Автомобіль з відкритими колесами монопост одномісний автомобіль тип гоночного автомобіля що являє собою одномісний Гоноч

Автомобіль з відкритими колесами (монопост, одномісний автомобіль) — тип гоночного автомобіля, що являє собою одномісний.

Розташування коліс поза корпусом дозволяє порівняно легко організувати підведення охолоджуючого повітря до гальмівним системам (а також відведення нагрітого), що обумовлює їх підвищену ефективність.

Двигун

Перший середньомоторний гоночний автомобіль, 1923 р.

Газотурбінний

Двигун довгий час перебував попереду гонщика, приводячи в рух за допомогою карданного валу, який так чи інакше проходив через кабіну. Інше розташування двигуна - позаду кабіни, але в межах колісної бази - було запропоновано в 1920-х роках. компанією з огляду на легкову модель, та реалізовано в металі на моделі 1923 року Пра-пра-формула: спорткар, натхненний авіацією, летів попереду часу. Архівовано листопад 30, 2023 на сайті Wayback Machine. Motor.ru</ref>. Згодом ця схема отримала розвиток на , де на провідних ролях опинилися керівники та конструктори, які працювали раніше в компанії . Але Друга світова війна призупинила її еволюцію, і після війни вона деякий час не використовувалася. Знову ця схема була застосована вже у 1950-х роках. Ешлі Купер. У 1961 р. автомобілі Задній привід ЗСЗ середньомоторної схеми дебютували в США, в 1965 р. виграли гонку , і з того часу задньомоторна схема стала стандартом для автомобілів з відкритими колесами, за винятком ^[en], які використовуються гонок по грунтовим .

Самі двигуни - майже виключно Чотирьохтактний двигун | У перші роки існування гонок двигуни були суцільно атмосферні, досягаючи часом величезних величин робочого об'єму, до 20-30 літрів. Після Першої Світової війни, коли були випробувані , з приводом від самого двигуна, то, перемістившись на гоночні траси, вони викликали суттєве падіння робочих об'ємів (а отже і маси) до 1,5- 2 літри в Європі, і 3 літри в Північній Америці. Під час Другої Світової війни моторобудівники освоїли виробництво Турбонаддув турбокомпресорів, з приводом від Газова турбіна турбіни Вихлопні гази відпрацьованих газів, але свою дорогу на гоночні траси вони знайшли не відразу. Турбокомпресори мали турболог - затримку в розкручуванні при зміні режимів роботи двигуна, що ускладнювало керування ними, зменшувало їх надійність. Обертисті безнаддувні мотори знову набули широкого поширення. Однак моторобудівники впоралися з турбологом, спочатку в США, де гонки по овалах не пред'являли великих вимог щодо прийомності двигуна, а потім і в Європі - з 1977 року команда "Рено (команда "Формули-1", 1977-1985)" почала активне використання турбокомпресорів, спочатку ненадійних. Але потім, завдяки тому що турбокомпресорним двигунам, був завойований титул спочатку в командному ([Формула-1 в сезоні 1982|1982-му]], командою «[[Феррарі (команда «Формули-1»), а потім і особистому заліку (у , командою з двигунами БМВ), поклавши початок так званої «турбоері» у Формулі-1, яка тривала до кінця десятиліття, коли турбонаддув був заборонений у рамках боротьби за підвищення безпеки та зниження вартості участі для команд. У Північній Америці використав турбодвигуни до самого кінця свого існування в 2008. На початку ХХІ століття ХХІ століття прогрес у технологіях і зростання цін на нафту привели до зростання попиту на двигуни з турбокомпресором, дешевші та економічніші в порівнянні з колишніми моделями.

В американському чемпіонаті проводили досліди з дизельними двигунами (довгі перегони по овалах сприяють дизелям з їх вузьким робочим діапазоном і меншим питомою витратою палива), навіть виграв поул на . Також в Америці та Європі були спроби застосування газових турбін. При цьому якщо на американських овалах турбіна продемонструвала всі свої позитивні якості - турбінний автомобіль ледь не виграв Інді-500 1967 року, після чого турбіна потрапила під фактичну заборону - то на європейських трасах, з частими розгонами і гальмуваннями, турболог виявився незнищенним недоліком Як у Формулі-1, Ле-Мані та Індіанаполісі виступали машини з газотурбінними двигунами. . Михайло Конончук | access-date=2024-01-17 | archive-date = 2024-01-17 | /gazoturbinnoe-nashestvie.htm |url-status=live }}</ref>.

Паливо довгий час (У Формулі-1 до 1958 року) ніяк не регламентувалося, що призвело до використання складних алкогольних сумішей, часом настільки токсичних, що був потрібний повний злив після закінчення кваліфікації, інакше наступного дня двигун виявлявся безнадійно зіпсований. Однак такі суміші повсюдно опинилися під забороною, поступившись місцем «комерційному» бензину (передбачалося, що бензин з Октана числом октановим числом 100 можна знайти в комерційному продажу), до якого дозволялися деяка кількість Присадка |присадок]] (до 1%). У бензин у 1960-х гг. поступився місцем менш вибухонебезпечному метанолу, а в 2000-х рр. його змінив, у свою чергу, етанол, в рамках боротьби за екологічність і безпеку (метанол горить практично безбарвним полум'ям, а тому гасіння загоряння може бути розпочато із затримкою ).

Додаткові джерела енергії стали на порядок денний наприкінці 90-х рр., коли команда Ф1 почала розробку системи рекуперації енергії гальмування, проте Міжнародна автомобільна федерація| FIA]] швидко заборонила це, але через десять років, у зв'язку зі зростанням технологій і цін на бензин, подібні системи були знову дозволені, хоча їх використання, через дорожнечу, обмежене лише серіями вищого рівня, на зразок Ф1.

У 2012 році була створена перша серія повністю електричних машин з відкритими колесами — — з першим гоночним сезоном у 2014 році. Незважаючи на застосування найсучасніших технологій, енергетичні характеристики нових монопостів поки що сильно поступаються серіям вищого рівня, перебуваючи на рівні молодіжних «формул».

Аеродинаміка

1969 р. з двома антикрилами антикрилами над обома осями

Граунд-ефект дозволяв обходитися без переднього крила (, 1982)

автомобіля Ф1

Спринт-кари для гонок на ґрунтових овалах покладаються на механічне зчеплення широких шин

Малопотужні монопости можуть обходитися і без антикрил (Автомобіль ^[en])

На початку XX століття питання Аеродинаміка автомобіля не сильно хвилювали конструкторів масових автомобілів, які ще не розвивали високих швидкостей. Гоночні конструкції тих років вже досягали швидкостей, на яких вплив характеру обтікання повітрям кузова автомобіля ставало помітно, проте уявлення про аеродинаміку їх конструктори мали як правило досить невиразне: наприклад, кузову надавали сигарообразні обводи, а потім встановлювали його на зовсім відкриту незграбну , яка зводила нанівець весь досягнутий рахунок обтічності такого кузова ефект.

Перша Світова війна дала поштовх дослідженням у галузі аеродинаміки, і з відновленням у 1920-х роках гонок Гран-Прі деякі інженери (як, наприклад, Фердинанд Порше) вирішили застосувати краплеподібні обтічні кузови із закритими колесами. Тим часом основна маса гоночних автомобілів цього періоду все ще мала відкриті колеса. Їх творці виходили з хибної передумови — вважали, що зниження опору повітря рахунок зменшення лобової площі () автомобіля з відкритими колесами може бути більш вагомим, ніж перевага кузова, що відчутно велику площу міді повністю закриває в обтічності. Подальші дослідження показали зворотну картину - вже до початку п'ятдесятих років стало зрозуміло, що аеродинамічна досконалість форми кузова набагато важливіша за величину його лобової площі. Після цього автомобілі з відкритими колесами остаточно виділяються в окремий клас, а кусі, що повністю закривають шасі, забезпечуються в основному рекордно-гоночні машини, розраховані не на змагання один з одним, а на досягнення найкращих швидкісних характеристик в абсолютному вимірі.

З середини 1950-х — 1960-х років вимоги аеродинаміки дедалі більше враховуються під час створення гоночних автомобілів, конструктори намагаються домагатися як зменшення лобового опору, як і раніше,а й збільшення — легкі машини не могли реалізувати всю міць своїх моторів через буксування в поворотах. Монопости починають обростати тими чи іншими аеродинамічними пристроями. Найчастіше зустрічаються переднє і заднє антикрило, що притискають до дороги відповідно передню і задню частину автомобіля. Спочатку, у 1968—1969 рр., крила кріпилися безпосередньо до підвіски на високих стійках, і забезпечувалися засобами механізації, проте ненадійність таких конструкцій ([Вібрація|вібрації]] передавалися прямо на крило) призвела до кількох важких аварій, після чого антикрила були обмежені в розмірах, конструкції та способі кріплення до кузова< ref>Гострі крильця. Як у автомобілів з'явилися крила. Motor.ru. Процитовано 14 грудня 2020. {{}}: |archive-date= вимагає |archive-url= (); Текст «lab/aerodynamics1.htm» проігноровано ()Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url ()</ref>.

У 1977 р. команда представила нове рішення — граунд-ефект, що полягає в обмеженні доступу повітря під днище, за допомогою особливої форми корпусу та загороджувальних еластичних спідниць з боків . До Північної Америки це рішення потрапило вже наступного року, на машинах ^[en]. До початку 1980-х 80-х автомобілі Ф1 обходилися без передніх крил, притискна сила була настільки висока, що призводила до пошкодження колісних дисків. com/gpe/rr336.html |title=BRITISH GP, 1980 |access-date=2016-05-12 |archive-date=2016-03-03 |archive-url=https://web.archive.org/web /20160303230744/http://www.grandprix.com/gpe/rr336.html |deadlink=no }}</ref>, а бічні вимотували гонщиків до втрати свідомості. Мала вивченість граунд-ефекту призводила до його нестабільної роботи — машина коливалася у вертикальній площині. Для боротьби з цим явищем використовували жорсткіші налаштування підвіски, що призводило до дуже некомфортної їзди. В результаті в 1982 р. граунд-ефект у Формулі-1 був заборонений з міркувань безпеки - він вимагав строго фіксованого положення корпусу, що було неможливо забезпечити при підскоках автомобіля на перешкодах, і на нерівній трасі. У ці моменти відбувався прорив повітря під днище, з повним зникненням притискної сили, відривом автомобіля від траси та його некерованим рухом (у тому числі з підлітком) прямою, в огородження. У граунд-ефект протримався довше, в силу особливостей овальних трас, що не вимагають атак поребриків з наступним підскоком машини, і значно гладкішим покриттям. Зараз граунд-ефект в чистому вигляді практично скрізь заборонений, а притискну силу (основний внесок в аеродинаміку монопостів) створює — розташована в задній частині днина відкрита звужується П-подібна напівтруба, що прискорює протікає під профілем повітря (Ефект Вентурі). Тим не менш, використання граунд-ефекту, як і раніше, розглядається як перспективне рішення, за умови реалізації його на новому технічному рівні. Це допомогло б забезпечити велику аеродинамічну стійкість машин при переслідуванні суперника - висока аеродинамічна завантаженість монопостів породжує високий рівень аеродинамічних збурень, що призводить до неможливості щільного переслідування та обгону. З 2018 року машини Indycar знову широко використовують граунд-ефект.

Відкриті колеса є важливим аеродинамічним елементом - вони мають велику ширину, а їх верхній край рухається назустріч потоку, що набігає. В результаті вони виробляють серйозні повітряні завихрення, що сильно погіршують аеродинамічну ефективність автомобіля (коефіцієнт [лобовий опір | лобового опору]] досягає 0,65-0,85 shtml Сергій Сироткін: Анатомія машини Ф1: Аеродинаміка і, таким чином, не може зрівнятися зі спортпрототипами, у яких колеса закриті (коефіцієнт лобового опору 0,3-0,4). Різні спроби, що робилися, закрити колеса від набігаючого потоку припиняються контролюючими органами.

Малопотужні монопости (наприклад автомобілі ), а також спринт-кари (використовувані для гонок на ґрунтових овалах) можуть взагалі не мати аеродинамічних елементів — швидкості, що розвиваються ними, не такі великі, механічне зчеплення повністю забезпечується шинами (в випадку спринт-карів дуже широкими).

Корпус

Лотус 25 1963 р. ввів у широкий ужиток монокок

Lotus 72 1970 р. з радіаторами в бічних понтонах

Американські родстери — одні з небагатьох передньомоторних монопостів.

Корпус монопоста має мінімальний поперечний переріз, щоб тільки закривати пілота. З 1962 ріка команда Ф1 (модель 25) застосовує нову конструкцію корпусу з використанням монококов — жорстких просторових конструкцій більш стійких до кручення та ударів. Тоді ж змінив свою позицію в кокпіті — він більше не сидів більш-менш прямо, а зайняв практично напівлежачу позицію. Це не тільки зменшило лобовий опір, але й покращило переносимість перевантажень. Історія монокока у Формулі-1. «Формула», 11'98 | accessdate=2015-12-30 | 2016-03-04 |deadlink=yes }}</ref>. У першій половині 1980-х 1980-х у Формулі-1 з'явилися Вуглепластики вуглепластикові монококи, які потім широко поширилися на всі інші серії. У монококу розташовується кокпіт — відкрита кабіна пілота (хоча робилися і продовжують робити різні спроби закрити пілота, а у разі використання трубчастих просторових рам пілот розташовується в спеціальній ([[Каркас безпеки] | roll-cage]])). Відразу за кабіною розташовується дуга безпеки, покликана приймати удари при переворотах машини, нерідко дуга інтегрована у верхній повітрозабірник, розташований над головою пілота з метою забезпечення двигуна незбуреним потоком повітря, а також динамічного наддуву двигуна. Спереду до монокока кріпиться передня підвіска і передні аеродинамічні елементи, ззаду - двигун, до якого кріпиться коробка передач, а до тієї - задня підвіска і задні аеродинамічні елементи. Однак не завжди силова установка включається в силову конструкцію кузова, варіанти з двигуном в рамі, до якої кріпляться задні підвіска і аеродинамічні елементи також існують. З 1970 р. має в своєму розпорядженні радіатори у бічних понтонах, що дозволило надати носу машини максимально ефективну з погляду аеродинаміки форму, у разі використання граунд-ефекту там же розташовуються і повітрозабірники двигуна, що дозволяє задньому крилу працювати в незбуреному потоці повітря. Передньомоторні родстери, що використовуються в американських чемпіонатах, мають асиметричну конструкцію, викликану особливостями овальних перегонів, з поворотами тільки ліворуч - зокрема, частину або всі агрегати зміщені на лівий борт, для компенсації асиметричних навантажень на шини.

Трансмісія

Привод, незалежно від розташування двигуна, найчастіше робився задній, хоча в серії Індикар були спроби використання переднього приводу. автомобілів]] (з метою зниження ), а повний привід використовувався і в Індикарі, і в Формулі 1. Перемикання передач завжди ручне, хоча останнім часом повсюдне поширення набули розроблені ще для Формули 1 секвентальні напівавтоматичні коробки у 1989 році, з перемиканням кнопками на кермі та підрульовими перемикачами.

Пілотування

[[Файл:Paul Newman Racing 1979 Spyder NF-11 Chevrolet V8 - CanAm] ]] Пола Ньюмана, перебудована в спортпрототип ]]

Автомобілі з відкритими колесами зазвичай мають найменшу масу серед усіх гоночних машин свого класу потужності та найбільшу концентрацію потужності серед автомобілів своєї ваги. Маси монопостів знаходяться в межах 455-700 кілограмів, а потужності можуть досягати і перевищувати 1 000 Кінська сила. Це, а також висока аеродинамічна оснащеність, визначає їх найбільші можливості прискорення в поворотах і робить їх найбільш швидкими серед усіх автомобілів.

Прототипи в принципі відрізняються лише закритими колесами, а тому теоретично теж можуть досягати таких динамічних показників, але на даний момент такі машини використовуються лише в , а тому не можуть зрівнятися з монопостами в швидкості. У той же час можливе будівництво прототипу з монопоста шляхом встановлення на нього легкого кузова, що закриває колеса — саме так були побудовані прототипи ^[en] другої половини 70-х.

Високі динамічні характеристики монопостів накладають підвищені вимоги до фізичної підготовки пілотів. Також автомобіль з відкритими колесами дає невелику перевагу, тому що пілотові простіше будувати траєкторію руху через те, що він бачить колеса. Крім того, пілотування вимагає більшої акуратності, монопости практично не здатні переносити без пошкоджень контакти, а контакт колесо на колесо дуже небезпечний через те, що один з автомобілів може злетіти і перевернутися.

Виробники машин з відкритими колесами

Учасники перегонів на машинах з відкритими колесами можуть будувати їх самі (так у чемпіонаті світу Формули-1), а можуть закуповувати у стороннього виробника (переважно в інших випадках). Сучасні виробники монопостів:

Міжнародні чемпіонати на автомобілях з відкритими колесами

Автомобілі з відкритими колесами беруть участь практично виключно в кільцевих гонках на трасах з твердим покриттям - стаціонарних, тимчасових або трасах овального типу. Спринт-кари та використовуються в гонках по коротких гарових треках. Також списані з інших серій монопости можуть використовуватися в змаганнях з підйому на пагорб|змаганнях з підйому на пагорб].

Діючі

У минулому

Формула-3000

Посилання

Михайло Альошин про особливості машин IndyCar. F1News.ru
Як це працює: підвіска машини Формули-1. F1News.ru

Примітки

Двомісні боліди в даний час зрідка будують для навчання чи реклами; гонки серед таких машин зараз не проводяться, хоча в першій половині XX століття найчастіше в гонках брали участь разом водій і механік. Цей тип, що з'явився на початку XX століття - нині один з найпоширеніших типів гоночних автомобілів.
Назви

Цей тип має дві назви, що вказують на його конструктивні особливості - в Америці вкоренилася назва open-wheel car - автомобіль з відкритими колесами, тоді як у Європі вказують на його одномісну конструкцію - монопост (, нім. monoposto, італ. monoposto, чеськ. monopost). В Америці ж технічні вимоги до таких автомобілів почали зводити до спеціальних документів, які отримали назву «формул». Поступово слово «формула» стало фігурувати в назві більшості чемпіонатів і серій монопостів, починаючи з Формул-1, , та [[Формула-3] (з 2019)|-3]], що дало привід називати такі перегони «перегонами формульного типу». У Росії слово слова "формула" все частіше стало застосовуватися і до самих машин, що беруть участь у таких перегонах. Також і в Західній Європі все ширше поширюється термін «formula car». Більшість також відносяться до автомобілів з відкритими колесами.

Історія

у Buick Bug 1910

Аж до початку 1930-х років автомобілі Гран-Прі мали вимогу другого місця, яке, втім, рідко використовувалося (Alfa Romeo P2) ')

Перші автомобілі даного типу з'явилися в США на початку XX століття, і спочатку були зовсім не одномісними, разом з водієм у гонці брав участь механік, оскільки дистанції були більшими, а надійність машин невисока. Поступово гонки перемістилися на Автодром закриті траси відносно невеликої довжини, а надійність машин зросла, після чого механік перемістився на узбіччя, а пізніше в спеціальну зону технічного обслуговування. Результати перегонів на «великих автомобілях» почали йти у спеціальний залік, який проводила Американська автомобільна асоціація. Так народився Американський Чемпіонат з автоперегонів перший чемпіонат. Технічні вимоги почали зводитися у спеціальні документи, які отримали назву «формул».
У Європі гонки на автомобілях з відкритими колесами почали проводитись у 1920-х роках. Нові машини отримали назву монопостів і вони почали брати участь у престижних гонках Гран-прі в авто- та мотоспорті|Гран-Прі. З 1930 року результати деяких Гран-Прі стали заноситись Всесвітній чемпіонат конструкторів автомобілів (AIACR) в окремий залік, створивши Чемпіонат Європи з автоперегонів Гран-пріличний чемпіонат Європи, а в 1946 році була створена FIA, яка визначила основні класи монопостів — Формула-1, −2 та −3. У 1950 році був організований Формула-1 чемпіонат світу, що проводився щорічно на машинах Ф1 (за рідкісним винятком 1952-53 років, коли він проводився на машинах Ф2).

Пристрій

Ходова частина

Mercedes-Benz W196 — один з небагатьох монопостів із закритими колесами

Передня підвіска автомобіля 2.0

6-колесний

Задня підвіска автомобіля 2.0

Відповідно до назви, колеса автомобілів повинні перебувати поза корпусом. Втім, бували і винятки - в 1954 р. команда Ф1 Мерседес (команда Формули-1), скориставшись лазівками в регламенті, виставляла на деякі гонки, переважно швидкісні, машини з колесами, закритими легким кузовом. Надалі регламент Ф1 було переглянуто з метою виключення таких випадків.
Також поза корпусом знаходяться і деякі елементи [підвіска автомобіля|підвіски]]. Нині це подвійний поперечний важіль з штовхається або тягнучою штангою (push-rod і pull-rod, відповідно).
Число коліс, як правило, не перевищує 4, хоча були випадки застосування і 6-колесних автомобілів вперше такий з'явився в 1948 р. в ^[en], в 1976 р. команда Ф1 Тіррелл (команда «Формули-1») Тіррелл також представила автомобіль з шістьма колесами, однак спроба команди Ф1 Вільямс (команда Формули-1) Вільямс виставити в 1982г. шестиколісний болід натрапила на заборону. З тих пір всі автомобілі з відкритими колесами мають їх не більше чотирьох {ref> -ne-dali-sovershit-revolyutsiyu-v-formule-1/4309604/ |title=Технічне ретро: 6-колісна машина Williams, якій не дали здійснити революцію у Формулі 1. Motorsport.com |access-date=2019-01- 24 |archive-date=2019-01-24 |archive-url= kolesnaya-mashina-williams-kotoroj-ne-dali-sovershit-revolyutsiyu-v-formule-1/4309604/ |deadlink=no }}
H. C. Graf von Seherr-Thoss: Die deutsche Automobilindustrie. Eine D Stimmung 1886 bis 1979. Deutsche Verlags-Anstalt, 1979, S. 82
Werner Oswald: Mercedes-Benz. Personenwagen 1885 bis 1945. " Motorbuch Verlag, 2007, S. 58-59" Michael Behrndt, Jörg Thomas Födisch, Matthias Behrndt: "Deutsche Rennfahrer". Heel Verlag, Königswinter 2008, , S. 20.
grandprixhistory.org. {{}}: |access-date= вимагає |url= (); Пропущений або порожній |title= (); Пропущений або порожній |url= (); Текст «/www.grandprixhistory.org/trop.htm» проігноровано ()Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url ()
С.Дорофєєв (1989-07). . Журнал , №7, 1989. Архів ru/archive/zr/1989/07/sovriemiennaia-avtomobil-naia-tiekhnika оригіналу за 28 жовтня 2018. {{}}: Недійсний |deadlink=dead ()
. Архів оригіналу за 8 серпня 2014. Процитовано 4 серпня 2014. {{}}: Недійсний |deadlink=dead ()
. Архів оригіналу за 24 січня 2019. Процитовано 24 січня 2019. {{}}: Недійсний |deadlink=dead ()
та Аргентини 1958 р. Історичний проект F1News.ru [ 2016-12-14 у Wayback Machine.]
Аеродинаміка. «Формула», 10'98. Процитовано 30 грудня 2015. {{}}: Текст «2016-03-04» проігноровано ()Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url ()
car-design-update 2018 New Indycar concept. оригіналу за 5 червня 2017. Процитовано 22 квітня 2017.
{title=FIA працює над системою захисту голови F1News.ru | access-date = 2015-10-25 | /www.f1news.ru/news/f1-105920.html |deadlink=no }}
{ {Cite web |url=http://www.f1news.ru/Championship/2014/100/68.shtml |title=Еволюція Феррарі. Проект F1News.ru |access-date=2016-07-09 |archive-date=2016-08-07 |archive-url= .ru/Championship/2014/100/68.shtml |deadlink=no }}
. Архів оригіналу за 26 серпня 2016. Процитовано 25 серпня 2016. {{}}: Недійсний |deadlink=dead ()
. Архів оригіналу за 29 грудня 2015. Процитовано 30 грудня 2015. {{}}: Недійсний |deadlink=dead ()