Формула 1 — вид спорта, в котором нет мелочей. И если речь идет о возможности побороться за первое место на трассе, команды прикладывают неимоверные усилия и вкладывают умопомрачительные деньги, чтобы добиться максимальной производительности.

В этом году впервые за последние 18 лет во время гонок не будет производиться дозаправка гоночных машин топливом. То есть с самого начала в бак заливают топливо с таким расчетом, чтобы машина доехала до финиша. А на дистанции в 300 км гоночная машина сжирает более 150 литров топлива.

Теперь единственный повод прервать гонку и заехать к механикам — это замена шин, которые в Формуле 1 обеспечивают очень сильное сцепление с трассой при разгонах и торможениях, однако именно из-за этого очень быстро изнашиваются. Заехал к механикам — потерял время, ведь соперники тебя не ждут, а несутся к финишу «на всех парах». Поэтому чем быстрее механики выполнят свою работу — тем лучше.

Лет 15 назад замена шин и заправка машины занимала 10-12 секунд. Когда машина останавливалась только на замену колес, остановка длилась 7-9 секунд и результат в 6 секунд считался выдающимся. Для тех случаев, когда машина останавливалась на заправку, длительность остановки определялась скоростью перекачивания топлива, поэтому механики могли не торопиться с заменой колес. Когда машина останавливалась только для того, чтобы сменить колеса, именно эта операция занимала самое длительное время (кроме этого на остановках обычно проводится еще ряд операций по обслуживанию машины, но все они делаются гораздо быстрее).

В этом году болельщики смогут увидеть действительно молниеносные остановки: например, одна из команд провела тренировки персонала, в ходе которых удалось достичь скорости замены шин в менее чем 2 секунды!

Такое увеличение скорости не дается легко. Что же нужно сделать, чтобы успевать заменить колесо за 2 секунды?

Во-первых, изменить технологию крепления колеса. На обычных автомобилях колесо крепится к оси с помощью 4-6 гаек. Чтобы затянуть их, каждую гайку нужно повернуть несколько раз (если не несколько десятков раз). На это нужно время.

В Формуле 1 крепление колеса происходит с помощью одной (!) гайки. Кстати, если вы внедряете быструю переналадку у себя на предприятии и пытаетесь сократить количество крепежных деталей, а вам говорят «для этой крышки нам нужны все 16 болтов, восемь не будут держать!» — расскажите об одной единственной гайке, которая удерживает колесо гоночного автомобиля, который разввивает скорость более 300 км/ч и испытывает ускорения до 5 «g».

Для того, чтобы быстро снять и закрепить эту гайку используется не гаечный ключ, а гайковерт.

Но и это еще не все. Предположим, что техническая часть операции идеальна. А люди?

Если бы все колеса менял один механик, дело заняло бы вчетверо больше времени, чем когда то же самое делают четверо. И даже больше, потому что один человек должен бегать вокруг машины от одного колеса к другому, а это тоже занимает время.

Но если каждое колесо меняет только один человек, дело будет продвигаться быстрее, но все еще дольше двух секунд:

• Отвинтить гайку гайковертом
• Снять колесо
• Положить в сторону
• Взять новое колесо
• Установить на ось
• Затянуть гайку гайковертом

На самом деле, на соревнованиях механики работают по трое: один с гайковертом, второй убирает старое колесо, а третий уже стоит наготове с новым.

Как научить их успевать делать все за 2 секунды?

1. Тренировать командную работу. Первый еще не успел отпрыгнуть с отвинченной гайкой, а второй уже должен тянуть руки к старому колесу, чтобы его снять. Не успел он сделать шаг в сторону, а третий уже должен начать нести новое колесо к машине.
2. Проработать расстановку всех троих около машины. Кто где должен стоять, чтобы было удобно работать и чтобы не мешать остальным
3. Натренировать глазомер и мышцы, участвующие в операциях.

А команда должна отобрать самых лучших и тренированных, которым можно в итоге доверить замену колес.

Сотрудники Red Bull Racing отрабатывали процедуру в олимпийском спортивном центре Bisham Abbey в Беркшире, что на юге Англии. Напряженный цикл тренировок обошелся в полмиллиона фунтов, и в интервью Mirror руководитель команды Кристиан Хорнер не жалел о потраченной сумме…

Кристиан Хорнер: «Учитывая запрет на дозаправки, мы провели некоторые перестановки, выбрали лучших, и эти парни зимой работали по невероятно напряженной программе. Тренировки продолжались с 12 до 16 часов каждый день, начиная с октября. Все они похудели и отлично готовы к работе – в результате пит-стоп занимает меньше двух секунд. Они всегда работали быстро, но на этот раз мы использовали научный подход».

Научный подход? Вы думаете, до этого они пользовались только природной смекалкой? Конечно же нет! Но речь идет о том, что как бы быстро вы не выполняли свою работу, применяя методы анализа операций и меняя то, как люди делают свою работу, можно добиться лучших результатов.

Конечно же, не каждая компания готова потратить полмиллиона фунтов стерлингов на то, чтобы сократить время переналадки станка до 2 секунд. И не всем это надо. Но в обычной жизни, когда говорят о внедрении быстрой переналадки, чаще всего имеют в виду, что нужно сократить переналадку хотя бы до часа, или получаса, а для этого нужно гораздо меньше денег и тренировок.

Кому это может быть интересно

Происшествие в боксах команды Red Bull Racing во время Гран При Германии заставило пристальнее взглянуть на то, за счет чего в последние сезоны командами стали удаваться рекордно быстрые пит-стопы. Крэг Скарборо изучил эволюцию этого "таинства" и узнал, что же позволяет командам проводить смену всех четырех колес за пару секунд.

Специальная подготовка механиков

В каждой команде есть бригада механиков, состоящая почти из 20 человек. За замену каждого колеса отвечают трое, двое работают с домкратами, остальные готовы к решению любых сопутствующих задач.

Все они проходят специальную подготовку для выполнения конкретной задачи, причем к этому процессу в командах подходят столь же серьезно, как и к обучению пилотов. Механикам нужно поддерживать себя в хорошей физической форме и соблюдать диету. Они постоянно тренируют процедуру проведения пит-стопов, как на базе команды, так и во время гоночного уик-энда, повторяя весь процесс сотни раз, пока он не будет происходить на уровне рефлексов.

Несмотря на то, что они отрабатывают нестандартные ситуация, как, например, поломка гайковерта, во время двухсекундного пит-стопа у них нет и мгновения, чтобы посмотреть на других. Нередко бывает так, что допущенную ошибку еще не успели заметить, а пилоту уже дают сигнал ехать дальше, как это было на Нюрбургринге.

Отвечающий за проведение пит-стопа механик не может уследить за всеми гайковертами сразу, тем более его окружают 20 человек, которые чем-то заняты. И даже если болельщики у телеэкранов уже увидели какую-то заминку благодаря камере, установленной над боксами, человеку с «леденцом», который стоит перед автомобилем, не всегда возможно разглядеть происходящее у самой земли

Колесные гайки

Сами колеса и их гайки сильно отличаются от тех, что использовались в Формуле 1 еще несколько лет назад. Каждое колесо одевается на ось со специальными направляющими, устроенными так, что оно сразу занимает требуемую позицию, не требуя никакой подгонки.

Команды пытаются всеми силами сократить время, которое уходит на закручивание гайки, за счет уменьшения длины резьбовой части. Для примера, крепежная гайка на Ferrari F138 окончательно затягивается за три полных оборота.

Специально обработанная "направленная" поверхность позволяет обеспечить оптимальный контакт между гайкой и гайковертом, что позволяет надежно передать вращающий момент и затянуть гайку.

Сами по себе колесные гайки сейчас имеют свободную посадку. Это означает, что они лишь частично закреплены на оси установленного колеса и удерживаются при помощи уплотнительных или стопорных колец. Такие гайки стоят недешево и обычно используются лишь один раз.

Технический регламент требует, чтобы даже в закрученном состоянии гайки удерживались на оси фиксирующим механизмом. Раньше в конструкции использовался фиксатор, вытягивающий удерживающий штифт с оси. Его приводил в действие механик: болельщики с некоторым стажем наверняка помнят резкий короткий жест, которым прежде завершалась смена колеса. Это могло приводить к ошибкам, когда механик поднимали руку одновременно с вытягиванием фиксатора, и пилот мог тронуться с места в момент, когда удерживающий механизм еще не сработал.

В наше время для фиксации гайки используется система, не требующая вмешательства механика. Разъем гайковерта вдавливает специальные подпружиненные штифты в ступицу, что позволяет освободить гайку. При установке гайки те же штифты "отстреливают" обратно непосредственно перед тем, как она встанет на место. Эти штифты в действительности не в состоянии удержать колесо - если гайка разболтается, вес машины и центробежная сила в конце концов ослабят механизм.

При использовании такой системы механик может проверить визуально, что гайка находится на месте и фиксатор сработал, только после того, как снимет разъем гайковерта с оси. Мы не раз становились свидетелями ситуаций, когда механик сначала сигнализирует, что завершил работу, а потом, заметив, что гайка не зафиксирована, начинает судорожно размахивать руками.

Гайковёрты

Команды Формулы 1 используют пневматические гайковерты с ударным эффектом, что позволяет быстро затягивать и снимать крепежные гайки. Все они собираются вручную по высоким стандартам с минимальными допусками.

В прошлом году Mercedes с выгодой использовала в качестве рабочего тела пневматических гайковертов гелий, посчитав его более эффективным по сравнению со сжатым воздухом. Но сейчас такая практика запрещена, и это указывает, насколько важна мощность гайковертов.

Сейчас команды могут использовать специальные датчики, фиксирующие вращающий момент, эти данные позже можно проанализировать. Текущий регламент запрещает применение подобных устройств в режиме реального времени, поэтому только по завершению пит-стопа механики могут убедиться в достаточно надежном креплении всех колес.

Зато разрешено использовать специальную кнопку на гайковерте, которая связана с системой сигнальных огней и информирует о том, что механик завершил свою работу. Еще один вариант – поднятая вверх рука, её смысл точно такой же. Однако требования к высокой скорости проведения пит-стопа приводят к тому, что механик поднимает руку или нажимает на кнопку прежде, чем реально убеждается, что колесо зафиксировано четко, и выезд автомобиля будет безопасным.

Домкраты

Cейчас в Формуле 1 запрещены домкраты, установленные внутри автомобиля или приводимые в действие сторонним источником энергии, поэтому команды могут полагаться только на физическую форму своих механиков, в обязанности которых входит быстрый подъем автомобиля.

Домкраты имеют специальный механизм, который позволяет одним нажатием на рычаг мгновенно сбросить машину на асфальт. Эта процедура занимает меньше времени, чем подъём автомобиля.

Механику, работающему с передним домкратом, нужно быстро убрать его с пути пилота, а также отскочить в сторону самому. Поворотные домкраты прочно вошли в обиход всех команд.

Опустить машину вниз можно чуть раньше, не дожидаясь, когда все колеса будут закреплены. Достаточно, чтобы они просто оказались на оси, поскольку крепежная гайка может быть нормально затянута, даже если автомобиль стоит на земле. Таким образом, пилот не должен реагировать на действия механика с домкратом: даже если машину уже опустили, это вовсе не обозначает, что можно начинать движение.

Система сигнальных огней

Ferrari была первой командой, которая стала использовать систему сигнальных огней, позволяющую частично автоматизировать процесс информирования пилота о моменте, когда можно начать движение. Подобные устройства можно напрямую подключить к гайковертам механиков, но активация все равно происходит в ручном режиме.

Если в будущем такие системы позволят сделать более функциональными, процесс подачи сигнала гонщику можно будет усовершенствовать, используя непосредственные сигналы с гайковертов, узлов крепления колес и даже с датчиков, которые обнаруживали бы на пит-лейне приближающийся сзади автомобиль.

Правда, если полностью автоматизировать такой процесс, то он может работать некорректно, например, среагировать на ошибку датчика или случайное срабатывание контакта на гайковерте. В результате пилот вынужден будет терять лишнее время на пит-стопе или, наоборот, преждевременно тронуться с места.

Формула-1 - спорт передовых технологий, многие из которых впервые появляются именно здесь, оттачиваются и доводятся до совершенства, чтобы потом найти свое применение в массовом автопроме.
Одним из очень важных моментов любой гонки в Формуле-1 являются питстопы - обязательная процедура для любого гонщика по замене шин во время гонки. Таковы правила - хотя бы один раз гонщик должен заехать в боксы для замены шин. Эта процедура занимает дополнительное время, т.к. нужно тратить время для заезда на питлейн, движение по нему (скорость ограничена до 100, 80, а на некоторых треках и 60 км/час) и на саму замену колес.
Естественно, когда на трассе ты борешься за доли секунды, потеря времени во время пит-стопа может оказаться катастрофической в плане результатов гонки, особенно когда ты борешься за лидерство. Поэтому пит-стопы в Формуле-1 научились проводить за считанные секунды в буквальном смысле слова.
Не знаю, дойдет ли технология замены колес за три секунды до обычных шиномонтажей, но как это делается в Формуле-1, предлагаю посмотреть ниже

2. Сначала о колесах.
Используются 3 вида шин: слики для сухой трассы, микст («промежуточная резина») для слегка влажной и дождевая для мокрой. Дождь является скорее исключением для Формулы-1, поэтому чаще всего используются шины для сухой трассы.
Резину в Формуле-1 поставляет поставщик, с которым FOM подписала контракт.
Последние несколько лет это известная компания Pirelli.
На каждый этап для каждого гонщика привозится ограниченное количество комплектов резины дух составов (всего существует четыре состава сликов - жестки, средние, мягкие и супермягкие).
Шины непосредственно перед тем, как ставить на машины, хранятся в специальных чехлах, где их прогревают для нужной температуры.
Из-за очень высоких скоростей на трассе, быстрый прогрев шин имеет решающее знаычение, т.к. на холодных шинах значительно ухудшается сцепление с трассой, а следовательно, возрастает уровень опасности для гонщика и падает время прохождения круга погтрассе

3. Каждай команда сама маркирует свои шины, исходя из того, где и как она планирует использовать каждый комплект

4. Это формульные гайковерты.
Именно этим инструментом можно снять колесо за 0,8 секунд и прикрутить за те же 0,8 секунды

5. А вот так, собственно, происходит сам пит-стоп.
Для того, чтобы поменять в гонке четыре колеса примерно за три секунды, задействует 20 человек.

6. Машина в прямом смысле залетает на точку замены колес.
Здесь важно мастерство гонщика, чтобы точно остановиться в нужной точке, где механики уже наготове и ждут, чтобы вчепиться гайковертами в его колеса, а также четкие дейтвия механиков с домкратами, которые должны моментально поднять машину

7. Доля секунды - все бросаются к колесам.
В унисон звучат четыре кайковерта. Колесо убирает специальный человек, тут. же другой приставляет новое колесо.
Снова гайковерты

8. Осталось вытащить домкраты и отправить машину в гонку.
На все про все 2,5-3 секунды
Рекордом является время 1,923 секунды, устновленное командой Rad Bull при замене колес на машине Марка Веббера на Гран-При США в 2013 году

9. Но для того, чтобы так быстро и слажено заменить колеса во время гонки, команды чуть ли не ежедневно проводят рутинные тренировки

10. Иногда по часу, иногда по два..
Они просто снимают и ставят колеса, снимают и ставят.

11. Во время формульного уикенда в Сочи я наблюдал за одной из тренировок, которые проводила команда Lotus

12. Сбоку процесс выглядит несколько иначе, чем сверху.
Кажется, что много суеты и механики мешают друг другу.
Снимаем старое колесо

13. На самом деле, это не так. Все четко
Механик убирает снятое колесо

14. Ставим новое колесо

15. Все!

16. Во как это выглядит на видео

И вид сзади

17. Главный механик ведет тайминг.
Он не очень доволен. Придется снова повторять тренировку

18. Машину снова на домкраты, и снова вой гайковертов....
И так еще очнь много попыток.
А все ради выигрыша доли секунды в гонке...

За возможность побывать на первом в России этапе Формулы огромное спасибо спонсору команды Scuderia Ferrari компании

Yep 26-02-2010 20:27

Команда "Формулы-1" Ferrari спроектировала новую гайку крепления колеса для своего болида, которая позволит сократить длительность пит-стопов, сообщает испанская газета El Pais. После отмены дозаправок значимость скорости замены колес серьезно возросла.

В предыдущие годы время, которое механики тратили на смену резины, не имело большого значения, так как дозаправка машины продолжалась заметно дольше. Однако в сезоне 2010 года дозаправки будут запрещены, и продолжительность пит-стопа будет зависеть только от скорости замены колес.

До появления дозаправок длительность пит-стопов у разных команд колебалась от четырех до шести секунд, и нередко решали исход гонки. Одной из самых быстрых бригад по смене резины обладала команда McLaren, тогда как гонщики Williams не раз проигрывали из-за слишком медленных действий механиков.

Однако недавно Френк Вилльямс заявил, что во время зимних тренировок его механики сумели поменять колеса на болиде всего за три секунды. В команде Ferrari ответили на это новой разработкой - конусообразной гайкой крепления колеса, благодаря которой в Скудерии рассчитывают серьезно сократить длительность пит-стопа.

Форма гайки позволяет быстрее устанавливать на нее гайковерт. Кроме того, после закручивания она фиксируется автоматически, тогда как раньше это должен был делать механик. "Мы работали зимой над ускорением процесса смены шин, - сказал конструктор Ferrari Николас Томбазис. - До сих пор важность этого элемента была относительной, однако в этом году произошли изменения, и мы постарались сократить время пит-стопа".
http://news.infocar.com.ua/v_ferrari_razrabotali_novuyu_gayku_39236.html

Maksim V 26-02-2010 21:48

quote: Почему не делают как на формуле, одну?

Ключ получится минимум на 100 , и как таким гайку крутить?
А сервисы, должны будут закупать гайковёрты с чудовищными насадками.
А конструкция ступицы? А на ведущих колёсах? А на ступицу с регулируемыми подшипниками?
Короче - овчинка не стоит выделки.

теоретег 26-02-2010 22:13

В старые времена была такая штуковина на серийных машинах, называлась вроде бы "ступица Витворта".

Doktor77 26-02-2010 22:26

Незачем на обычной машине. Технологически - сложнее, а сокращение времени на замену - не принципиально.

mr.Anderson 27-02-2010 12:07

А что, на обычной машине пит стоп на время? Были и есть машины с таким креплением, корветы,шелби вроде тока зачем? 4-5 болтов надежней для долгой езды, а болид гонку откатал 50 кругов 2-3 комплекта резины и ступицу на свалку, оно надо?

Дмитрий Анатольевич 27-02-2010 01:11

quote: Originally posted by Yep:

Почему не делают как на формуле, одну?

на днях глядел передачку про F1, так эта гайка стоит около 10 килобаксов, "слесарь дядя Вова" за бутыль две такие из титана выточит , ни у кого нет выхода на отдел закупок F1?))))))

теоретег 27-02-2010 01:17

За бутылку точить дураков уже не осталось, но мысль интересная. Проскакивала информация, что некие эффективные менеджеры закупили на Ф1 китайские подшипники. С предсказуемым результатом.

Зануда 27-02-2010 04:05

Ситроен -Богиня ДС имел крепление 1 гайкой.

Yep 27-02-2010 05:12

и вообще колесо можно было бы крепить на какой-нибудь байонет

Безмен 27-02-2010 16:03

quote: Originally posted by Дмитрий Анатольевич:

на днях глядел передачку про F1, так эта гайка стоит около 10 килобаксов, "слесарь дядя Вова" за бутыль две такие из титана выточит, ни у кого нет выхода на отдел закупок F1?))))))

Гайку-не гайку, а ступицу для зубила титановую в руках держал как-то раз; цена хоть и не бутыль, но и не 10 килобаксов, ну и НТЦ Камаза - не "дядя Вова", да и заказчик - не F1. В общем, при желании - мечты сбываются.

Metanol 27-02-2010 23:19

ненадежно, гайки были или просто фрикционным фиксированием или стопором, недозатянешь первую, или стопор слетит и может открутится, там конические шлицы на ведущих, или гладких конус на рулевых

Картинка кликабельна

Гоночный автомобиль "Формулы-1" получил свое название по особому рецепту топлива, которое в нем используется. У такого автомобиля двигатель намного мощнее, чем у обычной легковушки. Рост мощности достигается за счет увеличения объема двигателя, то есть полного объема камер сгорания в его цилиндрах.

Двигатель средней мощности для легкового автомобиля имеет объем не более 61 кубического дюйма. "Формула-1" может иметь в три раза больший объем двигателя и развивать мощность в 500 лошадиных сил (л.с), что вчетверо и даже впятеро превосходит мощность обычного легкового автомобиля.

Чтобы полнее использовать огромную мощность двигателя, корпуса гоночных автомобилей имеют специальную аэродинамическую форму, призванную обеспечить минимальное сопротивление воздуха. Шины их колес делаются сверхширокими - для лучшего сцепления с дорогой и, следовательно, более безопасного движения. Особая подвеска обеспечивает устойчивость и противодействует заносу автомобиля даже тогда, когда он совершает крутые виражи на большой скорости.

Гоночный автомобиль "Формула-1"

Автогонщику достаточно одного взгляда на приборный щиток в кабине, чтобы знать, какой в автомобиле запас топлива, температура воды, давление масла и другие параметры.

Сверхмощные дисковые тормоза из углеродного волокна (ниже) должны выдерживать огромную тепловую нагрузку при работе на гоночных скоростях.

Кузов для быстрой езды

Низкие, широкие корпуса гоночных автомобилей отлиты из легкого, но прочного углеродного волокна. Форма их кузова такова, что помогает автомобилю использовать воздушный поток, который образуется при высоких скоростях. Скошенный передний край (ниже, слева) и задние обтекатели - спойлеры заставляют воздух давить на автомобиль вниз и не дают ему оторваться от земли.

Шины гоночного болида

Шины должны соответствовать дорожным условиям. Шины гоночных автомобилей шире обычных и могут быть почти гладкими - для сухих треков. Или иметь специальный протектор на случай дождя.

Двигатель гоночного болида

Чтобы двигатель был одновременно мощным и экономичным, в гоночных машинах на него устанавливают (рисунок ниже) компьютерную систему впрыска топлива и электронные регуляторы частоты вращения двигателя, температуры воды и масла и других важных параметров.

Десять цилиндров придают мощность этому специальному двигателю, предназначенному для гоночных автомобилей.

Гоночный автомобиль "Формулы-1" (на верхнем рисунке) мчится намного живее легкового автомобиля и выделяет куда больше тепла. Чтобы снять избыточное тепло, радиатор автомобиля охлаждается воздушным потоком (рисунок ниже), когда гоночная машина с ревом мчится по треку со скоростью, близкой к 180 миль в час.

Особая подвеска гоночной машины

Подвеска гоночных автомобилей должна обеспечивать надежное сцепление колес с дорожным полотном на поворотах при большой скорости.