Artículo técnico: Antes de ver la luz II

Segunda parte del informe sobre los requerimientos estructurales de un monoplaza de F1

Continuando con las pruebas de seguridad (a nivel estructural) a las que se someten diversas partes de los vehículos, en esta ocación las pruebas dejarán de tener ese carácter "destructivo" para señirse más al concepto de "ensayo de resistencia".
Por Rev
© Red Bull Media House - Presentación de coche Red Bull

Artículo 17: Pruebas de la estructura antivuelco

* Consideraciones generales (17.1):

Caucho de 3mm de espesor puede usarse entre la estructura de rolido y las cargas aplicadas.

Las cargas deben aplicarse durante 10s (segundos) y en un intervalo no mayor a 3 minutos, tal que las deformaciones en la estructura pral. no supere los 25mm y los 50mm en la secundaria (respecto de la línea en que fueron aplicadas las solicitaciones). Al medir verticalmente, los fallos estructurales no deben superar los 100mm.

* Estructura de rolido principal (17.2):

Se aplicará una carga equivalente a 50kN laterales, 60kN longitudinales (hacia atrás) y 90kN verticales a la parte superior de la estructura por medio de un taco liso (y rígido) de 200mm de diámetro, dispuesto perpendicularmente al eje de carga).

Durante el ensayo la estructura antivuelco debe estar montada sobre la célula de supervivencia, y ésta a su vez a una superficie plana por medio de los puntos de anclaje al motor, y lateralmente soportada por cualquiera de las cargas estáticas descritas en el test de cargas estáticas laterales del cockpit (18.2).

* Estructura de rolido secundaria (17.3):

Una carga vertical de 75kN es aplicada a la parte superior de la estructura mediante un pad plano (rígido) dispuesto de modo perpendicular al eje del esfuerzo (el que debe estar alineado con el punto más alto de la estructura en cuestión).

En este caso la estructura es montada sobre la célula de supervivencia, la cual es soportada horizontalmente por una placa plana.


© Sauber F1 Team – Disposición estimativa de las estructuras de rolido o 'antivuelco'.

Artículo 18: Cargas estáticas

* Consideraciones generales (18.1):

Las deflexiones obtenidas en las caras internas de las estructuras no han de superar el 120% de los valores obtenidos en las pruebas de rolido. Siendo todas las cargas aplicadas en menos de 3 minutos y cada una con una duración de 30s. Entre las cargas y estructuras puede disponerse un elemento de caucho de 3mm de espesor.

Los ensayos deben dejar una deformación permanente menor a 1.0mm en las normativas 18.2 y 18.5, y de 0.5mm en la 18.3 y 18.4 tras 1 minuto de ser liberada la carga.

En caso de que el peso de la célula de supervivencia en las pruebas 18.2, 18.3, 18.4 y 18.5 difiera en más de un 5% respecto de lo aplicado para los ensayos de impacto y rolido, deberán realizarse más ejercicios del tipo.

En cualquier caso, las sugeciones de la celda de supervivencia y otras piezas sólo deben servir para mantenerles firmes en su posición, no para incrementar sus propiedades de resistencia a los esfuerzos aplicados.

El caracter de 'constante' del ensayo permite diferenciar este tipo de ensayo de aquellos en los que las solicitaciones son 'instantáneas' (impacto).

* Laterales de la celda de supervivencia (18.2):

     - 1º prueba:

Una carga transversal, horizontal y constante de 25.0kN será aplicada sobre un lado de la celda en el punto más externo, coincidiendo los bordes inferiores del pad de carga (100x300mm) y los de la célula, sin que se presenten fallos en su estructura durante el test.

     - 2º prueba:

Aplicando sobre un lado de la célula, en el punto más externo (a mitad de la altura de la estructura en tal punto), una carga transversal, horizontal y constantede 30.0 kN sin que se presenten fallos en su estructura durante el test, ni tener una deflexión mayor a 15mm.

* Piso de tanque de combustible (18.3):

Una carga vertical ascendente de 12.5kN se dispone sobre el centro del piso del tanque sin que se presenten fallos internos/externos en la celda de supervivencia.

* Piso de carlinga (18.4):

Aplicando por debajo del piso (a 600mm por delante de la parte trasera) de la célula de supervivencia una carga vertical ascendente de 15kN sin presentarse defectos internos/externos.

* Bordes de cabina (18.5):

Posicionando a 250, 150 y 50mm (en distintos ensayos) por delante de la abertura del cockpit se colocan 2 pesas (1 por lado), coincidiendo los bordes de las mismas con los del habitáculo. Aplicando una fuerza transversal, horizontal y constante de 50kN (perpendicular al eje central del auto), sin presentar fallos internas/externas.

* Empuje sobre morro (18.6):

Estando la celda de supervivencia sugetada a una placa plana, la estructura de absorción será solicitada sobre uno de sus lados por una carga horizontal, transversal y constante de 40.0kN. Tal esfuerzo será impartido a 550mm del eje central de las ruedas delanteras, y a mitad de la altura de la estructura.

Tras 30s de exigencia no deben presentarse fallos en la estructura ni entre la unión de la estructura con la celda.


© Sauber F1 Team – Estructura de impacto frontal (saga 'Cutaway')

* Penetración lateral (18.7):

El panel a probar a de ser de 500x500mm, el cual será sometido a una penetración central por parte de un cono rígido con su punta truncada a 2mm/s (+/-1mm/s) hasta que se pasen los 150mm de desplazamiento.

En los primeros 100mm de desplazamiento, la carga ha de exceder los 250kN, siendo el nivel de absorción superior a los 6kJ. No deben existir daños severos antes de concluirse la prueba.

* Empuje a estructura de impacto posterior (18.8):

En este caso se somete a uno de los laterales del conjunto "caja de cambios-estructura de impacto" mediante una solicitante transversal, horizontal y constante de 40kN. El esfuerzo se ubica a 400mm por detrás del eje de las ruedas trasreas, y a mitad de la altura de la estructura.

Tras 30s no deben registrarse fallos en la estructura o en su enlace a la caja de velocidades.


© Sauber F1 Team – Elementos a considerar en los impactos traseros (saga 'Cutaway')

* Empuje sobre estructura de impacto lateral (18.9):

Tal ejercicio debe practicarse sobre la célula de supervivencia que superase con éxito lo estipulado en los artículos 17.2, 17.3, 18.2, 18.3, 18.4 y 18.5.

Las escuderías deben facilitar los cálculos realizados sobre la parte superior e inferior de la estructura lateral de impacto que acrediten que la misma es capaz de no presentar fallos ante las siguientes aplicaciones:

     - Cargas horizontales:

40 y 60kN en simultáneo a la parte superior e inferior respectivamente; con sentido hacia atrás y adelante (respectivamente y por separado). Su centro estará 100mm por dentro de la estructura, sobre la intersección de la vertical y la longitudinal exteriores de la estructura.

     - Cargas verticales:

35 y 27kN aplicados no simultáneamente sobre la parte inferior y superior de la estructura respectivamente. Con sentido ascendente para el inferior, y descendente para el superior; en ambos casos el centro de aplicación será el mismo que para las solicitaciones horizontales.


© Sauber F1 Team – Zona tentativa de aplicación de cargas en artículo 18.9

Enventualmente está permitida la colocación de espaciadores que suplan parte de los paneles que conformen la estructura de impacto de la célula sin que estos incrementen las prestaciones estructurales del conjunto, siempre que se aporten los valores correspondientes a su desempeño estructural. Factiblemente esto se deba al hecho de que no es necesario montar la estructura en si misma, sino sólo aquellas partes que el test requiera evaluar.

Tras 5s no deben presentarse fallos en la estructura o en su unión para con la célula, la cual estará sujeta a una placa lisa durante todo el proceso.

* Compresión sobre estructura de impacto lateral (18.10):

En este caso los equipos deberán presentar documentación que exponga el cumplimiento, por parte de la estructura, de las normas de construcción (artículo 15.5.2.c.i).

Aplicable a toda celda que supere los tests de los artículos 17.2, 17.3, 18.2, 18.3, 18.4 y 18.5. Al igual que en el caso anterior, también se permite la sustitución de elementos y fijación de la celda sin alterar su desempeño.

Aplicando simultáneamente 100 y 150kN respectivamente a la parte superior e inferior, en dirección lateral, estando el centro de carga a 292mm de la intersección de la vertical y la longitudinal exterior de ambas estructuras.

Tras 5s no deben haber fallos en la estructura o en su unión para con la celda,


© Sauber F1 Team – Posiciones tentativas de estructuras de impacto lateral.

Puede que en el transcurso del mismo quedasen dudas, pero si está con tiempo se le anima a indagar y urgar por su cuenta, para exponer puntos de vista  que enriquezca la mirada de toda la comunidad.

Y con esto se da por concluido el informe que se espera sirva para entender algo más lo que conlleva  la puesta en escena (real) de un vehículo:

© Williams Grand Prix Engineering Limited

Buen día y gracias por su tiempo.

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