ΑΓΩΝΕΣΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

Tα φρένα στην F1!

brembo hot brake

Στην F1 εντυπωσιακός δεν είναι μόνο ο τρόπος που επιταχύνουν τα μονοθέσια αλλά και εκείνος που επιβραδύνουν προσεγγίζοντας συνθήκες πιλότων μαχητικών αεροσκαφών…

brakes in F1 (2)Αν υπάρχει κάτι με τροχούς που επιβραδύνει στον μικρότερο χρόνο και στην ελάχιστη απόσταση αυτό είναι ένα μονοθέσιο της F1. Μάλιστα, το μέγεθος της επιβράδυνσης μπορεί και να ξεπεράσουν τα 6g καταπονώντας ιδιαίτερα τα σώματα των οδηγών μιας και μιλάμε για συνθήκες που αντιμετωπίζουν πιλότοι μαχητικών τζετ. Μιλώντας με αριθμούς ένα σπορ αυτοκίνητο από τα 100 km/h ακινητοποιείται σε περίπου 35 μέτρα όταν ένα μονοθέσιο σταματά σε 15 μέτρα! Ακόμη πιο εντυπωσιακή είναι η επιβράδυνση από τα 200 km/h που πετυχαίνεται σε 65 μέτρα και σε λιγότερο από 3 sec!

Κατά την επιβράδυνση και την σταθερότητα φυσικά brakes in F1 (4)βοηθά η γεωμετρία και η αεροδυναμική του μονοθεσίου αλλά όλη την δουλειά κάνουν τα φρένα με κεραμικούς δίσκους (από ανθρακονήματα) και 6πίστονες δαγκάνες που προσαρμόζονται σε 13άρες ζάντες. Οι δίσκοι από ανθρακονήματα είναι κατασκευασμένοι για να αντέχουν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες και για αυτό όταν τα φρένα είναι κρύα είναι αναποτελεσματικά. Γενικότερα τα φρένα στην F1 είναι σχεδιασμένα ώστε να λειτουργούν σε συγκεκριμένες καταπονήσεις και θερμοκρασιακές μεταβολές και για αυτό όταν είναι κρύα δεν πιάνουν καλά ενώ όταν δεν ψύχονται ικανοποιητικά οι δίσκοι μπορούν μέχρι και να «αρπάξουν».

Με μια ματιά…

  • brembo f1 brakes (14)Σε ένα μονοθέσιο υπάρχουν δύο υδραυλικά κυκλώματα έτσι ώστε όταν το ένα παρουσιάσει βλάβη να λειτουργεί το άλλο.
  • Τα βασικά δοχεία των υγρών (ένα για τους εμπρός, ένα για τους πίσω τροχούς) έχουν χωρητικότητα από 100 έως 200 cc.
  • H μέγιστη πίεση που ασκείται στο πεντάλ των φρένων από το πόδι του οδηγού αντιστοιχεί από 40 έως 160 kg.
  • Ο οδηγός μπορεί να μεταβάλλει την κατανομή πίεσης ανάμεσα στους δύο άξονες. Η νορμάλ είναι 60% στους εμπρός.
  • brembo f1 brakes (3)Οι 6πίστονες μονομπλόκ δαγκάνες είναι από αλουμίνιο λίθιο με θερμοκρασία λειτουργίας 120 έως 230 C.
  • Κάθε δισκόφρενο έχει πάχος 28 mm, αποτελείται από συνθετικά ανθρακονήματα , ζυγίζει περίπου 1,5 kg και πρέπει να χωρά σε 13άρα ζάντα.
  • Τα τακάκια είναι επίσης από ανθρακόνημα α και το καθένα ζυγίζει 280 g.
  • H μέγιστη θερμοκρασία που μπορεί να έχει ένα δισκόφρενο όταν πυρακτώνεται είναι 1.200C.
  • Ένα μονοθέσιο φρενάρει πολύ νωρίτερα από τα 160 km/h σε σχέση με ένα σπορ μοντέλο που ακινητοποιείται από τα 100 km/h.
  • 04 (1)Σε μία σεζόν κάθε ομάδα χρησιμοποιεί για τα 2 μονοθέσια της 10 τετράδες από σιαγόνες φρένων, 140 με 240 δισκόφρενα και 280 με 480 τακάκια.
  • Από τα 200 km/h ένα μονοθέσιο ακινητοποιείται σε μόλις 2,7 sec και διανύοντας μόλις 65 m.
  • Στην πίστα της Σαγκάης το μέγεθος επιβράδυνσης ξεπερνά τα 6g!
  • Ένα μονοθέσιο ακινητοποιείται σε μόλις 15 μέτρα από τα 100 km/h όταν ένα super car χρειάζεται περίπου 35 μέτρα.
  • H Brembo προμηθεύει με φρένα τις περισσότερες ομάδες όπως είναι οι Infiniti Red Bull Racing, Mercedes AMG Petronas F1 Team, Sauber F1 Team, Scuderia Ferrari and Scuderia Toro Rosso.

Και λίγο από πιο παλιά για τα φρένα στην F1..

brakes in F1 (7)Μία από τις πρώτες ομάδες που χρησιμοποίησαν φρένα κατασκευασμένα από ανθρακονήματα ήταν η Brabham, συγκεκριμένα το 1978. Η πρωταρχική ανάγκη ήταν η διατήρηση του συνολικού βάρους του μονοθεσίου σε σχετικά χαμηλά επίπεδα. Η απόδοση τους δίσκων από ανθρακονήματα σε σχέση με τους χαλύβδινους έγινε άμεσα αντιληπτή τόσο από τους μηχανικούς όσο και από τους οδηγούς. Το εξωτικό κόστος κατασκευής τους όμως για τα τότε δεδομένα αποτελούσε ένα από τα σημαντικότερα εμπόδια για την ευρεία εφαρμογή τους.

Με το πέρασμα όμως των ετών οι ομάδες αποκτούσαν ολοένα και περισσότερους οικονομικούς πόρους με αποτέλεσμα να εξελίξουν την τεχνογνωσία τους στα φρένα από ανθρακονήματα. Η αυξημένη απόδοση τους και ο γρήγορος ρυθμός αποβολής της θερμότητας είναι μερικά από τα στοιχεία που χαρακτηρίζουν τα φρένα από ανθρακονήματα. Τα τελευταία μαζί με τα αμαξώματα κατασκευασμένα από το ίδιο υλικό μονοπώλησαν την δεκαετία του ’80 το ενδιαφέρον των ομάδων. Ωστόσο, σε σχέση με τους χαλύβδινους δίσκους υπήρχε ένα βασικό μειονέκτημα, η πρόωρη φθορά τους. Για παράδειγμα, τα φρένα που χρησιμοποίησε το 1982 σε δοκιμές ο Keke Rosberg με την Williams 1982 άντεξαν μόλις πέντε γύρους!

Ferrari F2008 zero keel brake master cylindersΌταν ο Demon Hill δοκίμασε για πρώτη φορά φρένα από ανθρακονήματα είχε πει δεν μπορούσε να εξοικειωθεί με την ξύλινη αίσθηση του πεντάλ. Όπως είχε δηλώσει και ο άτυχος -μετά το τραγικό ατύχημα του- Alessandro Zanardi όταν ήταν ακόμα στην Williams- τα εν λόγω φρένα απαιτούσαν περισσότερο χρόνο εξοικείωσης λόγω της μικρότερης απόστασης επιβράδυνσης σε σχέση με τα μεταλλικά. Γρήγορα όμως η γκρίνια των οδηγών ξεπεράστηκε αφού και οι ίδιοι στην συνέχεια διαπίστωσαν την σημαντικά μεγαλύτερη απόδοση τους και όλες οι ομάδες από τις αρχές της δεκαετίας του ’90 χρησιμοποιούσαν πλέον φρένα από ανθρακονήματα.

Το πρώτο και βασικό πλεονέκτημα των συγκεκριμένων φρένων αφορά στο μειωμένο βάρος τους, σχεδόν το μισό από τα τρία κιλά που ζυγίζουν τα μεταλλικά. Το δεύτερο προτέρημα τους εντοπίζεται στο σύντομο χρονικό διάστημα που απαιτείται ώστε οι δίσκοι να φθάσουν στην θερμοκρασία μέγιστης απόδοσης. Στις περισσότερες των περιπτώσεων τα φρένα από ανθρακονήματα αρχίζουν να αποδίδουν πάνω από τους 300 C, ανάμεσα στους 500-800 C, με όριο κόπωσης μετά τους 1000 C όταν ήδη οι δίσκοι φαίνονται πυρακτωμένοι. Μετά από αυτό το όριο, η αυξημένη θερμότητα μεταδίδεται στα υδραυλικά υγρά με αποτέλεσμα να εξαερώνεται οποιαδήποτε περιεχόμενη ποσότητα υγρασίας. Οι συγκεκριμένες φυσαλίδες δημιουργούν κενά αέρος στα σωληνάκια με αποτέλεσμα να επηρεάζουν άμεσα την λειτουργία του συστήματος πέδησης.

brakes in F1 (8)Όπως και στα αυτοκίνητα παραγωγής η κατανομή της πίεσης ανάμεσα στους δύο άξονες του μονοθεσίου συνήθως είναι 60% εμπρός και 40%  πίσω. Η πίεση που ασκείται στους εμπρός τροχούς είναι μεγαλύτερη διότι κατά την επιβράδυνση όλο το φορτίο μετατοπίζεται στο εμπρός τμήμα του μονοθεσίου εξαιτίας της συνεχώς αναπτυσσόμενης ορμής. Αν για παράδειγμα η κατανομή της πίεσης ανάμεσα στους δύο άξονες ήταν 50-50 τότε υπάρχει η σημαντική πιθανότητα η πίσω τροχοί να μπλοκάρουν νωρίτερα από ότι οι εμπρός διαταράσσοντας την δυναμική ισορροπία του μονοθεσίου. Η αναλογία πίεσης με ίση αν όχι μεγαλύτερη τιμή στους πίσω τροχούς χρησιμοποιείται σε βρεγμένη πίστα καθώς οι εμπρός τροχοί μπλοκάρουν πολύ πιο εύκολα.

brakes in F1 (5)Το βασικότερο πλεονέκτημα των δίσκων από ανθρακονήματα σε σχέση με τους χαλύβδινους είναι ο καλύτερος συντελεστής τριβής, η μεγαλύτερη αποβολή θερμότητας και ο μικρός συντελεστής διαστολής ο οποίος δεν επιτρέπει την στρέβλωση του δίσκου ενώ η θερμική απόδοση των πρώτων ξεπερνά την αντίστοιχη υλικών όπως ο χαλκός και ο χρυσός. Η FIA έχει εδώ και χρόνια διαρρυθμίσει τους απαραίτητους κανονισμούς σχετικά με τους κανονισμούς της σκληρότητας των υλικών από τα οποία αποτελείται καταργώντας άλλα υλικά μικρού βάρους αλλά με υψηλή ανθεκτικότητα όπως το αλουμίνιο και το βηρύλλιο (ίσως να θυμάστε την ιστορία πριν από μία δεκαετία με την Mercedes που ετοίμαζε κινητήρα με βηρύλλιο).

brakes in F1 (1)Οι δίσκοι από ανθρακονήματα εκτός από το ότι έχουν ιδιαίτερα μεγάλο κόστος κατασκευής έχουν και μεγάλο χρόνο παραγωγής που μπορεί να διαρκέσει έως και πέντε μήνες. Τα στάδια κατασκευής περιλαμβάνουν πολλαπλές θερμικές φάσεις κατεργασίας σε κάμινους που η θερμοκρασία τους ξεπερνά τους 1000 C. Η αρχική δομή των δίσκων αποτελείται από φαινολικές ρητίνες τα οποία ουσιαστικά είναι ιζηματογενή παράγωγα του μαζούτ και παράγονται με πυρόλυση. Στην συνέχεια η δομή αυτών των ρητίνες σταδιακά αποκτά κρυσταλλική μορφή άνθρακα.

brembo f1 brakes (4)Μετά από συνεχείς φάσεις κατεργασίας οι οποίες μεταβάλλουν την δομή του υλικού και διαρκούν εκατοντάδες ώρες η απόψυξη του τεμαχίου σε ειδικό περιβάλλον δημιουργεί ισχυρές ίνες ανάμεσα στους κόκκους του άνθρακα. Στο τελικό στάδιο ο δίσκος από ανθρακονήματα κόβεται στις τελικές του διαστάσεις ώστε να συνδυασθεί με τα υπόλοιπα μέρη όπως η δαγκάνα η οποία συνήθως κατασκευάζεται από αλουμίνιο με μια προσθήκη λιθίου.

Nίκος Ι. Mαρινόπουλος

Πρόκειται για τον δημιουργό και συντονιστή του καρότου με τις περισσότερες τεχνολογικές βιταμίνες σε όλον τον κόσμο!

ΑΥΤΟ ΤΟ ΔΙΑΒΑΣΕΣ;

Back to top button