Устойчивое развитие — с гоночной трассы на автодороги
Когда вы думаете о болиде Формулы-1 мощностью 1000 л. с., на ум приходят слова «скорость» и «состязание». Но теперь к этому списку можно добавить и термин «устойчивое развитие». Фактически гибридный двигатель болида Формулы-1 уже является самым эффективным в мире. Он обеспечивает большую мощность при меньшем количестве используемого топлива и, следовательно, меньшем объеме выделяемого CO2, чем двигатель любого другого автомобиля. Многие компоненты гоночных автомобилей, снижающие уровень выбросов, могут быть с успехом использованы, а некоторые уже используются, в дорожных автомобилях.
Знаете ли вы, что перегрузки, которые испытывает гонщик Формулы-1 при прохождении поворота на гоночной трассе, аналогичны тем, которые испытывает астронавт в космическом шаттле при входе в земную атмосферу? Это лишь один из многих примеров того, как инженеры Формулы-1 сталкиваются с теми же проблемами, что и создатели космических кораблей.
Как и в аэрокосмической отрасли, инновационные технологии, рожденные при создании транспортного средства, которое должно работать в экстремальных условиях — для получения даже доли секунды преимущества в случае Формулы-1, — могут вдохновлять и влиять на другие отрасли и даже принести пользу обществу в целом.
Развитие технологий в Формуле-1 на протяжении всей истории гоночных соревнований влияло как на безопасность дорожного движения, так и на эксплуатационные характеристики легковых автомобилей. Среди инноваций Формулы-1, которые нашли применение в дорожных автомобилях, — гибридные силовые агрегаты, адаптивная подвеска и даже кнопки на рулевом колесе. Но как всё это снизило выбросы углекислого газа вашего автомобиля?
Самый эффективный гибридный двигатель
Фактически используемый в настоящее время двигатель болида Формулы-1 уже является самым эффективным в мире, обеспечивая большую мощность при меньшем количестве используемого топлива и, следовательно, меньшем объеме выделяемого CO2, чем двигатель любого другого автомобиля. А для Скудерии Феррари, самой успешной гоночной команды в истории Формулы-1, перенос природосберегающих технологий с гоночной трассы на общественные дороги длится уже много лет.
Устойчивое развитие стало еще одним параметром, еще одной целью
Марко Чивинелли, главный конструктор отдела разработки и эксплуатации шасси в Скудерии Феррари.
«Под влиянием накала конкуренции мы разрабатываем все больше устойчивых технологий, которые могут найти конкретное применение в дорожных автомобилях», — объясняет Лоран Мекис, гоночный директор Скудерии Феррари. «Электромобильность — это хороший пример данной тенденции. Мы начали внедрять гибридные двигатели в Формуле-1 еще в 2009 году, — продолжает он. — Вскоре после этого «Феррари» внедрила эту технологию в свои дорожные автомобили, первым из которых стал La Ferrari. Теперь у нас имеется четыре гибридных автомобиля, и, конечно, линейка будет расширяться. Мы чувствуем ответственность и хотим способствовать изменениям реальными действиями».
«Мы рассказали о нашей цели по достижению углеродной нейтральности к 2030 году и перешли к действиям. Мы уже осуществили ряд ключевых мероприятий и намерены решать научно обоснованные задачи в соответствии со стратегией „1,5 градуса“», — говорит Мекис, имея в виду положение Парижского соглашения о сокращении выбросов парниковых газов для ограничения развития глобального потепления.
Изменяя мышление инженеров и конструкторов
Он называет Формулу-1 «лабораторией инноваций», так как ряд технических решений, разработанных для гоночных болидов, имеет большой потенциал при использовании в обычных дорожных автомобилях.
«Производительность и надежность остаются двумя ключевыми целями, — говорит Марко Чивинелли, главный конструктор отдела разработки и эксплуатации шасси в Скудерии Феррари. — Речь идет об изменении мышления инженеров и конструкторов, поскольку устойчивое развитие стало еще одним параметром, еще одной целью. Путь к достижению этой цели — разработка компонентов, более легких и эффективных по сравнению с существующими решениями».
Снижение массы гоночного автомобиля в рамках строгих правил Формулы-1 (в 2023 году масса гоночного автомобиля не должна быть меньше 789 килограммов) может привести к увеличению производительности при снижении расхода топлива.
«Феррари» и SKF — партнеры с рождения
SKF является техническим партнером Скудерии Феррари с момента ее основания. Около 300 полностью изготовленных на заказ подшипников SKF устанавливаются в гоночные автомобили мощностью 1000 л. с., способные развивать максимальную скорость около 370 километров в час. Подшипники SKF используются в коробке передач, подвеске, силовом агрегате и колесах.
SKF тесно сотрудничает со Скудерией Феррари для создания новых решений, самых легких и эффективных в истории. «Одна из возможностей заключается в разработке компонентов, снижающих трение, — говорит Андреа Рифичи, менеджер по работе с ключевыми клиентами гоночного подразделения SKF. — Например, мы предлагаем гибридные подшипники, то есть подшипники с керамическими шариками или керамическими роликами, а теперь мы разработали еще и керамические иглы».
Уникальность SKF заключается в использовании керамических игл вместо стальных в коробке передач гоночного автомобиля. По данным тестов, проведенных на испытательном стенде Скудерии Феррари, керамические иглы могут увеличить мощность двигателя и одновременно снизить трение почти на 70 процентов. Использование керамики и композитов, водно-эмульсионных смазочных материалов и оптимизация внутренней геометрии подшипников — это инновации SKF, направленные на повышение эффективности.
Гибридные керамические подшипники в электромобилях
Автомобильная промышленность в целом переживает значительные перемены, вызванные осознанием необходимости защиты окружающей среды, а также ужесточением законодательства о выбросах. Автопроизводители по всему миру делают все возможное, чтобы снизить массу автомобиля и уменьшить выбросы. Многое может быть достигнуто на уровне компонентов. Гибридные керамические подшипники уже используются в нескольких моделях электромобилей, а с учетом того, что в 2025 году, согласно прогнозам, 23 % новых легковых автомобилей, проданных во всем мире, будут оснащены гибридной силовой установкой (в 2021 году их доля составила чуть менее 10 %), существует большой потенциал для снижения выбросов углекислого газа.
«Усилия Скудерии Феррари по сокращению выбросов подразумевают решение серьезных задач, и мы не можем справиться с ними в одиночку, — говорит Мекис. — Работа с партнерами, разделяющими наши ценности и амбиции в отношении сокращения выбросов углекислого газа, имеет ключевое значение».
Андреа Рифичи: «Для нас это прекрасная возможность испытать самые инновационные решения и перенять опыт в этой области. Мы передаем эти знания в другие отрасли, где продолжаем их развивать. Некоторые подшипники, которые мы устанавливаем в болиды [Формулы-1], используются даже в самолетах. Мы считаем, что наше участие в Формуле-1 на протяжении многих лет является для нас отличной возможностью ускорить достижение целей устойчивого развития».
ЧЕТЫРЕ ПОДШИПНИКА, КОТОРЫЕ ДЕРЖАТ УДАР
Гоночные автомобили прошли долгий путь от ранних традиционных решений с роликовыми подшипниками в центральной опоре коленчатого вала до современных инновационных моделей, используемых в автогонках класса «Гран-при». Ниже представлены четыре подшипника, которые не подведут вас на гоночной трассе 21-го века.
Подшипники ступицы в сборе (цапфа)
Эти подшипники выполняют те же функции, что и в стандартных автомобилях, но подвергаются более серьезным воздействиям на гоночной трассе. Например, они должны обладать большей предельной нагрузкой при заданных размерах. SKF предлагает широкий спектр специальных конструкций, включая подшипники, способные выдерживать большие нагрузки в повороте. Поскольку эффективность тормозов и шин должна сохраняться даже при высоких боковых нагрузках, требуются более высокая допускаемая нагрузка и угловая жесткость.
Игольчатые подшипники (двигатель)
Эти подшипники оснащены цилиндрическими роликами небольшого диаметра. Несмотря на малое поперечное сечение, они имеют высокую допускаемую нагрузку и поэтому подходят для подшипниковых опор, где радиальное пространство ограничено.
Подшипник качения (подвеска)
Если узел требует высокой точности или будет подвергаться воздействию высоких уровней трения, подшипники скольжения могут быть заменены подшипниками качения. Конструкции на основе однорядных шариковых подшипников имеют несколько вариантов: с уплотнением, с защитной шайбой или открытые, бессепараторные или с разделенными сепаратором телами качения.
Радиально-упорный шариковый подшипник с четырехточечным контактом (трансмиссия)
Радиально-упорные шариковые подшипники с четырехточечным контактом являются разновидностью однорядных радиально-упорных шариковых подшипников. Четыре точки контакта помогают выдерживать радиальные и осевые нагрузки в обоих направлениях.
Внутреннее кольцо радиально-упорного шарикового подшипника с четырехточечным контактом разъемное, что позволяет разместить больше шариков и увеличить допускаемую нагрузку.
Еще одним преимуществом данного типа подшипников является то, что они занимают меньше места, чем двухрядные радиально-упорные шариковые подшипники или пара однорядных радиально-упорных шариковых подшипников.
