Чистокровные скаковые лошади могут победить в скачках с опережением на секунды, но «гарцующим скакунам» команды Scuderia Ferrari, что в переводе с итальянского означает «конюшня Феррари», приходится бороться за доли секунд и выкладываться в полную силу, особенно в последнее время. Технический регламент автогонок Формула-1 существенно изменился перед сезоном 2014 г., и теперь в определении победителя преимущество в доли секунд становится решающим.

Значительные изменения, принятые в 2014 г., послужили стимулом для модернизации и создания нового поколения испытательных стендов для двигателей в г. Маранелло в Италии. Прежде не все испытательные стенды были оборудованы специальными системами для непрерывного мониторинга вибрации трансмиссий. К тому же они не были интегрированы на единой программной платформе. Телемет­рическая система Ferrari была способна отслеживать только данные относительно низких частот, и последующая обработка данных в реальном времени была ограничена.

«Приходилось постоянно ходить от одного испытательного стенда к другому, чтобы следить за тем, что происходит, – объясняет Марио Кулуридис, руководитель направления разработки механических и гидравлических систем подразделения испытания двигателей Ferrari. – Отслеживать данные по высоким частотам в реальном времени было невозможно. На поиск и устранение неисправностей уходило слишком много времени, и мы не могли прогнозировать срок службы тех или иных деталей, оценивая тренды по результатам измерений».

В 2011 г. эти недостатки, и особенно отсутствие интеграции, побудили Кулуридиса и его команду заняться поиском альтернативных сис­тем мониторинга. SKF принимала участие в обсуждении, поскольку компании сотрудничают с 1947 г., и это самое долговременное техническое партнёрство в истории Формулы-1.

Scuderia Ferrari рассматривала как собственные разработки, так и решения, представленные на рынке. В итоге было решено, что система SKF IMx, включая программное обеспечение SKF @ptitude Observer, представляет собой отличную отправную точку. Система SKF IMx в режиме реального времени обеспечивает мониторинг состояния оборудования, защиту оборудования и планирование профилактического техобслуживания – всё то, что так необходимо инженерам в Маранелло.

Тем не менее, систему нужно было настроить с учётом определённых требований команды. «Тот факт, что SKF является партнёром и официальным спонсором, сам по себе был гарантией технической поддержки при настройке системы», – рассказывает Кулуридис.

Замысел команды Ferrari состоял в том, чтобы получить интегрированную беспроводную систему для мониторинга отдельных комплектующих во время испытаний двигателя на вибрацию при высоких частотах. Внедрение SKF IMx-T для достижения этой цели шло полным ходом, когда в 2014 г. было объявлено об изменениях в техническом регламенте Формулы-1. Это послужило дополнительным стимулом для обновления и интегрирования испытательных стендов.

Стандартная платформа SKF IMx была изначально предназначена для ветроэнергетических установок. При её разработке не предполагалась обработка такого количества данных, такое число каналов и такие объёмы расчётов со скоростью, необходимой команде Ferrari. Требовалось разработать новую технологию, которая объединила бы оборудование и программное обеспечение. При этом предполагалось, что «виртуальная» технология не будет автономной, но должна быть дополнением к платформе IMx-T, полностью интегрированной с программным обеспечением SKF @ptitude Observer.

Сегодня установленная платформа обрабатывает до 100 000 показаний в секунду. Она способна проводить сложный анализ и посылать полученные результаты в телеметрическую систему, что позволяет инженерам по разработке продукции проверять в реальном времени состояние испытываемых двигателей. Из-за большого объёма данных скорость расчётов и передачи информации имеет крайне важное значение. Программное обеспечение SKF @ptitude Observer позволяет также обобщать данные наблюдений от 10 до 20 раз в секунду, получая результаты в структурированном виде. По словам Кулуридиса, это полностью соответствует основной цели работы команды «на результат, а не ради данных».

Платформа используется на испытательных стендах для двигателей Scuderia Ferrari с 2013 г., и, как утверждают инженеры-испытатели, её преимущества очевидны. Интеграция означает, что инженер может в реальном времени отслеживать по беспроводному соединению, что происходит на каждом испытательном стенде. Благодаря разработке специальной процедуры анализа и диагностики платформа способна определять и решать потенциальные проблемы до того, как они приведут к дорогостоящим отказам. Время простоев сократилось.

Так как неполадки могут привести к выходу из строя деталей трансмиссии или, что ещё хуже, испытываемого двигателя, прогнозирование возможных проблем повышает эффективность работы. «Мы можем вмешаться до того, как произойдёт серьёзная поломка, – говорит Кулуридис. – Нам только нужно заменить неисправную деталь, и можно сразу же двигаться дальше, а это сокращает простои и убытки. В результате эффективность нашей работы возросла во много раз».

@ptitude является зарегистрированной торговой маркой SKF Group

Изменение технического регламента Формулы-1 в сезоне 2014 г.
В 2014 г. были введены крупнейшие изменения правил за всю историю Формулы-1. Они затрагивают регламент чемпионата, конструкцию и технический регламент. Последний включает в себя замену двигателя без наддува V8 объёмом 2,4 л (использовавшегося с 2006 г.) на двигатель V6 с турбонагнетателем объёмом 1,6 л.

Двигатель теперь называется силовым агрегатом. Каждая команда имеет право использовать за сезон только пять двигателей, при этом ресурс двигателя составляет 4000 км. Гонщики ограничены в использовании топлива – 100 кг (около 130 л) на гонку, – а расход ­топлива ограничен 100 л/ч при работе двигателя более 12 000 об/мин. Для сравнения, в 2013 г. команды использовали около 150 кг топлива за гонку без ограничений по общему объёму и расходу топлива.

Такие ограничения компенсируются технологией рекуперации энергии (ERS).

Эта технология не нова. На протяжении многих лет система рекуперации кинетической энергии (KERS) аккумулировала энергию, высвобождаемую задним мостом при торможении. Энергия накапливается в аккумуляторе и может быть использована снова при ускорении, обеспечивая 120 кВт в течение 30 с на круг. Это более чем двукратный прирост по сравнению с показателями до 2014 г.: 60 кВт на протяжении до 6,7 с на круг.

Нововведением 2014 г. стало и добавление к турбонагнетателю второго электродвигателя: он использует энергию, которая в противном случае рассеивается как отводимое тепло. Количество этой энергии не ограничено, она может накапливаться в аккумуляторе или использоваться для ускорения.

«Виртуальное» решение SKF
Название «виртуальное» является не совсем точным, так как решение имеет не только программное обеспечение, но и аппаратную часть. Команде Ferrari понадобилось дополнительное оборудование, которое могло быть интегрировано в использующуюся платформу, но контролировалось бы тем же программным обеспечением.

«Виртуальным» его делает то, что оператору не нужно загружать дополнительное программное обеспечение или контролировать дополнительное оборудование для проведения измерений и отображения результатов. Именно этой сложности хотели избежать инженеры испытательной группы.

Стандартная платформа SKF IMx оснащена 16 датчиками, а алгоритмы основаны на полугодичном или годичном рабочем цикле. Команде Scuderia Ferrari требовалась расширяемая система с обновлением, производимым системой 2–4 раза в месяц, с возможностью установки до 30 дополнительных датчиков и со способностью выполнять регулярные расчёты с очень коротким циклом обработки.

Такая информация позволяет специалистам команды Ferrari вмешиваться в процесс в случае появления потенциальной проблемы и заменять детали для предотвращения повреждений.