Pitotovy trubice - Jak pomáhají v mapování aerodynamiky vozů F1?

Petr Hlawiczka, 15. září 2012, 00:00 Google+

Pitotova trubice - levné zařízení, bez kterého monoposty Formule 1 neopustí garáže během závodů ani během testů. K čemu slouží a jak fungují?

Počet komentářů:  11 komentářů (Poslední 19.09. 07:46) Napište svůj názor
McLaren

McLaren | foto: McLaren

Sdílejte článek

Aerodynamika tvoří hlavní rozdíly ve výkonnosti mezi monoposty F1 a je hlavní oblastí jejich vývoje. Pro měření její efektivity a zrychlování monopostů jsou důležité různé měřicí přístroje, které se nacházejí v různých částech vozu.

My se dnes zaměříme na Pitotovy trubice, které jsou klíčové pro posuzování toho, jak aerodynamika funguje. Jejich sady se používají v různých místech (za předními či zadními koly, pod zadním křídlem atd.) při testech, na vozech jsou přítomny i během závodu.

mclaren
Pitotova trubice na McLarenu Lewise Hamiltona během závodního víkendu v Monze
(foto: McLaren Mercedes)

O co se jedná? Pitotova trubice je měřící zařízení, kterým se určuje rychlost proudění tekutin na základě rozdílu mezi statickým a dynamickým tlakem. V F1 se využívá zejména pro měření rychlosti, ale jak si ukážeme dále, má z hlediska aerodynamiky i další význam.

Pitotova trubice je dílem francouzského inženýra italského původu -  Henriho Pitota, jenž s ní přišel už na počátku 18. století a v polovině 19. století byla vylepšena francouzským vědcem Henrym Darcym.

Pro zjednodušení budu v článku dále používat pouze pojem Pitotova trubice, byť se v F1 využívají na závodních monopostech častěji spíše trubice Prandtlovy - princip je u obou stejný, liší se pouze výstupem: u Prandtlovy trubice jím je už přímo dynamický tlak (statický je eliminován uvnitř sondy).

pitotova trubice
Schéma Pitotovy trubice

Pitotova trubice měří tlak vzduchu na dvou místech - jeden z otvorů je namířený proti proudění vzduchu a druhý měří statický tlak. To umožňuje získat hodnoty pro aktuální dynamický tlak vzduchu. Dvěma kanálky uvnitř trubice jsou svedeny k čidlu tlaku vzduchu, jehož výstupem je elektrický signál zaznamenávaný standardní řídicí jednotkou (ECU). Typické čidlo měří tlak vzduchu v rozmezí 14 kPa, což odpovídá rychlosti vozu přes 600 km/hod za standardních atmosférických podmínek.

Důležité je pro přesné měření umístění Pitotovy trubice na voze mimo zvířený vzduch. Pohybující se monopost generuje turbulence, což je při jeho výběru nutno brát v potaz. Obvykle se s Pitotovými trubicemi setkáváme na horní straně nosu před kokpitem, při testech na zvláštním stojánku nad horním ochranným obloukem, aby byla co nejdál od karosérie a rušivých vlivů.

S jejich nasměrováním proti proudění vzduchu nebývá problém, jelikož jsou Pitotovy tribuce obvykle kalibrovány tak, aby zachovaly přesnost +/- 0,5 % při natočení až o 12 °C, což obvykle stačí pro vertikální pohyby monopostu při brzdění/akceleraci, při smyku či při bočních větrech.

pitotova trubice - ferrari
Pitotovy trubice na voze Ferrari F2012 během testů v Magny-Cours, dvojice trubic
v horní části pro případ, že by jedna z nich selhala (foto: Scudria Ferrari)

Nyní k těm zajímavým aplikacím: naměřené hodnoty je možné porovnávat s očekávaným dynamickým tlakem získaným propočtem z rychlosti otáčení kol, což je možné díky Bernoulliho rovnici (dynamický tlak P = 1/2p * V2), a zjistit tak vliv čelního/zadního větru na přilnavost a výkonnost vozu.

Dynamického tlaku je možné využít také pro určení aerodynamických sil působících na vůz pomocí vzorce: síla = čelní plocha x koeficient vztlaku x dynamický tlak.  Pokud známe koeficient vztlaku (což je jedno z nejpřísněji střežených čísel týmy), pak je pomocí dynamického tlaku odečítaného z Pitotovy trubice možné určit, jak velký přítlak působí během jízdy po okruhu na monopost.

Pomocí těchto dat, společně s informacemi z inerciálních snímačů a snímačů ze zavěšení, je pak možné rozklíčovat aerodynamické a setrvačnostní síly působící na monopost. Jedná se však už o trochu složitější aplikaci, protože je třeba provést některé úpravy (korekce vertikálního/podélného zrychlení, korekce síly působících klesnutí či zdvižení).

mercedes
Dvojice Pitotových trubic na Mercedesu F1 W03 Michaela Schumachera v Monze
(foto: Mercedes AMG F1 Team)

Vozy jsou proto při testování vybaveny různými podivnými pomůckami a rameny s čidly, siloměry na zavěšení, laserovými snímači světlé výšky a senzory polohy tlumičů. Pro snadnější vizualizaci dat a odfiltrování nežádoucích částí se pak využívají pokročilé matematické funkce, které jsou dostupné ve vyspělejších balících software pro analýzu dat. Při aerodynamických testech na letištích to je jednodušší, není třeba provádět veškeré tyto korekce, protože se testování odehrává za ustálenějšího stavu.

S využitím Pitotových trubic lze vypočítat řadu dalších zajímavých parametrů, například efektivitu chladiče po změření rychlosti vzduchu na jeho čelní straně a porovnání s rychlostí nenarušeného proudění. Lze také zjistit, nakolik v nich klesá tlak vzduchu směrem k zadní části. Vysoký koeficient poklesu tlaku je obvykle vyžadován pro nejlepší výkonnost chlazení, designéři však musí brát do úvahy i aerodynamický odpor chladiče. To jsou již ale věci, které raději zkoumají ve svých aerodynamických tunelech.

 

O dalších pomůckách využívaných týmy F1 při testech si můžete přečíst zde.

Pod článkem si můžete prohlédnout snímky z Monzy s monoposty všech týmů s Pitotovými trubicemi na horní straně nosu.

Google+ Vytisknout

Diskuze: Pitotovy trubice - Jak pomáhají v mapování aerodynamiky vozů F1?

Přidejte svůj názor

Počet komentářů: 11, poslední 19.09.2012 07:46 Vložte komentář

Zobrazeno posledních 11 komentářů. Vstupte do diskuze Vložte komentář

Související články

Doporučujeme

Další články

Aktuálně

Carlos Sainz čeká zlepšení McLarenu i Renaultu, jeho dodavatele pohonných jednotek

Sainz věří, že se McLaren loni dotkl dna a že mu vývoj u Renaultu pomůže

Slavné jméno se vrací k Ferrari

Mick Schumacher se stává členem Pilotní akademie Ferrari, s F1 týmem ho čekají 2 testy

Adrian Newey se svou rudou složkou

Red Bull přišel na způsob, jak znovu naplno zaujmout Neweyho

Toro Rosso v posledních testech roku 2018 v Abú Zabí

Toro Rosso je ochotno se obětovat, aby pomohlo Red Bullu s Hondou

Fernando Alonso s McLarenem MCL33 v Brazílii

McLaren letos očekává dobré auto, od toho loňského se má hodně lišit

Max Verstappen s trofejí po GP Brazílie

Verstappen už Ricciarda jasně předčí, tvrdí Helmut Marko

reklama

Průběžné pořadí šampionátu:

1. HAMILTON, 2. VETTEL, 3. RÄ... Celé pořadí

reklama

Doporučujeme

Mercedes

Prodlouží Schumacher smlouvu s Mercedesem?

Čtěte dále

Nejčtenější články

  1. F1 vytvořila simulátor předjíždění, chce navrhovat zábavnější okruhy. Vietnam má být super

  2. McLaren letos očekává dobré auto, od toho loňského se má hodně lišit

  3. Mick Schumacher se stává členem Pilotní akademie Ferrari, s F1 týmem ho čekají 2 testy

  4. Red Bull přišel na způsob, jak znovu naplno zaujmout Neweyho

  5. Verstappen už Ricciarda jasně předčí, tvrdí Helmut Marko

  6. Toro Rosso je ochotno se obětovat, aby pomohlo Red Bullu s Hondou

Fotogalerie

reklama

Zprávy odjinud