Formuła 1 to wyścigi, w których startują niesamowicie wyglądające bolidy. Pojazdy rozwijają zawrotne prędkości na specjalnie przygotowanych do tego torach. Producenci samochodów biorących udział w zmaganiach szukają wciąż rozwiązań zwiększających szansę na efektywniejszą jazdą, a co za tym idzie – zwycięstwo. Z tego tekstu dowiesz się, czym jest efekt przypowierzchniowy, jak wpływa na jazdę bolidem i jaki ma związek ze zjawiskiem porpoisingu.
W wyścigach bardzo szybkich samochodów nie tylko silnik oraz dostępne konie mechaniczne mają wpływ na rezultat. Osiągi jednostek napędowych zostały bowiem doprowadzone już do takiego poziomu, że ciężko jest wycisnąć z nich coś więcej w ramach obowiązujących przepisów. Organizatorzy wraz z zespołami doszli jednak do wniosku, że istnieje sposób na poprawę właściwości aerodynamicznych bolidów. Tak właśnie Formuła 1 wprowadziła efekt przypowierzchniowy do swoich wyścigów. Co ciekawe, to pożądane zjawisko w pewnym momencie może przerodzić się w realne zagrożenie dla zdrowia i życia kierowców.
Z tego artykułu dowiesz się m.in.:
- czym jest efekt przypowierzchniowy,
- jak wpływa on na jazdę,
- jak efekt przypowierzchniowy wiąże się z porpoisingiem.
Czym jest efekt przypowierzchniowy?
Na samym początku powinieneś poznać definicję efektu przypowierzchniowego. Dzięki temu łatwiej będzie Ci zrozumieć jego wpływ na jazdę samochodów wyścigowych oraz parametrów aerodynamicznych.
Czym zatem jest tytułowy efekt? Otóż określane efektem przypowierzchniowym zjawisko to sytuacja, w której strumień powietrza wpada pod jadący bolid przy pomocy małego otworu, znajdującego się w przedniej części pojazdu i wypada większym umiejscowionym z tyłu. Gdy dochodzi do swobodnego przepływu powietrza, wytwarza się podciśnienie, a w sytuacji gdy wylot jest skierowany odpowiednio ku powierzchni toru, bolid zostaje w pewien sposób przyssany do nawierzchni. Wpływa to na stabilność jazdy.
Efekt przypowierzchniowy jest wykorzystywany również w silnikach powietrznych i przekłada się na efekt wznoszący w samolotach wyposażonych w nieruchome skrzydła. Zjawisko jest badane też w kontekście wykorzystania w pociągach opartych na poduszkach powietrznych – mówi ekspert Inter Cars.
Skąd wziął się efekt przypowierzchniowy?
Pierwszą osobą, która zauważyła potencjał drzemiący w efekcie przypowierzchniowym w zawodach F1, był Colin Chapman. Później ten niezwykle utalentowany inżynier razem z Peterem Wrightem założyli zespół Lotus. Historia wprowadzenia efektu przypowierzchniowego jest związana też z przypadkowym odkryciem.
Peter Wright w tamtym czasie testował pomysł polegający na umieszczeniu grzejników wodnych na granicy bolidu, czego celem było ulepszenie osiągów Lotusa 77. W ramach testów inżynier używał tunelu aerodynamicznego wyposażonego w automatycznie toczącą się drogę. W czasie testów wyniki stawały się jednak coraz bardziej zaskakujące. Badania pokazywały jasno, że bolidy uginają się, a w momencie zbliżenia do powierzchni siła docisku wzrasta.
Wnioski, jakie Wright wysnuł z przeprowadzonych przez siebie eksperymentów, zakładały, że bolidy samoczynnie zaczęły wytwarzać docisk. Zauważył też, że efekt jest ściśle powiązany z luką znajdującą się pomiędzy krawędziami a nawierzchnią. Dalsze prace doprowadziły do prawdziwego przełomu, którego wynikiem było drastyczne zwiększenie przyczepności pojazdów zmagających się w wyścigach.
Co prawda pierwsze modele wykorzystujące efekt przypowierzchniowy charakteryzowały się dużą awaryjnością, ale już Lotus 79 przełamał złą passę i pokazał podczas wyścigów drzemiący w nim potencjał.
Sprawdź także: Co to jest downsizing?
Czy efekt przypowierzchniowy jest bezpieczny?
Przyczepność to bardzo ważny element wyścigów F1 i to jej siła może zadecydować o życiu oraz śmierci kierowcy. W przypadku tak szybkich pojazdów nie ma bowiem miejsca na żaden błąd. Chwilowa utrata przyczepności może być okupiona tragicznym w skutkach wypadkiem. Efekt przypowierzchniowy pozwalał zminimalizować trudności z utrzymaniem stabilnego toru jazdy. Jak się później okazało, nie na długo.
Z efektem przypowierzchniowym wiąże się bowiem jeszcze inne zjawisko fizyczne, nazywane porpoisingiem. O co w nim chodzi? To proste. W momencie gdy kierowca przyśpiesza i korzysta z dobrodziejstw płynących z efektu przypowierzchniowego, w pewnej chwili docisk samochodu do nawierzchni znacznie słabnie. Jest to spowodowane zmniejszeniem prześwitu i zaburzeniem przepływu powietrza. Takie zjawisko nazywa się porpoisingiem.
W efekcie pojawienia się porpoisingu pojazd zaczyna podskakiwać tak, jakby znajdowały się pod nim sprężyny. W momencie oderwania od ziemi powietrze znowu zaczyna przepływać w prawidłowy sposób, a bolid powtórnie zostaje przyssany do toru. Co ciekawe, nazwa zjawiska pochodzi od morświnów, które podczas pływania wykonują specyficzne ruchy, przypominające właśnie podskakiwanie.
Co jest przyczyną porpoisingu?
Jak już wspominaliśmy, chodzi o sytuację, kiedy zaburzona jest aerodynamika, ale warto poświęcić kilka dodatkowych zdań przyczynom pojawiania się porpoisingu. Problem stanowią zostawiane przez zawodników ścieżki turbulentnego powietrza. Bolid wpadający w taki tunel nagle traci całkowicie przyczepność i nie może efektywnie wyprzedzać oraz jest narażony na wypadnięcie z toru.
Zespoły biorące udział w wyścigach musiały w jakiś sposób zareagować, przez co pojawiły się rozwiązania mające na celu zminimalizowanie efektu porpoisingu. Turbulencje powietrza udało zmniejszyć się poprzez zastosowanie skrzydełek na oponach oraz uproszczenie przednich skrzydeł. Skuteczność działań okazała się duża, a bolidy F1 tracą o wiele mniej wydajności, gdy są bardzo blisko siebie.
Jak technicznie wzmocnić efekt przypowierzchniowy i zatrzymać porpoising?
Z pozoru zadanie wydaje się niezbyt skomplikowane. Wystarczy bowiem tylko podnieść podwozie samochodu, co sprawi, że aerodynamika znacznie się poprawi. Przyczepność powróci do zadowalającego poziomu, a wyścigi samochodowe staną się jeszcze bardziej emocjonujące. Niestety podniesione podwozie ma swoją wadę. Za jego sprawą bolid jedzie nieco wolniej, a to już nie jest efektem pożądanym przez fanów F1.
Rozwiązaniem problemu z porpoisingiem nie jest łatwe jeszcze z innego względu – hydrauliczne zawieszenia nie są dozwolone w ramach wyścigów F1, a więc zespoły nie mają prawa posiłkować się tego typu rozwiązaniem. Jednymi z powodów takiego stanu rzeczy jest wysoki koszt oraz zwiększanie zanieczyszczenia powietrza. W dzisiejszych czasach organizacje takie jak Formuła 1 muszą zwracać uwagę na tego typu aspekty, by spełniać oczekiwania zmieniających się pokoleń fanów wyścigów samochodowych.
Sprawdź także: Wiejski tuning – czym jest i jak uniknąć tego efektu?
Porpoising a bezpieczeństwo
Na tym etapie lektury możesz zadawać sobie pytanie, czy porpoising rzeczywiście jest taki niebezpieczny dla kierowców. Nie ma co do tego żadnych wątpliwości, a zawodnicy przekonali się o tym już niejeden raz. Co prawda, nie doszło jeszcze do poważnych wypadków wynikających bezpośrednio z zaburzenia efektu przypowierzchniowego, ale to raczej kwestia czasu. W związku z apelami wielu zespołów FIA wprowadziła dopuszczalny limit odbić, który jest monitorowany przez akcelerometr.
Co będzie, gdy dany zespół nie zastosuje się do limitu, a bolid będzie zbyt zbliżony do podłoża? W takiej sytuacji obowiązujące przepisy będą zmuszały do prac mających na celu zwiększenie prześwitu i podniesienie wysokości nadwozia. Dlaczego FIA zdecydowała się właśnie na takie rozwiązanie problemu porpoisingu? Przede wszystkim dlatego, że nie dotyczył on wszystkich zespołów. Niektórzy konstruktorzy zbudowali swoje pojazdy w sposób niesprzyjający powstawaniu efektu podskakiwania.
Założeniem FIA było to, by zmusić niejako inne ekipy do tworzenia pojazdów zgodnych z zasadami. Kłopoty wynikające z niezmieszczenia się w obowiązującym limicie są tak dotkliwe, że o wiele lepiej będzie zwrócić uwagę na docisk już na etapie konstrukcyjnym.
Efekt przypowierzchniowy i porpoising – jakie są odczucia kierowców?
Co prawda opisanie komuś, kto nigdy nie siedział za sterami bolidu tego, co czuje kierowca wpadający w efekt porpoisingu nie jest łatwe, ale warto spróbować. Wyobraź więc sobie, że siedzisz na młocie pneumatycznym, który nagle zaczyna pracować z pełną mocą. Lewis Hamilton, czyli gwiazda wyścigów F1, opisał wyścig, w którym zmierzył się z porpoisingiem, w następujących słowach:
„Przeszedłem przez ten wyścig na czystej adrenalinie, zagryzając zęby z bólu. Nie potrafię wyrazić w słowach cierpienia, którego doświadczyłem, zwłaszcza na tutejszej prostej”.
Swoje odczucia postanowił też opisać George Russel, partner ze stajni McLaren:
„Tłukliśmy ziemię na każdym zakręcie i na każdym okrążeniu przez 90 minut. To było dość brutalne”.
Jak więc widzisz, zaburzenie efektu przypowierzchniowego jest nie tylko nieprzyjemne, ale może również doprowadzić do poważnych wypadków. Musisz mieć świadomość, że przy prędkościach powyżej 300 km/h tego typu zjawisko nawet w niewielkim wymiarze stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia i życia zawodników. Kluczowym więc, zarówno dla zespołów, jak i FIA, powinno być jak najszybsze oraz możliwie najskuteczniejsze ograniczenie porpoisingu. W innym wypadku z całą pewnością w przyszłości dojdzie do poważnych zdarzeń, które położą się cieniem na wszystkich sportach motorowych.
Zadbaj o auto z Inter Cars
Co prawda w samochodach osobowych nie ma mowy o efekcie przypowierzchniowym oraz porpoisingu, ale na Twojej drodze mogą pojawić się inne problemy. Każdy pojazd zużywa się i czasami ulega awariom. W takich sytuacjach przydaje się dostęp do sprawdzonych części zamiennych, akcesoriów oraz narzędzi. Z tego względu powinieneś zajrzeć do sklepu Inter Cars.
Znajdziesz tam szeroki asortyment wszystkiego, co może Ci się przydać podczas napraw samochodu oraz chęci zwiększenia komfortu jazdy. Towary pochodzą od sprawdzonych dostawców, dzięki czemu gwarantują długą pracę bez konieczności szybkiej wymiany. Zadbaj już dzisiaj o swój samochód i skorzystaj z pomocy specjalistów z Inter Cars. Wystarczy telefon lub wiadomość, by doradzili Ci w wyborze najbardziej pasujących rozwiązań.
Dobierz akcesoria do Twojego auta!
Efekt przypowierzchniowy – fizyka kontra kierowcy
Efekt przypowierzchniowy jest zjawiskiem fizycznym, które pozytywnie wpływa na efektowność, jaką charakteryzują się wyścigi samochodowe F1, ale bardzo szybko potrafi zamienić się w niebezpieczny porpoising. Oczywiście FIA próbuje w jakiś sposób zniwelować tego typu problemy, ale musisz wiedzieć, że nie jest to proste. Do pogodzenia jest bowiem wiele grup wpływów, które nie zawsze chcą dojść do kompromisu.
Ze względu na bezpieczeństwo oraz jakość widowiska reakcja organizatorów i podmiotów kontrolnych powinna być jednak zdecydowana. W innym wypadku w niedługim czasie może pojawić się informacja o tragicznym zdarzeniu wywołanym porpoisingiem.
