χρειάζεται, ώστε η ανάρτηση να έχει την επιθυμητή συμπεριφορά.

Να σημειωθεί ότι στη F1, το ελατήριο, και αμορτισέρ έχουν μεταφερθεί στο σώμα του μονοθέσιου. Οπότε δεν είναι ορατά. Με τη διάταξη αυτή, δεν επηρεάζεται η αεροδυναμική του μονοθέσιου. Επιπλέον, η μάζα του μονοθέσιου συγκεντρώνεται πλησιέστερα στο κέντρο βάρους. Αυτό βελτιώνει την ευελιξία, μέσω της μείωσης της στροφικής αδράνειας του μονοθέσιου.

Pull-Rod, Push-Rod

Οι ομάδες, έχουν στη διάθεση τους σήμερα, δύο εναλλακτικές (Σχήμα 2) όσον αφορά την συνδεσμολογία της ανάρτησης, για τη μεταβίβαση των δυνάμεων από τον τροχό στα υπόλοιπα στοιχεία της ανάρτησης. Την διάταξη pull-rod και τη διάταξη push-rod.

push-rod-pull-rod

Σχήμα 2: Διάταξη push-rod, pull-rod.

Στη διάταξη push-rod, το στοιχείο που μεταφέρει τις δυνάμεις από τον τροχό στα υπόλοιπα υποσυστήματα της ανάρτησης, σπρώχνει, για κίνηση προς τα άνω, το μηχανισμό μεταφοράς κίνησης ο οποίος και ενεργοποιεί τα υποσυστήματα αυτά. Στη διάταξη pull-rod, το στοιχείο που μεταφέρει τις δυνάμεις, τραβά, για κίνηση του τροχού προς τα άνω, τον αντίστοιχο μηχανισμό κίνησης.

Οι δύο αυτές διατάξεις δεν διαφέρουν σημαντικά ως προς τις δυνατότητες ρύθμισης της ανάρτησης ή ως προς την απόδοση της ανάρτησης αυτής κάθε αυτής. Επηρεάζουν όμως σημαντικά άλλους τομείς του μονοθέσιου, όπως την αεροδυναμική και το κέντρο βάρους. Στο εμπρός μέρος, όπου η ανάρτηση βρίσκεται στη ροή αέρα προς τα ψυγεία και το πίσω μέρος του μονοθέσιου, η επιλογή της συνδεσμολογίας αποτελεί θέμα εκτενούς συζήτησης μεταξύ των μηχανικών μίας ομάδας. Καθώς η μορφή της ανάρτησης, όσον αφορά την αεροδυναμική απόδοση, θα αποτελέσει έναν από τους βασικούς περιορισμούς των αεροδυναμιστών κατά την εξέλιξη του μονοθέσιου, στη διάρκεια της αγωνιστικής περιόδου.

Στις εμπρός αναρτήσεις έχει γενικότερα επικρατήσει η διάταξη push-rod (Σχήμα 4) λόγω και της ευκολίας τοποθέτησης των διάφορων στοιχείων και της θέσης της μύτης του μονοθέσιου. Εξαίρεση, από τις «μεγάλες» ομάδες, αποτελεί η Ferrari η οποία εμμένει στην λύση pull-rod που φέρει χαμηλότερα το κέντρο βάρους του μονοθέσιου (Σχήμα 3).

RB10 - Portrait

Σχήμα 3: Εμπρός διάταξη τύπου push-rod (RB-10)

f14t-frontview

Σχήμα 4: Εμπρός διάταξη τύπου pull-rod (F14T)

Στη πίσω ανάρτηση, έχει επικρατήσει η χρήση του pull-rod καθώς επιτρέπει την ανεμπόδιστη ροή του αέρα σε μία ιδιαίτερα κρίσιμη περιοχή για την αεροδυναμική απόδοση του μονοθέσιου.

Λειτουργία της ανάρτησης – Ενδοτικότητα – To flex or not to flex…

Οι μηχανικοί καλούνται σε κάθε αγώνα, να βρουν τη χρυσή τομή όσον αφορά την ενδοτικότητα της ανάρτησης. Για αεροδυναμικούς λόγους, το βέλτιστο είναι, η μεταφορά φορτίων να μην προκαλεί σημαντική μεταβολή της γεωμετρίας. Έτσι, δεν θα επηρεάζεται η ροή του αέρα στο κάτω μέρος του μονοθέσιου. Αυτό απαιτεί πολύ «σκληρές» αναρτήσεις με μικρή ενδοτικότητα και στιβαρές αντιστρεπτικές δοκούς που δεν επιτρέπουν την διαφορική μετακίνηση μεταξύ των πλευρών και του εμπρός και πίσω μέρους του μονοθέσιου. Κάτι τέτοιο όμως κάνει το μονοθέσιο να αντιδρά απότομα, πχ. στην άνοδο των curbs.

Η απότομη αντίδραση έχει ως αποτέλεσμα, ένας ή περισσότεροι τροχοί να χάνουν στιγμιαία την πρόσφυση τους. Ο οδηγός έχει στα χέρια του ένα μονοθέσιο πολύ ευαίσθητο, το οποίο συμπεριφέρεται κατά απρόβλεπτο τρόπο όταν περνά πάνω από μία ανωμαλία. Αντιστάθμισμα αυτού, είναι ένα μονοθέσιο που έχει εξαιρετική σταθερότητα στις υψηλές ταχύτητες και στις ανοιχτές καμπές καθώς, η αύξηση του αεροδυναμικού φορτίου, επηρεάζει ελάχιστα την επίδοση του μονοθέσιου.

Μία πιο «μαλακή» ανάρτηση προσφέρει, την απαιτούμενη ενδοτικότητα και επιτρέπει στον οδηγό να επιλέξει ένα πιο επιθετικό στυλ κατά την είσοδο και τη κίνηση του στη στροφή. Μία τέτοια ανάρτηση δεν ελέγχει όμως, τόσο αποτελεσματικά, την σχετική θέση του μονοθέσιου με το οδόστρωμα, λόγω των αεροδυναμικών φορτίων και των φορτίων αδράνειας. Έτσι επηρεάζεται η αεροδυναμική απόδοση στις ανοιχτές καμπές. Κατά το φρενάρισμα, η αυξημένη στροφή pitch, επηρεάζει την επίδοση του μονοθέσιου, με το πίσω μέρος να αυξάνει την απόσταση του από το έδαφος. Οπότε, μειώνεται η καθοδική δύναμη στο πίσω μέρος. Αυτό, μπορεί να οδηγήσει σε μπλοκάρισμα των πίσω τροχών, με αποτέλεσμα το μονοθέσιο να χάσει την ευστάθεια του. Στην περίπτωση αυτή, αυτό που περιμένει τον οδηγό είναι ένα μεγαλοπρεπές τετ-α-κέ και ένας «σφιχτός εναγκαλισμός» με τις μπαριέρες ή τα ελαστικά στην έξοδο της στροφής.

Βλέπουμε λοιπόν ότι η ρύθμιση της ανάρτησης δεν είναι τίποτα άλλο παρά ένας συμβιβασμός μεταξύ της διατήρησης της αεροδυναμικής επίδοσης του μονοθέσιου κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες και της ικανότητας του να μην συμπεριφέρεται απότομα στις ανωμαλίες της πίστας.

Ολοκληρώνοντας

Ποια θα ήταν η λύδια λίθος; Μα μία λύση που θα μπορούσε να συγκεράσει τους δύο αυτούς αντικρουόμενους στόχους; Ένα σύστημα που θα έλεγχε τις κλίσεις του μονοθέσιου, χωρίς να απαιτείται μία πολύ σκληρή ανάρτηση. Κάτι που θα μπορούσε να μεταβάλει τη σκληρότητα χωρίς την επέμβαση ηλεκτρονικών. Χωρίς εξωτερικούς αισθητήρες και κλειστούς βρόγχους ελέγχου (closed loop control) όπως οι ενεργητικές αναρτήσεις στις αρχές της δεκαετίας του 90.
Και το όνομα του «Σωτήρ»; FRIC!

Στο τέταρτο και τελευταίο μέρος θα αναφερθούμε στην τεχνολογία FRIC και το πώς αυτή βελτίωνε την απόδοση του μονοθέσιου.