Tech analyse: Zijn holle spaken de nieuwste truc in de F1?

Klagende teams denken dat er manieren gevonden zijn om de bandendruk na de metingen van de FIA en Pirelli op de startopstelling te verlagen, wat prestaties in de race verbetert. Bandendruk en temperatuur zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Hoe harder je de band laat werken (bijvoorbeeld bij de start van de race), hoe meer de druk toeneemt. 

Aangezien Pirelli een minimale bandendruk heeft opgelegd die ver boven de druk ligt waarmee de teams het liefste rijden, levert zelfs een winst van 2psi al een behoorlijk prestatievoordeel op. Mede ook omdat de teams die daartoe niet in staat zijn, te maken krijgen met een stijgende druk vanwege de warmtecyclus die een band doormaakt.

Mercedes innovatief

Voor de Grand Prix van Italië 2015 gaf Pirelli enkel aanbevelingen over de bandendruk. Nadat diverse rijders op Spa-Francorchamps problemen kregen met het rubber, besloten de FIA en de bandenleverancier een verplichte minimale druk op te leggen. De teams moeten op de startopstelling voldoen aan deze voorwaarden. 

Mercedes remmenwarmers

Foto: Giorgio Piola

Mercedes reageerde onmiddellijk op de wijziging. In eerste instantie gebruikte de kampioensformatie een remtrommelwarmer (zie foto hierboven) om de warmte van de remmen op de grid te manipuleren. Die hitte straalt door naar de velg en de band wanneer deze gemonteerd worden. Dat helpt de warmte van de lucht in de band tijdelijk op te warmen, en daarmee ook de bandendruk. 

Mercedes AMG F1 Team W07 achterkant detail

Foto: Giorgio Piola

Voor het seizoen 2016 is dit proces verfijnd en maakt Mercedes gebruik van een substantiëlere warmer. Tevens voert het team dit trucje niet alleen aan de achterzijde uit, maar inmiddels ook bij de voorremmen. Deze opwarming maximaliseert de prestaties van de banden bij de start van de race, en tevens draagt het bij aan het verbeteren van de snelheid en grip gedurende de gehele stint.

Brief van McLaren

McLaren ontdekte dat bepaalde teams slimme technologische trucjes bedacht hadden en verzocht de FIA in een brief opheldering te geven over het gebruik van een dubbellaags velg. Het antwoord was helder: een dergelijk ontwerp is illegaal en de FIA verbiedt dergelijke concepten. Hoewel niemand claimt dat er teams vals spelen, zijn de Pirelli en de FIA met een diepgaand onderzoek gestart om beter te begrijpen wat de teams precies uitspoken. Tijdens het Grand Prix-weekend in Monaco wordt live de data van de bandendruk verzamelt. De FIA overweegt om voor het seizoen 2017 een sensor te ontwikkelen waarmee op elk moment de bandendruk bekeken kan worden, zodat racen op banden onder de opgelegde druk niet meer voor kan komen.

Slimme velgen

Tot op heden is er nog geen team ontdekt dat een ontwerp gebruikt waar McLaren op doelde. Wanneer we de velgen van Ferrari en Mercedes beter bekijken, ontdekken we dat zij mogelijk al een slimme manier gebruiken om de voordelen van een dubbellaags velg na te bootsen, maar binnen de reglementen. Mercedes wordt van velgen voorzien door Advanti, terwijl Ferrari O.Z gebruikt, waarbij eerstgenoemde een dochteronderneming van Ferrari’s partner is. Ook Red Bull en Renault gebruiken velgen van O.Z. maar zij hebben deze oplossing nog niet gebruikt.

Velg, aanzicht 3

Tekening: Matthew Somerfield

De bovenstaande tekening van de Mercedes-velg toont aan hoe holle spaken zijn gecreëerd waarmee een grotere, interne ruimte ontstaat. Tijdens rotaties verandert het volume, wat invloed heeft op de bandendruk, temperatuur, mate van vering en vorm van de band.

Velg, aanzicht 1

Tekening: Matthew Somerfield

Als de band draait, accelereert ook de mix van lucht en stikstof binnenin, al gebeurt dat in eerste instantie niet met hetzelfde aantal rotaties per minuut als de band. Als de snelheid toeneemt, moet dat voldoende zijn om de gas binnenin te snel te laten stromen om over te vloeien van de kamer van de band naar de holle spaken, waardoor de stroming stokt. Dit verandert het volume en vermindert de druk in de kamer van de band.

Velg, aanzicht 2

Tekening: Matthew Somerfield

Maar daar houdt het nog niet op. De holle spaken en velgen worden blootgesteld aan een verschillend temperatuurbereik waardoor het systeem als geheel als een soort warmtepomp werkt. Dit verandert de vorm en de temperatuur in de buik van de band, wat een aanzienlijke invloed heeft op de prestaties. Daarnaast vermindert het de degradatie en staat afstellingen toe waar andere teams zonder deze velgconfiguratie niet aan kunnen tippen. Het verminderen van de bandendruk verandert de vorm, waardoor een breder deel van het loopvlak contact maakt met het asfalt. In combinatie met de juiste afstelling van de ophanging of de rijhoogte moet dat de prestaties van de auto verbeteren.

Bovendien heeft het grotere aerodynamische gevolgen, aangezien de deformatie van de banden invloed heeft op de luchtstroom richting sleutelgebieden als de voorzijde van de vloer en diffuser. Het stabiliseren van de vervorming van de banden, met name in wisselende omstandigheden, biedt een meer consistent aërodynamisch platform en daarmee een constantere downforce.

Geen nieuwe truc 

De auto van Sergio Perez, Sauber F1 Team na zijn crash

Foto: XPB Images

Het interessante is dat dit trucje niet nieuw is. O.Z gebruikte een vergelijkbaar ontwerp al bij andere auto’s die goed met hun banden omgingen, zoals de Sauber C30 in 2011.

Sebastian Vettel, Ferrari SF15-T naar de pits met lekke band

Foto: XPB Images

Mercedes en Ferrari rijden al geruime tijd met holle velgen. Foto’s van de lekke band van Lewis Hamilton op Spa 2014 bewezen dit al, terwijl foto’s van een lekke band bij Sebastian Vettel op datzelfde Belgische circuit in 2015 aantonen dat ook de Scuderia de slimme vinding toepast. Dus hoewel niet nieuw, toont het aan hoe de verplicht gestelde bandendruk invloed heeft op de teams. Deze oplossing, misschien geen geheim wapen in de tijd dat de minimale bandendruk nog niet werd opgelegd, speelt Mercedes en Ferrari sinds Monza 2015 behoorlijk in de kaart.

In de achtervolging

In deze fase van de ontwikkeling is er nog niets verloren. Rivalen kunnen kiezen voor eenzelfde concept wanneer zij dat zouden willen. Er is echter tijd nodig om het idee te ontwerpen, produceren en testen. Dat is een doorn in het oog van de teams die elke update zo snel mogelijk willen introduceren: stilstand is immers achteruitgang in de Formule 1.