Achtergrond: De jacht op de perfecte pitstop

gedeeld
reacties
Achtergrond: De jacht op de perfecte pitstop
Door: Casper Bekking
8 aug. 2018 18:24

In de tijd dat je deze zin gelezen hebt, heeft een Formule 1-team al een pitstop achter de rug. Er is al veel geschreven over de choreografie van een snelle bandenwissel, maar veel minder over de automatisering en veiligheid. De systemen die gebruikt worden zijn zo verfijnd dat dat menig lezer zal verbazen.

Het is ongelofelijk knap dat pitstops in minder dan twee seconden worden afgewerkt. Je hoeft niet al te diep de geschiedenisboeken in te duiken om te zien welke razendsnelle en spectaculaire progressie geboekt is sinds het tankverbod in 2010. Voor die tijd, toen er nog getankt werd tijdens een stop, gingen de snelle pitstops in zes tot zeven seconden. Sindsdien is het steeds belangrijker geworden om de banden zo snel mogelijk te wisselen. Maar het was minstens net zo belangrijker om deze taak veilig en goed uit te voeren.

Het tankverbod zorgde ervoor dat de mannen bij de wielen volop in de spotlights kwamen te staan. Er is niet langer meer dan voldoende tijd om een band te wisselen, nu telt elke milliseconde. Sindsdien is de daling ingezet. In 2011 doken de pitstoptijden omlaag tot zo’n vier seconden, in 2012 duurde een stop nog maar drie seconden en in de Grand Prix van Amerika 2013 zette Red Bull Racing een recordpitstop neer in 1,92 seconden. Sindsdien zijn er meerdere teams die tijdens oefeningen een bandenwissel in 1,6 seconden hebben afgewikkeld, terwijl Mercedes claimt in de Chinese GP van 2018 het racerecord te hebben verbroken met een stop van 1,83 seconden. 

Maar hoe hebben de teams dat voor elkaar gekregen? De wetenschappelijke focus op de menselijke prestaties heeft zeker bijgedragen aan de eerdere ‘oefening baart kunst’-instelling, maar ook technologie en ontwerp spelen een belangrijke rol. 

De kunst van de pitstop

Een aantal jaar geleden was het nog gebruikelijk dat de assen hun koppel overdroegen op de wielen middels een aantal kogelvormige aandrijfpennen. Geen zeer ingewikkeld concept. Dat is vandaag de dag wel anders. Nu gebruiken de teams wielmoeren met gleuven, waarin de wheelgun precies past. De moeren zelf hebben nog altijd een vrij grote diameter maar de draadvorm binnenin is zeker niet conventioneel. De draad is zeer grof waardoor er maar een paar rotaties nodig zijn om hem volledig te bevestigen. Wat echter opvallend is, is dat de draad niet heel strak vormgegeven is maar juist eerder slonzig is. Dat heeft twee doelen: om frictie op de draad te verminderen en om het onvermijdelijke slijpsel dat ontstaat te laten ontsnappen zonder dat dit vast komt te zitten in de wielmoer.

Wielmoer

Wielmoer

Foto: Sutton Images

Technologie achter de pitstop

De echte doorslaggevende ontwikkeling heeft echter naast de auto plaatsgevonden, in de vorm van de Automatic Release Systems (ARS) die nu gemeengoed zijn. De eerste stap op dit vlak werd gezet door Ferrari in 2008, toen de Scuderia het lollipop-systeem verving door een handmatig bediend verkeerslicht. Tegenwoordig houdt een volledig automatisch ARS alle gebeurtenissen in de gaten. Een centrale computer controleert niet alleen elke handeling maar de data wordt ook opgenomen en videobeelden van drie verschillende camerapunten worden gebruikt om elke beweging van de pitstop te analyseren om zwakke plekken te ontdekken en de snelheid te verbeteren. 

Het ARS-systeem werkt op basis van een serie sensoren, die elke actie van de krikken en de wheelguns monitoren. Die data wordt naar een eenvoudige controller gestuurd die de krik en pitstoplichten kan activeren. De technische reglementen schrijven voor dat sensoren op de wheelguns alleen op een passieve manier handelen. Met andere woorden: er moet handmatig een signaal gegeven worden dat het wiel bevestigd is. 

Pitstoplichten

Pitstoplichten

Foto: Sam Bloxham / LAT Images

De regels schrijven ook voor dat de monteur die verantwoordelijk is voor de bediening van de wheelgun duidelijk moet kunnen zien wanneer een wielmoer niet goed bevestigd is. In de minder verfijnde systemen is dit een niet veel meer dan een lijntje op de as die alleen zichtbaar is als de moer goed gemonteerd is. Bij de nieuwste systemen, onder meer gebruikt door Ferrari, meten twee sensoren de spanning in de as en de positie van de moer om er zeker van te zijn dat hij niet schuin bevestigd is. Volgens de reglementen is het, ondanks deze elektronische hulpmiddelen, de verantwoordelijkheid van de gun-man om een knop in te drukken wanneer hij er zeker van is dat het wiel goed zit. Dat gaat logischerwijs ook wel eens fout: in China werd bij Ferrari dat signaal al gegeven toen het wiel nog niet eens gewisseld was.

Zodra het positieve signaal van beide wheelguns op een as binnen is, zakt de betreffende krik automatisch door een signaal van de controlecomputer naar een relais in de krik. Zodra beide jacks gezakt zijn, gaat het licht automatisch op groen. Dat gebeurt alleen als er geen overrule plaatsvindt door een van de observanten, die de wagen kunnen tegenhouden als zij een fout gezien hebben of als er een andere wagen in de pitstraat rijdt waardoor een unsafe release kan ontstaan. 

Bij dergelijke systemen waar elke milliseconde telt is de veiligheid van het grootste belang. Diverse teams hebben dan ook een Failure Mode Effect Analysis uitgevoerd, waarbij elk mogelijk probleem is onderzocht en besproken. 

Max Verstappen, Red Bull Racing RB14, maakt een pitstop

Max Verstappen, Red Bull Racing RB14, maakt een pitstop

Foto: Steven Tee / LAT Images

Flink kostenplaatje

Uiteraard heeft deze verregaande ontwikkeling ook een prijs. De wheelguns lijken duur met een kostenplaatje van zo’n 4.000 euro, maar dat is nog voordat de teams diverse onderdelen hebben gewijzigd en zelf de sensoren hebben toegevoegd. Daardoor komt de eindrekening op zo’n 11.000 euro per stuk. Een standaardversie van de krik kost zo’n 80.000 euro. Het is dus snel uit te rekenen dat de tijdwinst van 4 naar 1,8 seconden al snel meer dan een half miljoen euro gekost heeft. En dat is dan nog zonder de kosten voor het personeel en de vele trainingen. 

Fracties van seconden zijn nooit goedkoop, zeker niet in de Formule 1.

Met medewerking van Pat Symonds

Force India pitstop

Force India pitstop

Foto: Sutton Images

Volgend artikel
Giovinazzi: “Laten zien dat ik meer ben dan simulatorcoureur”

Vorig artikel

Giovinazzi: “Laten zien dat ik meer ben dan simulatorcoureur”

Volgend artikel

Tussenrapport: Geen excuses meer voor McLaren

Tussenrapport: Geen excuses meer voor McLaren
Laad reacties

Over dit artikel

Kampioenschap Formule 1
Auteur Casper Bekking
Type artikel Special feature