Настройки игры F1 Challenge 99-02

Диагонально, от места соединения колёсного узла с нижним рычагом сквозь крепление верхнего рычага к кузову проходят толкающие штанги, взаимодействующие через систему качающихся рычагов (рокеров) с пружинами, амортизаторами и стабилизаторами (см. правый рис.). Эти штанги передают вес машины на пружины и амортизаторы, а также за счет их длины осуществляется точная регулировка высоты дорожного просвета. Это делается регулировочной муфтой в месте, где штанга уходит внутрь кузова.

Также, параллельно переднему краю верхнего рычага проходят рулевые тяги. Они соединяют верхнюю переднюю секцию колёсного узла с рулевым редуктором, находящимся в носу автомобиля, который передаёт усилие с рулевого колеса. Передаточное отношение этого узла устанавливает максимальный угол поворота руля (steering lock). Изменением длины рулевых тяг также регулируется схождение (Toe-in) передних колёс.

            Регулировка переднего клиренса.                             Толкающая штанга, амортизаторы и буферы

В носу машины, прямо перед кабиной пилота, под специальным кожухом установлены передние пружины и амортизаторы. При снятом кожухе механики могут получить доступ ко всем механизмам, включая передние пружины (front springs), амортизаторы (dampers) и ограничители хода подвески - буферы (packers).

"В автогонках, включая и Формулу-1, всегда нужно искать компромисс между различными настройками, влияющими на характеристики машины. Не существует чётко определённой последовательности действий, которая позволила бы найти наиболее эффективные настройки надёжным научным путём".
Из книги Айртона Сенны "Principles of Race Driving ".

Здесь важно сразу сказать следующее. При настройке компонентов подвески, изменения, более чем где-либо ещё, сказываются сразу на всех четырёх колёсах машины. Так как пружины и амортизаторы контролируют трансфер веса, существует вероятность того, что, регулируя заднюю подвеску можно изменить параметры передней. И наоборот. В других случаях, таких как, например крылья, не смотря на то, что термин избыточная или недостаточная поворачиваемость описывает реакцию всей машины, в действительности воздействие производится только на один край автомобиля, тот, где и производится регулировка. Очень важно полностью понять специфическое назначение всех элементов подвески, потому что они работают в комплексе.

Пружины (Springs)

Пружины аккумулируют энергию сжимающих и растягивающих сил. При перераспределении веса возникающая энергия поглощается пружинами до тех пор, пока вес не вернётся к своему статическому состоянию. В этот момент пружины просто воспринимают вес автомобиля под действием силы тяжести.

      Торсионные пружины разных размеров        Верхний конец пружины установленный в шарнире

Пружины типичного болида Ф-1 не являются пружинами в традиционном смысле этого слова, а представляют собой скорее "торсионы" (см. левое фото). В то время, как обычные пружины поглощают энергию сжимаясь, торсионные пружины работают на скручивание. Жёсткость пружин регулируется в пределах от 100 до 250 н/мм (для фанатов фунтов и дюймов в конце имеется справочная таблица перевода мер и весов – прим. переводчика). Нижний конец пружины жёстко закреплён в кузове, в то время как верхний конец через рокер взаимодействует с толкающей штангой (см. правое фото). В задней части машины пружины крепятся с боков к коробке передач. Глядя на рисунок легко представить, на сколько просто и быстро могут быть заменены пружины на современной машине Формулы-1.

Основной функцией пружин является амортизация масс автомобиля (т.н. "подрессоренных масс" ), обеспечение стабильного клиренса, сглаживание кочек и неровностей и ограничение перемещений и кренов кузова из-за трансфера веса при разгоне, торможении и под действием боковых нагрузок. (Подрессоренными считаются массы, которые воспринимаются упругими элементами подвески. К неподрессоренным относят массы колёсного узла в сборе с колесом. - прим. переводчика). Эти функции становятся критически важными в связи со всё усиливающимся влиянием современной аэродинамики, так как изменение продольного и поперечного крена и высоты кузова снижает аэродинамическую прижимную силу и общую эффективность.

Вот основной принцип: "Мягкие" пружины в целом аккумулируют больше веса, и, следовательно, когда колесо разгружается пружина распрямляется медленнее. Это обеспечивает лучшее сцепление с дорогой, потому что пружина включается в работу под меньшей нагрузкой. С другой стороны за это приходится платить замедленной реакцией машины на действия пилота. "Жёсткие" пружины отражают вес, потому что они нагружаются медленнее, разгружаются быстрее. Это улучшает реакцию автомобиля, но в тоже время может перегрузить колесо раньше, что ухудшает сцепление с трассой. 

И помните: понятие "мягче" и "жёстче" весьма относительны. На современном болиде Ф-1 даже мягкие пружины являются очень жёсткими по сравнению со стандартами дорожных автомобилей.

Амортизаторы (Dampers)

Амортизаторы или гасители колебаний представляют собой наполненные маслом цилиндры призванные контролировать скорость хода подвески. В своей основе амортизатор состоит из пистона, штока и масляного цилиндра. Кинетическая энергия перемещения пистона гасится маслом, которое от этого нагревается. Следовательно, место установки амортизаторов должно охлаждаться, так как перегрев может снизить их эффективность.

Передние амортизаторы (синие) и буферы (белые)                       Задние амортизаторы

На левом рисунке показана компоновка подвески. Большая "дырка" в левом нижнем углу это ось шарнира связывающего штангу толкателя с пружинами и амортизаторами (через рокер, установленный на шарнире и нажимающий на штоки амортизатора и пружины). Обратите внимание, что штоки пружины и амортизатора расположены параллельно друг другу.

В общих чертах амортизатор работает следующим образом: пистон гонит масло через маленькие отверстия на стенках внутреннего цилиндра и через фасонные шайбы (диффузоры сверху и снизу пистона). При регулировке амортизаторов изменяют диаметр отверстий и таким образом регулируют сопротивление масла перемещению пистона. Регулировки "медленных" (slow) характеристик осуществляется фасонными шайбами, в то время как регулировки "быстрых" (fast) параметров производится за счёт внутренних отверстий цилиндра. Наряду с гидравлическим маслом (которое не сжимается) в амортизаторах используется инертный газ нитроген, позволяющий пистону перемещаться в небольшом диапазоне.

Амортизаторы контролируют скорость реакции пружин в процессе их работы. Например: при жёстком торможении происходит смещение веса вперёд, передний конец машины приседает вниз и дорожный просвет спереди уменьшается. В то время как пружины диктуют силу этого крена, амортизаторы контролируют скорость, с которой он (крен) происходит. И конечно, то же самое происходит при любом переносе веса в процессе ускорения, торможения и под воздействием боковых нагрузок в повороте.

Амортизаторы болида Ф-1 имеют четыре настраиваемых параметра. Можно регулировать быстрый и медленный параметры "хода сжатия" (bump) (пружины сжимаются), а так же быстрый и медленный параметры "хода отбоя" (rebound) (пружины разжимаются). Понятия "быстрый" и "медленный" не имеют отношение к скорости машины, а скорее описывают скорость перемещения пистона под воздействием штока внутри цилиндра. Вот простой метод это понять и запомнить: медленные характеристики оказывают влияние на трансфер подрессоренных масс (продольный и поперечный крен т.н. pitch and roll); быстрые характеристики отвечают за перемещение неподрессоренных масс (подскок на кочках колеса и колесного узла). Другими словами медленные параметры отвечают за баланс машины в повороте, быстрые обеспечивают способность подвески преодолевать неровности.

Регулировка амортизаторов является самой точной в настройке подвески. Настройка амортизаторов это последний штрих в сбалансированном сетапе. Я рекомендую прочитать как можно больше об этом вопросе, потому что суть амортизаторов критически важна в характеристиках гоночной машины. Отличный источник информации об этом и других вопросах вебсайт "Technical F1”. Он указан (среди прочих других) в разделе "Использованные источники".

Буферы (Packers)

Буферы - это композитные проставки, надеваемые на штоки амортизаторов. Буферы это последний способ уберечь нижнюю планку от повреждений. Когда подвеска сжимается под очень большим усилием, полностью выбирая ход амортизаторов и пружин, буферы ограничивают дальнейшее перемещение подвески. Они выглядят как жёлтые резиновые кружочки (на предыдущем рисунке слева). Если посмотреть внимательно на рисунок на предыдущей странице, то можно увидеть, что они свободно перемещаются на штоке амортизатора. Размер буферов варьируется от 0 до 4 см. спереди и от 0 до 8 см. сзади. Размер буфера на рисунке составлят приблизительно 2 см.

На современных машинах Формулы-1 стабилизаторы, также как и пружины, являются торсионами. Вот как это работает: стабилизатор продольно соединяет левые и правые пружины и амортизаторы. Помните рисунок, где изображены передние пружины и амортизаторы? Я тогда обращал ваше внимание на то, что они перемещаются параллельно. Каждый конец стабилизатора через специальный шток соединяется с тем же самым плечом рокера, что и пружина с амортизатором; один конец с правой стороной, другой - с левой. При вертикальном перемещении кузова при наезде на неровности (вверх-вниз), подвеска с обеих сторон работает одинаково, стабилизаторы просто "проворачиваются" в том же направлении, практически не оказывая эффекта. Однако в повороте, вес переносится с внутренней стороны машины на внешнюю. Внутреннее колёсо перемещается относительно кузова вниз, разгружая (растягивая) пружину, в то время как внешнее перемещается вверх (помните вес переносится с внутренней стороны на внешнюю), соответственно внешняя пружина вбирает в себя больше энергии. Это приводит к тому, что концы стабилизатора закручиваются в разных направлениях. Таким образом, он ограничивает крен машины и перемещение элементов подвески за счёт ограничения перемещения пружин и амортизаторов в противоположных направлениях, и передает некоторое количество веса на внутреннее колесо.

Как и в случае с пружинами, жёсткость стабилизаторов можно изменять. Диапазон регулировки составляет от 100 до 200 н/мм для переднего и от 50 до 130 н/мм для заднего, с шагом в 5 н/мм. Заметили, что передний стабилизатор гораздо жёстче? Обычно передний стабилизатор, также как и передние пружины, устанавливают жестче, чем задние. Это обеспечивает лучшую реакцию передней оси при входе в поворот, и лучшее сцепление задней оси при ускорении на выходе из поворота.