F1 Motorları

F1 Motorları

F1 motorları makine ve metalurji mühendislerinin çalışma alanına giren oldukça kompleks yapılı makinelerdir. Metalurji kısmını içeren yönü, motorların genel yapısında kullanılan materyallerdir. FIA, kural kitabında bir Formula 1 motorunda hangi malzemelerin kullanılabileceğini kesin ve net olarak belirtmiştir.

İntermetalik malzemeler; Ti-Al, NiAl, CuAu, NiCo alaşımları gibi malzemeler. İntermetalik faz, katı bir çözeltide 2 ya da daha fazla metalin birbirine kovalent ya da iyonik bağlarla bağlanması sonucu oluşan malzemelerdir.

Kompozit malzemeler; İki ya da daha farklı malzemenin birbirini destekleyecek şekilde katı yapıda ve kendilerinden bağımsız bir malzeme oluşturması. Örn: Beton gibi..

Metal Matriksli Kompozitler: Bu malzemeler, metalik matriks içeren malzemelerdir. Ana fazın içerisinde, sıvı yapıda %2'den daha fazla metalik matriks vardır.

Seramik Malzemeler: Bunlar Al, Si, C, N alaşımları inorganik ve metal olmayan malzemelerdir.

FIA, motorlarda şu malzemelerin kullanılmasını yasaklamıştır:

* Magnezyum tabanlı alaşımlar
* Metal Matriksli Kompozitler
* İntermetalik Malzemeler
* Ağırlıkça %5'ten daha fazla Berilyum,İridyum ve Renyum içeren alaşımlar.

FIA'nın motorun belirli bölgeleri için getirdiği malzeme standartları:

* Pistonlar alüminyum alaşımlarından yapılmalıdır.Ör:Al-Si,Al-Cu,Al-Zn alaşımları gibi.
* Bağlantı elemanları demir ya da titanyum içerikli olmalı ve tek parça halinde üretilmelidir.
* Krank mili demir alaşımlarından yapılmalıdır.
* 19000kg/m3 yoğunluğunu geçen hiçbir malzeme krank milinde kullanılamaz.
* Subaplar, Demir, Kobalt ya da Titanyum alaşımlı olmalıdır.

- Çalışma prensibi:

Bu motorlar atmosferik prensiple çalışmaktadır. Yani herhangi bir özel besleyici (turbo charger gibi) kullanılmaz. Bir zamanlar (1980'lerin ortalarında) turbo şarjlı motorlar kullanılıyordu ve bu makineler sahip oldukları müthiş besleme (ekstra basınç) sayesinde sıralama turları modunda 1000hp'i aşan güçler üretebiliyordu. Bugün ise turbo aksamı atmosferik motorlara uygulanamıyor ancak teknolojinin bu motorlara son derece iyi adaptasyonu sonucunda ortaya 900hp'i aşan güçler ortaya çıkıyor.. Ve bu güç tamamen atmosferik bir motordan elde ediliyor, en şanslı günde bile motor kapağından giren hava basıncı 1.2 bar kadar oluyor ki bu rakam çok ama çok az.

- Güç sınırı:

2005 kuralları gelmeden önce F1 motorları 920 hp civarı güç üretebiliyorlardı. 2005 kurallarıyla V10 motorlarla üretilen güç 900 hp civarındaydı. Ancak 2006'da getirilen 2.4 lt V8 motor kuralı neticesinde elde edilen güç yaklaşık 800 hp civarında.

- Teknik özellikler ve ilginç veriler:

* Silindir sayısı-şekli: 8 silindir, V biçiminde, V açısı 90 derece sabit.
* Hacim: 2400cc: 2.4 litre, 8 silindirden silindir basina 0.3 lt.
* Güç: 750-850 hp arası (tahmini)
* Max. motor devri: 19000 d/dak.
* Debriyaj paketi büyüklüğü: Çapı 10 cm'den daha küçük yani bir hamburger kadar.
* Transmisyon ağırliğı: 30kg civari



- 88 Mclaren motoru ve 04 Ferrari motoru karşılaştırması:

* Hacim:1600cc-3000cc
* Silindir sayısı-sekli: V6-V10
* Güç: 680hp'e-920hp.
* Turbo basinci: 2.5bar'a 0 bar.
* Motor devri: 12500d/dak'a 19200d/dak.
* Ağırlık: 054 fazladan dört silindire ve iki kat hacme sahip olmasina ragmen 88'in 1.5'luk V6'sindan ciddi oranda daha küçük ve daha hafif.


- Atmosferik motor, 900hp?

Atmosferik bir motordan 900hp çıkarabilmek gerçekten yetenek ve farklı düşünceler isteyen bir iştir. Bu motorların nasıl bu kadar kuvvetli olduklarını açıklayalım: İlk olarak bu motorlar gerçekten diğer yarış motorlarından hatta ve hatta gündelik motorlardan bile çok daha farklı yöntemlerle üretilirler.

Bu yöntemleri basitçe siralamak gerekirse;

- Piston kolları özel alaşımlardan yapıldığı için çok daha hafiftir ancak daha narindir.
- Pistonlarda aynı şekilde özel alaşımlardan yapılır, kimyasal işlemlerden geçirilerek mukavemeti arttırılır, sıcağa ve fiziksel darbelere karşı olan direnci artar.
- Pistonlar boyca çok kısadır
- V açıları değişiktir
- Subap sistemleri oldukça farklıdır
- Volan ve krank mili de çok hafiftir.
- Yani bu motorlarda hafiflik daha fazla güç sağlar.

Belki de dünyada en çok zorlanan makinelerdendir F1 motorlari.18000d/dak'da degistirilen vitesler, ani devir oynamalari,.ok uzun süre tam gaz gitme gibi. Hangi birimiz arabamizla tam gaz gidiyoruz ki? Mutlaka birseyler oluyor ve ayagini gazdan çekmek zorunda kaliyorsun.(gerçi arada istisnalar olabilir)

- F1 motorlarında devir barajı nedir? Bu alanda rekorlar kimlere aittir?

Önceleri 16000-17000d/dak çevirebilen motorlar bana çok güçlü, çok kuvvetli, erişilmez gelirdi ancak günler geçtikçe bu rakamlar yukarı doğru çıkıyor. Hele hele 2004 sezonunu gördüyseniz bunu daha iyi anlayabilirsiniz. Şu sıralar Ferrari en dayanıklı motorları Mercedes ise en dayanıksızları üretmek alanında gayet başarılı olmuş durumdalar. Ama ikisi aralarında kapışa dursun BMW hakikaten çok iyi motorlar ortaya çıkarıyor. Tamam belki Ferrari'nin ki kadar dayanıklı değil ama optimuma yakın motorlar üretiyorlar. 2000 yılında BMW pistlere döndüğünden beri sürekli marjini geliştiriyor. Her zaman Williams sürücülerine düzlükte en hızlı olma şansı verdiler, tabi onlar bu avantajı degerlendirebildiler mi? Orası tartışılir.. (Juan Pablo'nun bir sıralama seansı sonrasında otomobildeki pakete olduğu gibi "kahrolası" deyip uzaklaştığını biliyorum) Her neyse BMW P83, P84, P85 çok iyi motorlar ancak BMW motorlarından en çok anılmaya değer olanı P82 ve P82'nin sıralama versiyonu yani 2002'de kullanılan motorlar. Juan Pablo bu motor ve FW24 şasisiyle 2002 yılında, İtalya'nın Monza pistinde sıralama turlarında Variante Ascari'den sonra Parabolica'ya doğru uzanan düzlükte 19026 d/dak çevirmeyi başarmıştı. Ki bu bir rekordu ve aynı zamanda atılan tur tarıhın en hızlı turuydu.

Diğer bir rekor ise 2004 Çin Grand Prix'inde J.Villeneuve'den geldi. Villeneuve sıralama turlarında bir viraj çıkışında gaza oturdu ve ekrandaki 20000d/dak'a dayaniverdi. Belki daha fazla çevirmiş olabilir ancak o devir zannediyorum şu ana kadar çevrilmiş en yüksek F1 motor devri. Renault motoru güçsüz diye bilinir padokta, ancak çevirdiği devir gerçekten doğruysa o zaman çok etkileyici bir hal alır olay. 2004 yılında yaşanan bu olayı bir düşünsenize, elinizin altında bir mil var ve o mil saniyede 333 kere dönüyor.

2005 yılında ise getirilen 2 yarışta tek motor kuralı neticesinde elbette güçten kısılmak zorunda kalındı. Bunun nedeni ise dayanıklılık ve güç kavramlarının birbirine ters orantılı olması. Yani dayanıklılığı arttırılan bir motorun gücü azalır ve gücü arttırılan bir motorun dayanıklılığı azalır. 2005 yılında en iyi motorlar büyük ihtimalle gridin üç büyükleri olan Mclaren F1, Renault ve Ferrari takımlarına aitti. Ancak bunlardan en dayanıklısı Renault'un üretmiş olduğu RS25 kod adlı motordur. Motor her ne kadar üstün bir güç gösteremese de, şasiye mükemmel bir uyum sağlamış ve otomobilin bir paket olarak oldukça iyi gözükmesini sağlamıştır. Mercedes motorları da elbette 2005'in en dayanıklı motorlarındandı, ancak şaside yaşanan problemler neticesinde, motorun iyi olması paketin tümüne pozitif bir etki etmedi. Ferrari ise daha ziyade lastikleri ve yaşadığı yapısal sorunlarla boğuştu geçen sene. Ferrari'nin motoru da en az Renault'un ki kadar güçlü ve dayanıklıydı.

- Motorları dayanıklılaştırma problemi

Yeni çıkan kurallarla takımlar, motorları dayanıklılaştırmakta güçlük çekiyorlar. Kimisi yönetmelikteki gri renkli boşluklardan fayda etmek istiyor, kimi ise işini doğru-dürüst yaparak etiğe uygun davranıyor. Peki daha dayanıklı motor üretmek için hangi yöntemler kullanılıyor?

* Mikrofüzyon teknolojisi.
* Yanma odasında uzatmalar.
* Piston-Segman kalınlığının arttırılması.
* Silindir kafalarının kuvvetlendirilmesi.
* Genis sidepod ve dik radyatör kullanılması.
* Egzos çıkışlarında özel materyaller kullanılması.
* Aero'dan fedakarlık yaparak motor kapağına yarıklar açmak ya da sıcak hava çıkışı için sidepodların üstüne bacaların konulması.
* Daha kuvvetli materyallerin kullanılması.

- Motorların yanma sebepleri:

Aslında bir motorun iflas etmesinin bir çok sebebi vardır. Sıralarsak;

1- Vites değişimlerinde motor devrini aşırı arttırmak.
2- Su soğutmasında problemler.
3- Yanlış sıkılan valfler.
4- Rölantide ve kalkış anında fazladan oynayacaktım.
5- Zamansız vites değişimi.
6- Yanlış ayar.
7- Egzosta kırılma ya da çatlamalar vb..

Motorlar patlama aşamasına yakınken silkeleme, tekleme mi yapar diyorsunuz? Yanılıyorsunuz, çünkü F1 motorları anlattığım gibi oldukça kompleks ve farklı aletler. Lafı uzatmadan bir motor patlamadan önce nasıl tepki verir onu söyleyelim: Bir motor patlamaya yakınken anormal denecek kadar fazla devir çevirir. Düzlükteyseniz her zamankinden daha fazla hıza çikarabilirsiniz, ardından bir tıkırtı gelir ve motor gaz pedalı komutlarına tepki vermemeye başlar ve stop! Kafanızı çevirip aynadan baktığınızda göreceğiniz ise arka kısımdaki beyaz dumanlardır.

Formula 1 otomobillerinde Camber ve Toe ayarları:

Formula 1 otomobillerinde bilindiği gibi çeşitli mekanik ayarlar vardır. Süspansiyon geometrisi dahilinde olan kritik camber ve toe ayarları da bu kapsama girer.

- Camber açısı nedir?

Camber açısı, tekerlek düşey düzleminin yatay düzlemle, yani tekerleğin bastığı yerle yaptığı açı ya da kabaca "tekerleğin eğim açısı"dır. Camber açıları pozitif ve negatif olmak üzere 2 grup altında incelenir. Bu açılar için sınırlar [-6, 0, +6] derece aralığındadır ve genellikle bu sınırların dışına çıkılmaz. Pozitif camber dediğimiz kısım [0, +6] aralığını kapsarken, negatif camber ise doğal olarak [-6, 0] aralığını kapsar.


- Camber açısı ne işe yarar?

Camber açısı ayarları otomobilin temel ayarlarında çok önemli bir rol oynar. Takımlar bundan dolayı camber-toe gibi süspansiyon geometrisi ayarlarını piste vardıklarıi günün ertesi günü, yani genelde Çarsamba günleri yaparlar ve bu ayarlar aksi bir sorun çıkmadığı sürece tüm yarış boyunca korunur. Süspansiyon geometrisi ayarı otomobilin en temel ayarıdır ve burada yapılan en küçük hata bile pilotların sürekli yakındığı denge problemine neden olur. Bundan dolayı bu ayarlarıi seçerken çok iyi araştırma yapılmalı ve ayar sırasında çok hassas çalışılmalıdır.

Negatif açı aralığında tekerleğin alt kısmı dışa, üst kısmı içe (yani arabaya doğru) dönüktür. Pozitif aralık ise bunun tam tersidir.

Negatif açı özellikle ön tekerlerde kullanıldığında bu otomobile ekstradan bir dönme kuvveti kazandırır, ancak dezavantaj olarak tekerlekler dengesiz bir biçimde ve çok çabuk yıpranır. Çünkü negatif aralıkta tekerleğin iç kısmına yani arabaya doğru olan kısma) daha fazla yük biner. Negatif açı arka tekerlerde kullanıldığı zaman ise yüksek süratlerde daha fazla denge sağlanır. Ancak dezavantajı ön tekerlerin negatif açıdan dolayı sahip olduğu marjdan daha büyüktür. Bunun nedeni arka tekerlerin F1'de tahrik tekerleri olarak kullanılmasıdır. Yani güç sürekli bu tekerlere iletildiğinden aşınma ve yıpranma daha büyük derecede olur.

Pozitif açı aralığında ise durum biraz daha farklıdır. [+1, +3] derece aralığında otomobil net bir viraj dönme gücünden ziyade yere daha iyi basan lastiklere sahiptir ve bu sayede belki biraz daha yavaş ancak kaymadan viraj dönebilir. Negatif aralıkta ise otomobil belki daha yüksek süratle viraja girer ancak oversteer ya da understeer meydana gelir. Eğer açı çok arttırılırsa, otomobil fazlasıyla zorlanır, ve doğal olarak yerden yüksekliği artacağı için daha kötü yol tutar ve bunları takiben, lastiğin yere basma simetrisi bozulur ve kesinlikle otomobilden çok sey biiip!!!ürür.

Bir F1 otomobilinde 240 km/s'lik bir viraja 260 ile girebilirsiniz.. [+4, +6] aralığındaysanız bu spin atmanıza bile neden olabilirken, [-4, -6] aralığı ise kayarak ve zaman kaybederek o virajı tamamlamanızı sağlar. Bundan dolayı her zaman için en iyisi açıları [-3, +3] aralığında kullanmaktır.

Takımlar elbette bunları ayarlarken tüm pist koşullarını simülasyonlarla inceleyip ona göre karar veriyorlar. Gerektiğinde bir teker için negatif öbür teker için pozitif açı kullanabiliyorlar. Bunun nedeni ise basitçe pistin yapısı, tümsekleri, belirli yöne doğru olan virajların sayısı vs'dir. Böylece tüm tekerleklerden maksimum verimi alıyorlar ve en az aşınma-en iyi yol tutunma arasındaki optimum noktayı bularak piste çıkıyorlar.


- Toe açısı nedir?

Toe açısı (ki buna direksiyon geometrisi de denir), dönüş esnasında şasi ile ön tekerleklerin oluşturduğu açılar arasındaki farktır.


-Toe açısı ne işe yarar?

Bir otomobil bir virajı alırken içte kalan tekerleğin daha büyük bir açıyla dönmesi gerekir, çünkü bu tekerlek dışta kalan tekerleğe oranla daha küçük bir yarıçap üzerinde hareket etmektedir.

Örneğin otomobil dönüş yaparken iç taraftaki tekerlek şasi ile 23 derecelik bir açı oluşturduğu halde, dış taraf 20 derecelik bir açı ile hareket eder. Böylece virajda iç tekerleğin dıştakine oranla daha küçük bir çapta dönüşü saglanmış olur. Ancak her iki tekerleğin dönme merkezi de aynı kalmaktadır.

Dönüşlerde her iki ön tekerlek arasındaki açı farkı direksiyon rotları ile ara rot ve pitman rotu arasındaki uygun bağıntıyı elde etmekle sağlanır. Sağa dönüş yapmak üzere ara rot sola doğru hareket ettirildiği zaman sol mafsal sola doğru sürülür ve böylece ara rot ile direksiyon rotu arasında hemen hemen dik açı meydana gelir. Rotun sağ tarafı ise yalnız sola doğru hareket etmekle kalmaz aynı zamanda ileri doğru itilir. Bunun neticesinde sağ ön teker sol tekere nazaran biraz daha fazla döndürülmüş olunur.

Basitçe toe açısı, direksiyon döndürüldüğü zaman otomobilin ne kadarlık bir yarıçapta döneceğini belirleyen açıdır. Yani bazen direksiyonu yarım tur döndürürsünüz otomobil çok fazla döner bazen de yarım turla çok az bir yön değiştirme elde edersiniz.


kaynak: kumpas.org. writen by amorf