Giorgio Piola's technische F1-analyses

Retro F1 tech: Het grondeffect-tijdperk

Motorsport.com technisch redacteuren Giorgio Piola en Matt Somerfield kijken terug op hoe veranderingen van de F1-reglementen in het verleden de sport hebben beïnvloed. Deel 1: de jaren '70 en '80.

Voor de eerste maal in de lange en rijke historie van de Formule 1 heeft de FIA maatregelen genomen om de auto’s sneller te maken. Voorheen waren ingrijpende reglementsveranderingen vooral bedoeld om de snelheid te beperken.

Formule 1 en aerodynamica gaan hand in hand sinds de allereerste auto’s, al draaide het destijds vooral om stroomlijnen en niet om het creëren van downforce. Ook in de beginjaren probeerden de teams om een zo aerodynamisch mogelijk gevormde auto te ontwikkelen om de concurrentie op de baan te snel af te zijn. Toch wordt de komst van het grondeffect in de jaren ’70 veelal gezien als de echte start van de ontwikkelingsstrijd. 

Het grondeffect-tijdperk 

Lotus 78 1977 gedetailleerd bovenaanzicht
Lotus 78 1977 gedetailleerd bovenaanzicht

Tekening: Giorgio Piola

Eind jaren ’70 en begin jaren ’80 domineerden de grondeffect-auto’s, onder aanvoering van Team Lotus van Colin Chapman. De Lotus 78 maakte gebruik van omgekeerde vleugelvormen binnenin de sidepod waarmee twee grote venturi-tunnels gecreëerd werden. De lucht onder de auto beweegt sneller dan erboven, waardoor de wagen als het ware aan het asfalt vastkleeft. Vandaar de naam grondeffect. De grootste winst zat hem echter in het gebruik van beweegbare skirts aan de zijkant. Dat zorgde voor een enorme toename downforce. De skirts overbrugden het gat tussen het asfalt en de zijkant van de auto, waardoor de venturi-tunnels werden afgesloten.

Lotus 79 grondeffect tunnels
Lotus 79 grondeffect tunnels

Tekening: Giorgio Piola

De 78 baande de weg voor de 79, waarbij nog meer aandacht was besteed aan het benutten van downforce via het grondeffect door nog langere venturi-tunnels en gebruik van een diffuser. Slechte remmen en torsiestijfheid zorgden ervoor dat de Lotus lastig te besturen was, zeker gezien de toegenomen bochtensnelheid. Ook het afstellen van deze eerste modellen met grondeffect was lastig. Er was een stijvere ophanging nodig ter compensatie van de downforce. Dat maakte het rijden een stuk minder comfortabel voor de coureurs. Bovendien was de downforce inconsistent vanwege veranderingen in de rijhoogte door de vele hobbels in het asfalt.

Het voordeel van Lotus was echter dusdanig groot dat er voor de andere teams niets anders op zat dan een eigen versie te ontwerpen. Al snel werd duidelijk dat er betere concepten waren dan het idee van Lotus. Niet alleen de werking van het grondeffect was beter, maar ook omdat het totale pakket van de ’79’ minder goed was dan de auto’s van de concurrentie.

Brabham BT46B 1978 detail
Brabham BT46B 1978 detail

Tekening: Giorgio Piola

De Brabham BT46B, ook wel bekend als ‘de ventilator’ was een van de vele pogingen om het concept van Lotus te verbeteren. De auto heeft slechts een race gereden maar won op controversiële wijze de race in Zweden. Niki Lauda zat achter het stuur en kwam ruim een halve minuut voor de concurrentie over de meet. De concurrentie diende protest in tegen het ontwerp. Brabham stelde glashard dat het doel van de ventilator was om de auto te koelen, wat volgens de reglementen was toegestaan. Alle andere bij-effecten waren simpelweg een bijkomend voordeel.

Chaparral 2J
Chaparral 2J

Foto: Mike Stucker

Uiteraard was dat verre van de waarheid. De ventilator was een cruciaal onderdeel in het succes van de BT46B. Het ontwerp maakte gebruik van elementen van de Chaparral 2J, die gebruik maakte van zowel skirts als ventilatoren om neerwaartse druk te genereren. De BT46B was dus een slimme interpretatie van de regels, al wist het team dondersgoed dat het zich niet geheel aan de regels hield. Al na een race werd de bolide teruggetrokken.

Lotus 80 1979
Lotus 80 1979

Tekening: Giorgio Piola

Toen de jaren ’70 plaatsmaakten voor de jaren ’80 werd duidelijk dat teams de grenzen meer en meer gingen opzoeken, op jacht naar nog agressievere oplossingen voor het grondeffect. De bochtensnelheid en de G-krachten namen fors toe. De FIA voelde zich genoodzaakt in te grijpen. In 1981 werd een verbod op de skirts ingesteld, evenals een minimale rijhoogte van zes centimeter.  

Lotus 88 1981 dubbel chassis
Lotus 88 1981 dubbel chassis

Tekening: Giorgio Piola

De teams wilden uiteraard de voordelen van grondeffect niet zo maar laten gaan en kwamen met allerlei nieuwe oplossingen. Het ‘twin-chassis’ van de Lotus 88 was een innovatieve manier om het probleem van de rijhoogte te omzeilen maar er werd nooit mee geracet. Dit tot grote opluchting van de Lotus-coureurs, die claimden dat de auto zeer onvoorspelbaar was.  

Brabham loste het probleem op door gebruik te gaan maken van hydropneumatische ophanging. Daardoor voldeed de auto in de pitstraat aan de verplichtte rijhoogte maar op de baan zakte hij in tot vlak boven het asfalt.

Vlakke bodem en de opkomst van de turbo

Grondeffect (boven) vs platte bodem (onder)
Grondeffect (boven) vs platte bodem (onder)

Tekening: Giorgio Piola

Het verbod op de skirts van 1981 bleek niet voldoende en de vlam sloeg weer in de pan, waarna de FIA opnieuw moest optreden. Vanaf 1983 werd een vlakke bodemplaat geïntroduceerd, waardoor er een einde kwam aan het grondeffect.  

Renault RE40 geblazen diffuser
Renault RE40 geblazen diffuser

Tekening: Giorgio Piola

De ontwerpers werden echter steeds innovatiever en begonnen gebruik te maken van de uitlaatgassen. Door hen richting een diffuser te leiden, kon de effectiviteit van de auto verbeterd worden. Dat werd eenvoudiger in het turbotijdperk vanwege de grote hoeveelheid gassen die uitgestoten werden.

De jaren ’80 werden gedomineerd door politieke worstelingen. De sport werd steeds zakelijker, onder aanvoering van Bernie Ecclestone nadat hij van teambaas was uitgegroeid tot commercieel rechtenhouder. De Brit probeerde wereldwijd het maximale uit zijn sport te halen.

Diverse veranderingen werden doorgevoerd om de veiligheid te verbeteren, zowel voor rijders als voor toeschouwers. De FIA probeerde de ontwikkeling van de turbomotoren in te dammen. In die tijd leverden de krachtbronnen al meer dan 1000 pk. Het overkoepelend orgaan introduceerde voor de wagens met turbomotoren beperkingen voor de hoeveelheid brandstof die aan boord genomen mocht worden en het niveau van de turboboost. In 1988 werd een brandstoftank van 150 liter voorgeschreven en een boost van 2.5 bar.

1990’s - F1 wordt zakelijker, focus op veiligheid 

Aan het begin van de jaren ’90 werden maatregelen genomen om de veiligheid te verbeteren. De beschermende elementen rond de cockpit en monocoque namen toe terwijl ook de veiligheidstests en -procedures aangescherpt werden. De dood en de kans om ernstige verwondingen hadden te lang deel uitgemaakt van de sport. Het was tijd voor actie. 

Williams FW14B actieve ophanging
Williams FW14B actieve ophanging

Tekening: Giorgio Piola

Na het verbod in de jaren ’80 werd bijtanken in 1994 weer toegestaan maar dat was slechts het toptje van de ijsberg van de veranderingen. De FIA verbood namelijk ook het gebruik van elektronische hulpmiddelen. Daarmee kwam direct een einde aan de dominantie van het schier onaantastbare Williams. Het grote voordeel ten opzichte van de concurrentie - vergaard door gebruik van onder meer een actieve ophanging, ABS, traction control en launch control - werd teniet gedaan. Het verbod op deze elektronische hulpmiddelen had een significante impact, vooral op het technologische wonder van Williams: de FW15c. Feitelijk versloeg deze wagen de strijd met de reglementen, maar enkel om vervolgens een significante verandering teweeg te brengen.

Ongeacht deze problemen van Williams had niets de sport kunnen voorbereiden op wat er op Imola 1994 gebeurde. Dat zorgde voor een nieuwe hoos aan maatregelen, ingaande per de daaropvolgende race. Het doel was helder: de ongekende snelheid van zowel de auto’s als de ontwikkeling temmen.

Benetton B194 1994 plank
Benetton B194 1994 plank

Tekening: Giorgio Piola

De belangrijkste veranderingen hadden betrekking op de introductie van de plank. Daarmee werd het dynamische gedrag van de auto ingetoomd. De rijhoogte nam toe om te voorkomen dat de gestelde limiet van de maximale slijtage van de plank werd overschreden. Ook aerodynamische componenten zoals de diffuser en achtervleugel werden aangepakt om de snelheden te verminderen.

Reglementsveranderingen 1995
Reglementsveranderingen 1995

Tekening: Giorgio Piola

Voor het seizoen 1995 werden nog eens een flinke hoeveelheid maatregelen doorgevoerd. De recent geïntroduceerde plank moest aan nieuwe afmetingen voldoen. Ook werden beperkingen opgelegd voor de afmetingen van onder meer de voor- en achtervleugel, zowel voor de hoogte als voor de breedte van de elementen.

Cockpit template
Cockpit template

Tekening: Giorgio Piola

Ook werden verdere veiligheidsmaatregelen getroffen rond de cockpit. De veiligheidsstructuur voor de rijder werd verlengd en impacttests voor de zijkant van de veiligheidscel werden geïntroduceerd. 

Verandering breedte chassis voor 1998
Verandering breedte chassis voor 1998

Tekening: Giorgio Piola

In 1998 ging het overkoepelend orgaan verder met de poging de macht en kunde van de ontwerpers aan banden te leggen. Er werden maatregelen opgelegd om de auto’s langzamer te maken. De breedte van de bolides werd teruggebracht tot 1,8 meter. Daardoor werd de hoeveelheid aerodynamisch oppervlak verkleind. Ook de ophanging werd aangepakt, wat ten koste ging van de mogelijkheden op het gebied van kinematica. 

Gegroefde banden
Gegroefde banden

Tekening: Giorgio Piola

Deze mechanische beperkingen werden verergerd door de introductie van gegroefde banden. De FIA probeerde hiermee de bochtensnelheid te verminderen. Ook de remmen werden onder de loep genomen. Voor de eerste maal in de historie werden beperkingen opgelegd voor het gebruik van materiaal, capaciteit en afmetingen. Op elke hoek van de auto mocht nog maar één remklauw bevestigd worden en de remschijf werd beperkt tot een maximale diameter van 278 millimeter en een dikte van 28 millimeter.

 

Schrijf een reactie
Geef reacties weer
Over dit artikel
Raceklassen Formule 1
Artikel type Special feature
Topic Giorgio Piola's technische F1-analyses