Na biegu

Uliczny wyścig o Grand Prix Monaco to nie tylko jeden z najtrudniejszych sprawdzianów dla kierowców: zawody na ulicach śródziemnomorskiego księstwa są także wymagające dla samochodów, a zwłaszcza dla skrzyń biegów. Na krętym torze w czasie wyścigu biegi zmienia się około 3600 razy. To duże obciążenie – średnio co sekundę zmieniany jest bieg.

Częsta zmiana biegów – o 20% częstsza niż na przykład na Monzy – to nie jedyny problem na tym torze. „Nierówna nawierzchnia sprawia, że koła bardzo często na ułamek sekundy odrywają się od toru,” wyjaśnia Gordon Day z zespołu WilliamsF1. „To może powodować problemy przy zmianie biegów, nawet jeśli skrzynia działa bez zarzutu”.

W Formule 1 od dawna nie zmienia się biegów ręcznie. Kierowcy mają ułatwioną pracę, zmieniając przełożenia manetkami przy kierownicy, ale w tym czasie sama skrzynia przeżywa katusze. Zmiana przełożenia trwa od 25 do 30 milisekund i przez ten czas mechanizmy w skrzyni muszą wykonać wiele dokładnie skoordynowanych czynności. Gdy kierowca zmieni bieg w momencie, w którym obroty silnika gwałtownie rosną, bo tyle koła zostały podbite na nierówności, skrzynia musi odpowiednio zareagować. Inżynierowie monitorują pracę przekładni: po każdym wyścigu jest rozbierana i sprawdzana, wyszukiwane są mikropęknięcia.

W trakcie pracy skrzynia poddawana jest ogromnym obciążeniom. Bezpieczeństwo kierowcy zależy też od tego, czy poszczególne podzespoły wytrzymają. Nie dziwi zatem zastosowanie najnowszych technologii przy budowie przekładni w Formule 1. Na przykład obudowa, która musi być niezwykle sztywna, bo do niej mocowana jest cała tylna oś, wykonywana jest z reguły z tytanu i włókien węglowych. Stosuje się ceramiczne kulki w łożyskach, a zębatki wytwarzane są ze stali o wysokiej wytrzymałości. Ze względu na niewielką wagę stosuje się także aluminium i różne plastiki.

Każdy z około 400 oddzielnych elementów składających się na nowoczesną skrzynię biegów jest wykonywany ze szczególną dokładnością – aż do kulek z łożysk i plomb. Wszystko ma oczywiście swoją cenę: przekładnia w Formule 1, według ocen ekspertów, kosztuje około 125 000 euro. Długość życia poszczególnych części jest różna: zębatki wymieniane są po każdym wyścigu, obudowa może wystarczyć nawet na cały sezon. Skrzynia umieszczona jest z tyłu silnika i podłączona bezpośrednio do sprzęgła z włókien węglowych (koszt około 10 000 euro, waga poniżej 1,5 kg i wytrzymałość na temperaturę do 500 °C).

W samochodach osobowych obciążenia przekładni i sprzęgła nie są tak ekstremalne, ale mimo tego technologia skrzyń biegów rozwija się dynamicznie. „Wprowadzanie coraz większej liczby przełożeń i upowszechnianie skrzyń automatycznych pozwala nam na bardziej efektywne zarządzanie pracą silnika i obniżanie zużycia paliwa,” mówi dr Christoph Lauterwasser z Centrum Technologii Allianz (AZT). „Dzięki nowoczesnej technologii sterującej układ przeniesienia napędu, silnik, hamulce i układy stabilizujące mogą być połączone w jedną sieć. To oznacza większy komfort jazdy i możliwość dostosowywania się do aktualnych warunków na drodze. Na przykład obroty przy zmianie biegów mogą być różne dla jazdy sportowej i ekonomicznej, można też przejść na ‘ręczne’ sterowanie sprzęgłem w zależności od sytuacji na drodze”. W Formule 1 każdy zespół buduje własną skrzynię. Przepisy określają minimalną (cztery) i maksymalną (siedem) liczbę przełożeń, wymagany jest bieg wsteczny. Projekt przekładni musi współgrać z aerodynamiką samochodu. W sezonie 2005 skrzynie musiały zostać zmniejszone, bo nowe przepisy aerodynamiczne pozostawiły dla nich mniej miejsca. W tym sezonie zmiana z silników V10 na V8 pozwoliła zespołom na kontynuację kuracji odchudzającej. Główną zaletą nowych skrzyń nie jest jednak mniejszy rozmiar, a mniejsza masa. W końcu każdy zaoszczędzony kilogram można odpowiednio zagospodarować jako balast.

Projektanci strzegą wymiarów i wagi swoich skrzyń niczym tajemnicy państwowej. Wiadomo jedynie, że waga waha się w granicach 25-35 kilogramów. Eksperci ujawniają tylko jeden fakt: współczesne przekładnie są nie tylko około 20% lżejsze w porównaniu do poprzedniczek sprzed pięciu lat – są także bardziej wytrzymałe, a przez to także bardziej bezpieczne.

Bezpieczeństwo z Allianz: Monaco

- Mark Webber, kierowca zespołu WilliamsF1:
„Na tym wąskim ulicznym torze, który oczywiście nie oferuje tak wysokich standardów bezpieczeństwa jak inne obiekty, nie można sobie pozwolić na najmniejszy błąd. Nie ma tutaj poboczy, tylko ściany i bariery. Ośmiosekundowy przejazd przez tunel przy porcie jest decydujący: to jedyne miejsce w tym labiryncie zakrętów, które przejeżdżamy pełnym gazem. Najgorsza jest zmiana oświetlenia. Ostatnio zainstalowano specjalne osłony, kierujące naturalne światło słoneczne do wnętrza tunelu. To mały krok w kierunku większego bezpieczeństwa”.