Jak funguje DAS (řízení Mercedesu se dvěma stupni volnosti)

Systém DAS stále budí pozornost, i když ho trochu odsunula aféra s loňským motorem Ferrari.
Jak funguje DAS (řízení Mercedesu se dvěma stupni volnosti)

Mercedes ráno druhý den předsezónních testů strhl veškerou pozornost jen na sebe, když záběr z palubní kamery zachytil Lewise Hamiltona, jak po vjezdu na rovinku táhne volant k sobě a na konci rovinky ho zase zatlačuje zpět do původní polohy. Trik umožňující změnu sbíhavosti předních kol během jízdy byl odhalen.

Co je sbíhavost?

Na úvod začněme ujasněním pojmu sbíhavost. Sbíhavost kol je úhel, který při pohledu shora svírá střední rovina kola s podélnou rovinou vozu, když volant je rovně.

Pokud je přední část kola přikloněná směrem ke středu vozu, kolo je sbíhavé a naopak, pokud je odkloněná od středu směrem do boku, kolo je rozbíhavé.

Klepněte pro větší obrázek

Sbíhavost má významný vliv na jízdní vlastnosti. Pokud jsou kola na přední nápravě rozbíhavé, pomáhají zvýšit stabilitu a přilnavost v prvotní fázi vjezdu do zatáčky, avšak přílišná rozbíhavost způsobí, že pneumatika se dře – tedy místo toho, aby se volně odvalovala, je po povrchu trati spíše tažena.

Monoposty formule 1 mají přední kola zpravidla rozbíhavé. Tento parametr umí mechanici snadno upravit prostřednictvím výměny vymezovacích podložek, nebo nastavením napínačů na spojovacích tyčích řízení.

DAS je legální, říká Bauer. Mercedes ho vyvíjel dlouho

DAS je legální, říká Bauer. Mercedes ho vyvíjel dlouho

Jak to funguje?

Systém řízení monopostu formule 1 je v principu podobný řízení běžných silničních vozidel. Skládá se z ozubené tyče, která připomíná hřeben a pastorku, jehož ozubení do ozubení této tyče zapadá. Otočný pohyb volantu se přes sloupek řízení přenáší na pastorek a jeho otáčením se ozubená tyč přesouvá ve vodorovném směru buď doleva, nebo doprava a přes spojovací tyče přenáší tento pohyb na kola. Říkáme tomu hřebenové řízení. Na obrázku níže vidíme jednoduché schéma takového řízení.

Klepněte pro větší obrázek

Jelikož převodovka řízení je ukrytá hluboko v útrobách přední části monokoku, přesnou implementaci systému Mercedesu s názvem DAS (zkr. dual-axis steering) zatím neznáme, ale jedním z možných provedení (a podle našeho názoru nejpravděpodobnějším) je využití ozubených soukolí a rozdělení hřebenové tyče na dvě samostatné části tak, jak je vidět na obrázku níže.

Klepněte pro větší obrázek

Ozubená tyč se rozdělí na dvě části a stejně se rozdělí i ozubené kolo pastorku (k němu se ještě vrátíme, protože je klíčový pro pochopení fungování tohoto systému).

Díky tomu je možné ozubení pastorku otáčet stejným i navzájem opačným směrem. Tím pádem se mohou posouvat obě části hřebenové tyče spolu stejným směrem, což je normální chování řízení vozu při otáčení volantem, ale také se mohou navzájem vzdalovat, resp. přibližovat, čímž mohou zvětšovat, resp. zmenšovat vzdálenost mezi předními částmi předních kol tak, jak jsme to měli možnost vidět ve videu na začátku článku.

Klepněte pro větší obrázek

Ozubené kolo pastorku má kromě vnějšího ozubení i vnitřní šikmé ozubení (viz obrázek výše). Do tohoto vnitřního ozubení zapadá část pastorku, která je přímo připevněna k sloupku řízení. Na obrázku má šedou barvu a toto je právě ta část, která má dva stupně volnosti – je možné jí otáčet a lze ji posouvat v podélném směru.

Díky tomu, že pastorek je rozdělen na dvě části s navzájem opačným šikmým ozubením, při posuvném pohybu se vnější ozubení pastorku otáčejí navzájem opačným směrem a navzájem opačným směrem se pak pohybují i ​​hřebenové tyče.

Jak již bylo zmíněno, v normálním stavu, kdy je volant zasunutý v obvyklé pozici, jsou hřebenové tyče od sebe vzdáleny a přední kola jsou rozbíhavá.

Potáhnutím volantu směrem k tělu jezdec způsobí, že hřebenové tyče se k sobě přiblíží. Zvýší se úhel sbíhavosti, čímž se kola vyrovnají nebo se stanou sbíhavými.

Ale dost bylo řečí – lepší jednou vidět než tisíckrát slyšet. Připravili jsme pro vás animaci, která velmi názorně ukáže, jak to celé vlastně funguje.

Na co je to dobré?

Motivaci k zavedení tohoto řešení je třeba hledat v problémech, s nimiž se Mercedes v minulosti potýkal.

První, co v souvislosti se změnou sbíhavosti kol na rovinkách asi každého napadne, je, že se tím sníží tření pneumatik a zvýší maximální rychlost vozu. Aerodynamik by jistě řekl, že to bude mít určitý vliv i na aerodynamiku vozu. Změna natočení kol samozřejmě ovlivní proudění vzduchu a případné malé zvednutí přední světlé výšky může snížit i aerodynamický odpor a ještě více přispět k vyšší maximálce.

Mercedes vloni často ztrácel právě na rovinkách, takže každý kilometr za hodinu k dobru by byl velmi vítán.

Účinek DAS ke zvýšení maximální rychlosti však pravděpodobně nebude hlavním přínosem systému. Svatým grálem výkonnosti ve F1, a vlastně v každém okruhovém závodění, je ovládnutí pneumatik a správné zacházení s nimi. Ty jsou totiž jediným pojítkem vozu s tratí.

Hlavní výhodu DAS vidíme v odstranění potřeby hledat kompromisní nastavení sbíhavosti předních kol. Zatímco pro průjezdy zatáčkami byste ideálně chtěli mít co největší rozbíhavost, na rovinkách byste pneumatiky při takovémto nastavení velmi rychle poškodili. Tam naopak chcete nulovou sbíhavost, aby nižší tření odlehčilo vnitřní ramena běhounů kol, která by se jinak přehřívala a rychleji opotřebovala.

S DAS můžete mít to nejlepší z obou světů a ještě k tomu máte mocný nástroj, jehož prostřednictvím můžete upravovat intenzitu a rozložení tepla v pneumatice kdykoliv během závodu.

Je to legální?

Technický ředitel Mercedesu James Allison tvrdí, že řešení během jeho vývoje konzultovali s FIA a je plně v souladu s pravidly, ale přece jen se , podívejme, co na to říkají relevantní články technických pravidel.

Pohled do technických pravidel

10.4 Řízení
10.4.1 Systém, který umožňuje přeorientování více než dvou kol, je zakázán.
10.4.2 Posilovač řízení nesmí být elektronicky řízený ani elektronicky poháněný. Žádný takový systém nesmí mít jinou funkci, než snížení fyzického úsilí potřebného na zatáčení vozu.
10.4.3 Žádná část volantu, sloupku řízení, ani žádná část k nim připevněná nesmí být k jezdci blíže, než rovina tvořená celým zadním okrajem volantu. Všechny součásti upevněné k volantu musí být uloženy tak, aby minimalizovaly riziko poranění jezdcovy hlavy při kontaktu s jakoukoliv částí sestavy volantu.
10.4.4 Volant, sloupek řízení a převodovka řízení musí projít nárazovým testem podle článku 16.5.

Jak vidíme, pravidla definující systém řízení, jsou velmi jednoduché a nenajdeme v nich nic, s čím by mohl být systém DAS v rozporu. Diskutovalo se sice také o tom, zda se na něj může vztahovat zákaz nastavování systému zavěšení, když je vův v pohybu, ale pravdou je, že nemůže, jinak by bylo nelegální i zatáčení kol.

Pochopitelně, poslední slovo v otázce legálnosti systému DAS budou mít až sportovní komisaři během prvního víkendu v Melbourne. Zkušenosti z minulosti však říkají, že komisaři se v těchto technických záležitostech  přiklánějí k názoru FIA.

Už dnes je však jisté, že DAS bude po skončení sezóny 2020 zakázán. Pravidla pro rok 2021 budou vyžadovat, aby vzájemná vzdálenost vnitřních montážních bodů spojovacích tyčí řízení byla pevná, takže nebude povoleno žádné zužování, resp. rozšiřování hřebenové tyče a navíc jejich pozice bude muset být jednoznačně definována monotónní funkcí rotační polohy volantu, což jednoduše znamená zákaz hýbání s volantem v podélném směru.

Foto: Autor, Getty Images

Další článek: Myjeme si ruce s Romainem Grosjeanem

15:59 | Haas přestaví své jezdce pro rok 2021 před koncem sezóny. Podle Steinera maximálně za 2 týdny.
14:51 | Kvalifikace F2: Pole position (za které jsou v F2 body) získal Callum Illot. Schumacher 10., Cunoda 22., Lundgaard 9., Shwartzman 14.
14:09 | Binotto potvrdil, že Sainze nejspíše v lednu posadí do dva roky starého vozu. Racing Point podobný test s Vettelem nechystá. Szafnauer uvedl, že nemají možnost jezdit s dva roky starým vozem.
13:52 | Zatím stále oficiálně nevíme, kdy a kde proběhnou předsezónní testy. Vypadá to ale na na Bahrajn a to 5. až 7. března 2021.

GP Bahrajnu 2020

Pátek 27. listopadu 2020
1. trénink Hamilton (1:29.033)
2. trénink Hamilton (1:28.971)
Sobota 28. listopadu 2020
3. trénink 12.00–13.00
Kvalifikace 15.00–16.00
Neděle 29. listopadu 2020
Závod 15.10