Pico de pato vs morro de tiburón Opciones

[XPG]

Hola, como veo que sois varios los futuros ingenieros de la F1 voy a aprovechar para hacer algunas preguntas.
¿Qué ventajas tiene el actual diseño de los morros de los F1 comparado con los diseños de los 80 y 90 cuando el morro estaba a ras de suelo como el Ferrari pico de pato del 90?
Es que no me hago ni la más remota idea. Supongo que tendrá menor resistencia aerodinámica, pero lo único que me da la impresión es que hace "levantar" el coche en vez de aplastarlo contra el suelo.

En otro tópic comentabáis que el fondo plano de un F1 producía cierta downforce. ¿Cómo es esto posible?, y el efecto suelo ¿cómo se logra?

Por cierto, ¿quiénes fueron los pioneros en el morro de tiburón? ¿Fue Benetton sobre el 91-92?

Pobre nrg, no le damos respiro...

[nrg]

Hola XPG !!
A ver te cuento lo que yo se:

1) ahora llevan el morro levantao para que pase la mayor cantidad de aire por debajo del coche ¿para que? pues como dices el fondo plano produce una "downforce" que no es nada despreciable. La ventaja de conseguir carga aerodinámica con los bajos del coche es que no incrementa la resistencia al avance como lo hacen los alerones. El truco está en colocar el coche lo más bajo posible y siempre un pelín más alto de atrás que de alante. Evidentemente cuanto más aire pase por debajo, más efecto: por eso levantan el morro.

2)Problemas:
- perjudica (como tu dices) la aerodinámica: la resistencia al avance aumenta al levantarse el morro y desviar mucho aire por debajo. ¿adivinas ahora porque el Arrows es tan rápido en recta y tiene tantos problemas en las curvas rápidas? Efectivamente, parte de la culpa es del diseño de su morro: muy bajo. Mejor aerodinámica (+velocidad) pero menos apoyo debido al fondo plano.

3) El principio físico en el que se basa esa sustentación negativa no es ni sencilla ni intuitiva (no es un Venturi como algunos dicen). Yo me he hecho una simulación, si quieres te la mando.
Para que veas lo importante que es la carga que aporta el fondo plano, me salen entorno a 500kg a 200km/h (de un total de 1000kg que debe llevar: incluidos alerones).

Un saludo
Espero haber sido útil.

[nrg]

por cierto, la dirección es:
pcornes@inicia.es

y no me dejeis respirar. Cuanto más se habla, discute, comenta, escucha,...más cosas se aprenden...Y yo quiero aprender

[uri]

Si nrg no responde antes, intentaré responder yo.

La ventaja principal de tener el morro elevado es que permite el paso de aire hacia el fondo del coche.
El hecho que la impresión visual sea que haga que el coche se eleve, es totalmente equívoca. Es cierto que se podría pensar que los alerones crean carga aerodinámica debido a que al estar inclinados, la fuerza del aire al chocar contra el alerón cree un fuerza hacia el suelo (creo que fue Newton el primero que introdujo esta idea). Pero esto no es así, supongo que muchos ya sabreis como funciona un alerón.
Es más, al tener el morro elevado, se puede conseguir algo de carga aerodinámica. Allá donde empieza el fondo plano (normalmente donde están situados los pies del piloto), el aire se encuentra con un obstáculo y se ve frenado, por lo que crea una zona de estancamiento aumentando la presión en esa zona. Si os fijais un poco, en esa zona sobresale una placa, donde empieza el fondo plano que gracias a esta sobrepresión que existe en esa zona, y a que el aire se ve acelerado por debajo (y por tanto reducir su presión) crea un poco de carga aerodinámica.

En cuanto al fondo plano, más que el fondo plano, lo que crea carga aerodinámica es el difusor trasero (supongo que todos mas o menos habeis visto uno).

Si consideras un paquete de aire que se "mueve" por debajo del coche, cuando llega al difusor se encuentra con un aumento de volumen. Como ese volumen se tiene que llenar de aire, y el aire no se crea de la nada, este paquete se verá acelerado antes de entrar en el difusor para así poder llenar todo el volumen. Al verse acelerado, bajará la presión, por lo que ya tenemos carga aerodinámica. El difusor, se encargará luego de devolver el aire a la velocidad "ambiente".

El efecto suelo, no deja de ser este mismo concepto, el hacer pasar aire entre una parte del coche y el suelo para acelerarlo y que su presión disminuya. Aunque esto no es tan sencillo. El aire tiene una cierta velocidad respecto al coche. Para conseguir carga aerodinámica tenemos que acelerarlo para que disminuya su presión, y luego frenarlo para devolverlo a la presión ambiente.

En los años 80, con los Wing cars, este concepto se llevó al extremo. Estos coches estaban diseñados de manera que los pontones laterales tenian forma de ala invertida de manera que se creaba una cantidad de carga aerodinámica bestial. Esto se conseguía gracias a las faldillas laterales, que sellaban el fondo del coche e impedían que pudiese entrar aire a la zona de debajo del coche.

Creo q esto es todo, aunque seguro que hay mucho más.

[nrg]

Jejejejejeje
me he adelantao Uri, colega !!!
pero la tuya es más completa

[NEOKORTEX]

Lo malo para tí, (bueno para los demás) es que aquí aprendemos todos menos tu,...

Lo siento chico, ventajas y desventajas de ser mu listo...

Sigo aprendiendo...

[nrg]

Discrepo NEOKORTEX:
puede que tenga una buena base porque me lo llevo currando mogollón de años...pero siempre se aprende algo nuevo: se comenta algo y le tienes que dar mil vueltas al coco, ese detalle que se te queda atrás, eso que nunca le das la importancia que tiene,...
La competición es demasiado rápida para quedarse parado... siempre se aprende algo!!
Un saludo
Mañana más.

[XPG]

Uri, ¿me estás diciendo que los alerones no crean carga aerodinámica por culpa del viento al chocar con ellos? Joder, pues entonces estoy más verde de lo que pensaba. Explicadme desde el principio como funciona un simple alerón y después quizás comprenda lo del fondo del coche, que tendré que grabar el topic para leerlo en casa detenidamente.

Estuve pensando que la plancha esa que sobresale por debajo como un ¿palmo? haría como un alerón empujando hacia abajo el coche. Es lo único que se me ocurrió. Pero por lo que contáis creo entender que lo que se busca es crear un poco de efecto suelo ¿no? Y para eso cuanto más aire entre por debajo mejor ¿no? Otra cosa es comprender el efecto suelo ahora, pero me parece que antes tendré que entender el funcionamiento de un alerón.


¿Os acordáis del sistema del Benetton ¿'93? de pulsar un botón para levantar el morro del coche en las rectas para reducir la resistencia aerodinámica? A mí me pareció bastante ingenioso. ¿Qué pasó? ¿Se prohibió? ¿Lo usa todo el mundo? ¿No merecía la pena?

Y recordando mis primeros años de ver F1 me acabo de acordar de la escudería ¿Módena era? que diseñó un coche con los pontones laterales triangulares. Sólo recuerdo que eran de los últimos (no se clasificaban) y que lo llevaba Eric Van de Poele. Supongo que esos pontones ofrecían menos resistencia pero ¿por qué no triunfaron?

¿Y los Ferrari ¿93? con las entradas de aira ovaladas? Eran originales, eso sí, el coche igual que Iván Capelli que iba para figura fracasaron.

[nrg]

Hola XPG, amigo!
a ver que te puedo contar

Lo primero es que como soy bastante nuevo en esto de la F1 (desde el '93) no tengo ni idea de los coches de Modena con Eric Van de Poele, eso te lo tendrá q contar otro.

Venga voy! te cuento como funciona un alerón. Un ala no funciona "al chocar el viento (aire) contra ellos". Los alerones aprovechan una propiedad de los fluidos: a mayor velocidad de estos menos presión. O sea qu esi aceleramos un fluido su presión disminuye. Entonces lo que consigue un alerón es hacer que el aire recorra distancias diferentes al pasar por encima y por debajo del perfil: concretamente obligan al aire a realizar mayor recorrido por debajo que por encima. Como el aire es solo uno, y debe entrar y salir del perfil al mismo tiempo por arriba que por abajo, comprenderás que la velocidad del aire por debajo del alerón es mayor (porque en el mismo tiempo tiene que recorrer mayor camino). O sea que en la parte de abajo del perfil tenemos menor presión que en la de arriba: luego el aire intenta "escapar" de la parte de arriba del alerón (alta presión) a la de abajo (baja presión): pero en el medio está el ala (material) y como no puede atravesarla pues la espachurra: es decir la aplasta hacia abajo: y el ala aplasta al coche: ¡ya tenemos carga aerodinámica!

Creeme amigo, que no se como explicarte lo del funcionamiento del fondo aerodinámico de otra manera que no sea como lo explicó Uri. Pero la carga que aporta es enorme (como ya te dije). Pero es un principio físico nada intuitivo, o por lo menos no lo es para mí (un tal Euler se aburría los domingos y dijo: "la leche..voy a encontrar la ecuación que defina la ley de los fluidos compresibles al pasar por un tubo" )

Lo que si está claro es que cuanto más fluido (aire) pase por los alerones y fondo mayor será el efecto aerodinámico.

Espero haber aclarado algo, sino (por favor) vuelve a preguntar
Un saludo desde VIGO

[jesus]

¡¡Peazo ginieros que tenemos aqui!!
El cochecito azul de los pontones triangulares era el Lamborghini del 91,no eran nada del otro mundo,pero me parece recordar que Van De Poele perdio un 4º puesto en Imola casi al final.

[XPG]

Pues me'quedao de piedra... O sea que a mayor velocidad menor presión... Pues tendré que asimilarlo poco a poco. Y dices que el aire que pasa por debajo sale al mismo tiempo del alerón. Pues vale. Entiendo que haya mayor presión encima del alerón pues hay más aire, hasta ahí llego. El resto tendré que imaginármelo.

Pero ¿se llama efecto suelo a esa downforce del fondo plano? ¿es lo que tratan de conseguir?

¿Un Lamborghini? ¿Y por qué se me vinó a la cabeza lo de Módena? Recuerdo que sólo duró un año lo del invento y me parecía que la escudería también...
A ver si encuentro una foto para linkarla. Lo que pasa es que www.forix.com está caído ahora mismo. Pero básicamente los pontones en vez de ser de sección rectangular era triangulares (con un ángulo recto).

Otra cosa que no sé si se inventó en los 90 y que fue los alerones en vez de planos con una ligera ondulación en el medio. Quedaban preciosos en el Williams de no sé que año ¿92? ¿95?.


Un saludo desde Coruña, aunque soy de por ahí cerca de Vigo.


PD: Aquí va un link con parte del reglamento del próximo año. Parece que van a subir los alerones delantero de 5 a 10 mm: http://www.dailyf1.com/es/news/2000/novemb...asTec2001.shtml

Edited by - XPG on 11/9/2000 2:29:54 PM

[lmario]

Intento aportar un granito de arena.

El diseño de un ala es un perfil peculiar. Tan peculiar que se llama "perfil de ala".

¿Qué es esto? Sin gráficos no es muy facil de explicar pero lo intentaré.
Un ala tiene en la parte delantera una altura mayor que en la trasera y una forma "especial".
Esa forma al penetrar en un fluido (el aire es un fluido gaseoso) lo divide en 2.
Como han explicado antes, el fluido tiene que llegar al final del ala a la vez tanto la parte que circule por encima como la que lo haga por debajo.
El perfil de ala es tal que obliga al fluido a recorrer mayor distancia por un lado que por otro y por lo tanto la parte que tenga mayor recorrido tiene que viajar más rapido para llegar a la cita a tiempo.
Esa mayor velocidad implica (no lo tomeis al pie de la letra pero para el caso vale) crear una especie de "vacio".
Puesto que "natura horror vacui" (la naturaleza aborrece el vacío) el ala es "absorvida" hacia ese vacio.

En el caso de un avión podemos concluir que el aire que pasa por encima de las alas lo "chupa" hacia arriba.

En el caso de los alerones de los monoplazas, o de los monoplazas enteros en la epoca de los "wing car" (coches ala). Su diseño es de ala invertida y por lo tanto el vacío lo que hace es "aplastar" al coche contra el suelo.

Exactamente lo mismo hace el "difusor" trasero que llevan los F-1.

Si XPG, el fondo plano, unido al morro alto y a la forma de los pontones crea algo de efecto suelo. Poco debido a ser plano pero algo.
Precisamente por eso es plano, para que el efecto suelo conseguido sea pequeño.

Salu2

lmario

[nrg]

Imario colega, tengo que contradecirte en una cosa:
el fondo plano, a pesar de ser plano aporta una altísima carga aerodinámica: he hecho una simulación y me salen por ejemplo 700kg a 250km/h ¿que me he equivocado mucho? tal vez..pues venga ponle que solo sean 450kg..sigue siendo una pasada.
Un SALUDO a todos
Es un gustazo oiros / leeros

[XPG]

Bien, creo que me voy aclarando. Yo tenía la idea de que el fondo plano lo habían impuesto para evitar en lo posible el efecto suelo, pero, claro no tenía ni idea de la magnitud de esa downforce.

Jesús, claro que era Lamborghini. Estaba pensando en Larrousse cuando me lo dijiste y, claro, a mí me sonaba que sólo habían durado un año. Aunque creo que el nombre oficial era Lambo. Creo que mi confusión con Módena era por la sede de Lamborghini o porque tenía una foto de Stéfano Módena al lado de otra de un Lambo en una antigua carpeta. Lamborghini también aportó motores a Larrousse un par de años después, y según Forix en el GP. que dices al final Van de Poele terminó 9º.

La mejor foto que encontré en Forix no es de frente así que no se ve muy bien:
http://www.forix.com/asp/photos.asp?z=0&am...91/03035_RN.JPG


Gracias por las aclaraciones.


Edited by - XPG on 11/9/00 5:43:42 PM

[nrg]

Solo una cosa más XPG

efectivamente: el fondo plano lo pusieron para reducir la downforce. Y lo consiguieron: hombre yo no recuerdo muy bien los Wingcars (coches ala) pero tengo la imagen de verlos con unos alerones muy pequeños ¿no?... pues con esos alerones pequeños tenían que conseguir cargas de (aprox.) unos ¡2500kg! a esos 250km/h, que por supuesto venian del fondo en forma de ala.
O sea que SI reducen el downforce, pero el fondo sigue aportando una buena cantidad de "kilos" aerodinámicos.

Un saludo

[David Plaza]

Yo no es que sepa mucho del tema pero esto puede que os interese:

http://www.formula1.inode.es/f1/articulos/...ica2000/tec.htm

Gracias a todos por convertir el foro en una familia

[uri]

nrg, el fondo plano en si no es el que crea la carga aerodinámica.

lo que crea la carga aerodinámica es el difusor trasero como ya dije.
por otro lado, el hecho de que la parte delantera esté más baja que la trasera también ayuda.

El hecho de que el fondo sea plano, hace que el aire que pasa por debajo sea, digamoslo así, más tranquilo.

Clases avanzadas sobre el efecto suelo

Hubo una vez, alguien, que probando cosas observó que un alerón, cuanto más cerca esté del suelo, mayor carga aerodinámica produce. Esto es así, porque, al estar más cerca del suelo, el aire tiene menor sección de paso entre el alerón y el suelo, por lo que para mantener el flujo, tiene que pasar a mayor velocidad.

Entonces, Colin Chapman (con el Lotus 78) encontró la manera de llevar este efecto al límite.
Lo que hizo es darle a los pontones laterales una forma de ala invertida (o lo que es lo mismo, forma de alerón). El aire tenía que pasar entre el pontón y el suelo, acelerándose primero para luego verse frenado hasta la presión atmosférica. Si a esto le añades que el pontón iba totalmente sellado por las faldillas, no había pérdida de presión por ningún lado, por lo que se conseguían cantidades ingentes de carga aerodinámica. Tanta que hasta se llegaron a eliminar los alerones delanteros, pero luego se mantuvieron para equilibrar mejor el coche.

algo más señores?

[parmalat]

Muchas gracias David Plaza

Salu2

[nrg]

Hola amigos !

lo primero GRACIAS David Plaza

y lo segundo, Uri, colega, necesito tu ayuda:
por favor aplica la Ley de Euler para medios compresibles para un fondo plano con difusor a muy poca distancia del suelo (ponle 3cm delante y 4cm detrás) y calcula la depresión que sufre el aire al pasar por el:
a mi me salen depresiones muy pequeñas (ciertamente), del orden de -O.01 bar (o sea presiones de 0.99) pero la downforce total (la superficie es grande) me sale de unos 500kg a 200km/h.
Quiero decir que a mi las cuentas me salen que el fondo PLANO si aporta carga.
Necesito ayuda colega
Un saludo y gracias por adelantado.

[a dos velas]

a mi eso de morro de tiburon,solo con el nombre tan agresivo ya me mola (perdonad mi ignorancia de F-1)