Защитная экипировка пилотов «Формулы-1»

«Формула-1» (F-1) – высший класс гонок на автомобилях с открытыми колёсами, санкционированный Международной автомобильной федерацией FIA.

Чемпионат мира проводится каждый год и состоит из отдельных этапов (имеющих статус Гран-при). В конце года выявляется победитель чемпионата. В F-1 соревнуются как отдельные пилоты, так и команды.

В F-1 постоянно рождаются оригинальные технические решения, что ведёт к прогрессу как гоночных болидов, так и дорожных автомобилей.

F-1 является сложным и очень опасным техническим видом спорта, поэтому здесь пристальное внимание уделяется безопасности пилотов.

Основные риски «Формулы 1»

Правила безопасности определяет FIA (Международная автомобильная федерация). Федерация разрабатывает и регламент тестов.

Это серьезная и методичная работа, где оцениваются все возможные риски и их взаимное влияние, принимается во внимание накопленный опыт предыдущих поколений, используются современные прогностические возможности и системы анализа и вырабатываются требования к защитным мероприятиям.

Рассмотрим наиболее значимые угрозы.

Перегрузки в «Формуле-1» одни из самых высоких в технических видах спорта.

В некоторых поворотах пилоты испытывают до 4–5g. Не все люди способны выдержать даже прямые перегрузки в 4g, не говоря о боковых, которые воспринимаются значительно сложнее.

Перегрузки на торможении, достигающие 5g, иногда приводят к отслоению сетчатки глаз – профессиональному заболеванию гонщиков F-1. Кроме них такие же перегрузки (на торможении) испытывают лишь пилоты палубной авиации при посадке.

Учитывается и то, что перегрузки воздействуют и при развитии аварийных ситуаций.

Опыт аварий предыдущих сезонов детально рассматривается, анализируется, методично прорабатывается для минимизации урона здоровью пилотов.

Удар, механическое воздействие, опасность поражения обломками и осколками – дополнительные факторы, требующие целого перечня мер противодействия со стороны инженеров и технологов.

Пожар. Пожароопасные ситуации могут возникнуть при заправке автомобиля на пит-стопах (технических остановках машины во время гонки для выполнения заправки топливом, смены шин), и это особенно опасно из-за скопления автомехаников вокруг автомобиля в этот момент.

Пожар болида «Бенеттон» соревнований 1994 года. Механик, выходящий из огня в паддоке. Гран-при Германии, Хоккенхаймринг.

Еще один опасный сценарий – пожар вследствие аварии. В этом случае необходимо максимально быстро эвакуировать пилота из машины.

Резкая смена освещенности – казалось бы, малозначительный фактор, но в гонках, например, в условиях города (есть и такие) при выезде из тоннеля на ярко освещенный солнцем участок может произойти дезориентация, особенно на экстремально высоких скоростях.

Загрязнение защитного визора шлема – проблема из того же разряда.

Так как всегда воздействует повышенный нагрев от двигателя, существует опасность обезвоживания пилота.

В этом обзоре мы рассматриваем лишь основные элементы экипировки. Но стоит учитывать, что на безопасность работает и влияет огромное количество связанных факторов: прочность кокпита и его отделка, дуги безопасности, характеристики рулевого колеса и подголовника ложемента (кресла пилота особой формы), настройки подвески и характеристики шин, прочность страховочных тросов, не позволяющих колесам ударить пилота по голове в ситуации катастрофического разрушения болида, и еще много чего.

Экипировка пилота «Формулы 1»

Обеспечивать комфорт пилотам болидов в течение всей двухчасовой гонки, а также максимально обезопасить их в случае возникновения аварийных ситуаций, помимо технических характеристик самих гоночных болидов, призвана экипировка спортсменов.

Схема обмундирования пилота «Формулы 1».

Комбинезон

Яркие комбинезоны изготавливаются из материала Nomex, обладающего уникальными огнестойкими и прочностными характеристиками.

На один сезон пилоту по регламенту требуется порядка 20 таких комбинезонов. При малейшем повреждении, надрезе, надрыве, зацепке, локальном возгорании комбинезон подлежит замене.

Комбинезон пилота «Формулы-1» должен выдерживать температуру порядка 800°С в течение 12 секунд. Он рассчитан на то, чтобы за 30 секунд пилот мог покинуть зону огня, не получив никаких повреждений.

Комбинезон создается по точным индивидуальным меркам, посадка подгоняется до состояния «второй кожи».

Шлем

Шлем – это практически единственная защита для головы пилота. Также он служит отличительным признаком данного пилота, помогающим публике и комментаторам узнать его во время гонки.

Шлем также играет существенную аэродинамическую роль. Область шлема – одна из наиболее турбулентных зон в болиде F-1, и поэтому одной из задач для производителей шлемов, таких как Schuberth и Bell, становится уменьшение этого нежелательного побочного эффекта (компания Schuberth – хорошо известный производитель в сфере охраны труда, выпускающий высококачественные шлемы для металлургов и пожарных).

Проектировщики шлемов не должны забывать также о вентиляционных отверстиях для дыхания, обеспечении доступа воды для питья во время гонки и многом другом. Помимо прочего, говоря об особенностях шлема, нужно самое серьезное внимание уделять и комфорту пилота. Голова пилота находится в непосредственной близости от двигателя, поэтому шлем должен защитить от сильного шума во время гонки и обеспечить возможность максимальной концентрации пилота. Для каждого пилота шлем делается индивидуально, под заказ.

В то время как мотоциклетный сконструирован из трех слоев – набивки, внутренней и внешней оболочки – шлем гонщика F-1 состоит из 17 слоев.

Использование углеволокна делает защитный шлем экстремально легким. Его вес не превышает 1,25 кг, но при этом он может выдерживать большие нагрузки. Преимущества легкого шлема очевидны: он снижает нагрузку на шейные мышцы, особенно на участках трассы, где высоки перегрузки. При изготовлении каркаса шлема склеивают несколько слоев углеродного волокна, после чего заготовку помещают в автоклав, где отдельные части спекаются под воздействием высокого давления и температуры.

Ответственные элементы, на которые приходится наибольшая нагрузка – нижняя часть шлема и контур забрала – укрепляются алюминиевыми и титановыми вставками. Внутренняя обивка состоит из двух слоев огнестойкого материала Nomex.

Система вентиляции сконструирована таким образом, чтобы обеспечивались постоянная вентиляция и снабжение воздухом для дыхания. Фильтры очищают воздух от моторного масла, сажи, пыли.

Благодаря проектно-конструкторским решениям уровень шума в шлеме удалось понизить до 100 дБ, что существенно облегчает общение пилотов со своими инженерами.

Даже в самых сложный ситуациях гонщику необходим хороший обзор, который возможен благодаря забралу толщиной всего в 3 мм.

Забрало изготавливается из огнеупорного поликарбоната и обеспечивает комфорт для глаз.

Тонировка меняется за миллисекунды, как в очках для солнца. Например, при входе в тоннель на трассе в Монако забрало проясняется, потом снова темнеет за секунду до выхода из тоннеля. Благодаря этому гонщик не рискует быть ослепленным дневным светом.

Специальные сменные пленки позволяют поддерживать визор прозрачным.

Забрало шлема выдерживает бомбардировку мелкими частицами со скоростью 500 км/ч, при этом частички не проникают глубже, чем на 2 мм, и не могут повредить поверхность забрала.

Белье

Фуфайка с длинным рукавом, кальсоны, носки. Они обеспечивают дополнительную защиту в случае пожара. Изготавливаются из огнестойкого Nomex — материала, который имеет отличную тепловую и химическую защиту.

Перчатки

Перчатки с длинной манжетой покрыты двумя слоями материала Nomex. Внутренний слой выполнен из кожи высокого качества. Накладки особой формы нужны для надежного захвата. Шьются по меркам пилота, влияют на точность манипуляций и, соответственно, на результаты. А счет в F-1 идет на сотые доли секунды!

Обувь

Ботинки пилотов изготавливаются из кожи, а затем так же обтягиваются огнестойким материалом Nomex. Для большей безопасности и защиты от ударов в кокпите такие ботинки имеют протекторы из вспененного полимера и подошву из нескользящей резины.

Надо ли говорить, что при настолько ответственных задачах обувь пилотов изготавливается по индивидуальной мерке?

Ремни безопасности

Гонщики F-1 пристегиваются в кокпите 6-точечными ремнями безопасности, так же, как и пилоты истребителей.

Два плечевых ремня, два поясничных и два на ногах, чтобы предотвратить сползание пилота при фронтальном ударе, дают гонщику полную свободу действий в управлении болидом.

Так как кокпит не обладает большим пространством, и гонщик сидит в нем достаточно плотно, ему необходима помощь со стороны механика для того, чтобы пристегнуть ремни. Если ремни не жмут, значит, они недостаточно сильно затянуты.

Ложемент — кресло гонщика с ремнями безопасности.

Несмотря на это, в экстремальных ситуациях пилот может сам покинуть машину за 5 секунд, отстегнув все ремни, так как их можно расстегнуть одним движением руки. Ремни должны быть достаточно прочными, чтобы защитить гонщика от ударов и внезапных столкновений. Производители ремней безопасности и команды проводят специальные эксперименты, в ходе которых проверяют ремни на прочность и упругость материала.

Застежки и крепления, как правило, изготавливаются из титана.

HANS: особые приспособления, которые не встретить ни в рабочей спецодежде, ни в других видах спорта.

HANS – Head and Neck Support (поддержка головы и шеи). Данная система поддержки головы и шеи была разработана в середине 80-х годов доктором Робертом Хаббардом, профессором прикладной биомеханики в виде рабочего прототипа.

По поручению FIA, автор изобретения в сотрудничестве с Mercedes-Benz, адаптировал систему HANS для полулежачего положения гонщика в болиде F-1. Со временем, после многочисленных тестов и усовершенствований, дизайн устройства одобрили практически все, включая FIA, которая приняла решение об обязательном использовании системы HANS для всех гонщиков «Формулы 1», начиная с сезона 2003 года.

Система поддержки головы и шеи вместе со шлемом гонщика и ремнями безопасности значительно уменьшают нагрузки, воздействующие на голову и шею во время аварии. Это помогает снизить риск травм шеи и головы – самых распространенных при авариях в гонках.

HANS представляет собой своего рода удерживающее ярмо на шее гонщика. Оно состоит из углепластикового коромысла, которое надевается вокруг шеи пилота и опирается на его плечи, проходя под ремнями безопасности.

Позади шеи оно образует ворот, от которого отходят два прочных ремешка из кевлара, крепящихся по бокам шлема с помощью специальных застежек. Ремешки регулируются таким образом, чтобы пилот мог поворачивать голову достаточно свободно. Когда пилот сидит в кокпите, ремни безопасности подогнаны так, чтобы удерживать систему HANS с двух сторон, это не позволяет воротнику сместиться.
При резком торможении во время аварии пилот подвергается воздействию силы, в 80 раз превосходящей силу тяжести. Голова совершает настолько резкий клевок вперед, что это способно сломать шею пилоту.

В такой ситуации вес головы пилота и шлема может за считанные мгновения возрасти с 7 кг до 560 кг! Система HANS обеспечивает амортизацию этого колоссального напряжения, а также защищает лицо, нос и зубы пилота от ударов о руль и переднюю часть кокпита. При фронтальном ударе туловище гонщика и его голова по инерции устремляются вперед до тех пор, пока это позволяют ремни безопасности. Так как система HANS плотно прижата плечевыми ремнями к плечам гонщика, избыточное движение шлема вперед предотвращается ремешками, пропущенными через ворот устройства. Демпфирующая прокладка внутри шлема надежно фиксирует в нем голову и передает нагрузку отрицательного ускорения туловищу, а через него на плечевые ремни безопасности, таким образом, почти полностью снимая воздействие нагрузки на шею.

Стоит отметить, что стоимость устройства HANS составляет около 2000 долларов. В зависимости от модели оно может быть использовано в любом классе гонок.

Это один из показательных примеров того, как рожденные в недрах F-1 технологии проникают и в другие сферы.

Расцветка костюмов

«Королевские гонки» – не только спорт, но еще и бизнес. Права на трансляцию покупают крупнейшие медийные каналы мира, поэтому и гоночный автомобиль, и ограждения трассы, и специальные места для разворачивания работы команд становятся выгодными рекламными площадями.

При этом одну из самых высоких расценок имеет реклама на шлеме и комбинезоне пилота. Некоторое время назад в сети промелькнула такая схема:

Интересный факт: в нулевые годы нашивки на костюме добавляли ему до трети веса.

Все нашивки на комбинезоне пилота также выполнены из материала Nomex и пристрочены огнестойкой нитью. Мелочей нет, внимание уделяется каждой детали и технологической операции.

Обслуживающий персонал, работающий с болидом во время гонки

У F-1 очень большая аудитория и очень большое сообщество участников.

Инженеры, программисты, механики, комиссары гонки, телеоператоры, пилоты вертолетов, доставляющие операторов к центру событий, водители тракторов и специализированных погрузчиков, терпеливо ожидающие момента помочь восстановить движение в случае аварий, волонтеры на трибунах, пожарная команда, грузчики и перевозчики, врачи, пресс-атташе, девушки, сопровождающие победителей к финишу – у всех свои роли, четко расписанные и определенные.

Иногда средства защиты необходимы обслуживающему персоналу в минуты триумфа. На снимке брызги шампанского — традиционная часть церемонии награждения победителей.

Технический вид спорта, бизнес, слаженное шоу

F-1 оказывает влияние на многие сферы: аэрокосмические технологии, апробированные в состязаниях, нередко находят применение в массовом производстве автомобилей, пассажирских самолетов и даже железнодорожного транспорта.

«Формула-1» уникальна и тем, что организаторам постоянно приходится сохранять баланс между современными технологиями, способными управлять болидом без пилота, и зрелищностью соревнований, которая исчезнет без участия в них человека. Чтобы не потерять публику, в регламент «королевских гонок» периодически вносятся серьезные изменения, меняющие правила игры, для того чтобы сделать шоу еще более увлекательным и непредсказуемым. Единственное, что остается строго обязательным и неукоснительным к исполнению, – правила безопасности.