F1 SBB - Summer Break Blog
(of Schweizer Bundes Bahnen, de NS waar ik woon
)
#1: F1 banden
Introductie
In deze (vooralsnog 1-delige) blogreeks wil ik proberen de bezoekers van dit topic wat meer info geven over de F1 en haar technische en politieke achtergronden. Dit allemaal met het doel om de 4-weken durende summer break door te komen. Immers, voordat we het weten is het alweer het weekend van Spa
Vandaag ga ik (en ik hoop met een interactieve discussie van aanvullingen, vragen en verbeteringen, dus
gaan we) het hebben over 1 van de weinige zogenaamde spec onderdelen in de F1. Naast de ECU en de Halo zijn dit natuurlijk de banden. De band is een essentieel onderdeel van een F1 wagen, net als ieder onderdeel, maar het interessante is dat een band soms meerdere seconden verschil kan maken. Hoe zit dit precies? Zo gaandeweg zal ik verschillende onderwerpen bespreken als compounds, temperatuur, slijtage, degradatie en de toekomst.
A brief (recent) history
Vanaf 2011 levert Pirelli met een exclusiviteitscontract de banden voor de F1. Hiervoor hebben we Avon, Bridgestone, Continental, Dunlop, Englebert, Firestone, Goodyear en Michelin banden zien leveren. Net als de meeste banden in het autoracen volgen de maten niet de normale 215/40 R17 stelsel maar hebben ze de maten resp 305/670 R13 en 405/670 R13. Dat houdt in, een breedte van 305 en 450mm, een diameter van 670mm op een 13-inch velg.
Dit is niet de eerste periode dat we een exclusieve bandenleverancier hebben; na bijvoorbeeld het terugtrekken van Michelin heeft Bridgestone van 2007 tot 2010 de banden geleverd.
Een trend die we vaak zien in de F1, is de zoektocht van de FIA om de autos veiliger te maken en om het racen spannender te maken. Een van de manieren om dit te doen is het verminderen van de grip, en daarmee de snelheden die in de bochten bereikt worden. Minder downforce, minder hulpmiddelen en minder grip van de banden. In 1998 werden banden met groeven geïntroduceerd. Echter, na 10 jaar hadden de engineers er iets op gevonden: meer aero! En zoals we nu zien, meer aero zorgt voor meer dirty air, meer dirty air is minder dicht achter degene voor je racen, en dat leidt tot saaie races. Dus in 2009 kwam de slick weer terug! En dit verdween:
Technische aspecten
Temperatuur.
Een F1 wagen, voordat deze de baan op gaat, staat vaak met zwarte dekens om de wielen heen te wachten. Dit is iets wat vrij uniek is voor de F1, in veel andere race series is het niet toegestaan of heeft het geen voordeel. Dit is een eerste hint naar iets heel essentieels in een F1 band: de temperatuur.
Een F1 band heeft een optimale ‘range’ aan temperatuur waarin deze het beste presteert. Hoe zachter de band, hoe hoger deze range. Je moet een actieve F1 band niet zozeer zien als een stuk zwart rubber als op je eigen auto, maar meer als een plakkerige zwarte laag die aan de velg vast zit. Met stijgende temperaturen, smelt de band een beetje en als de temperatuur precies goed is (en bij de superhard moet je denken aan 120-145 graden Celsius, bij de hypersoft iets onder de 100 graden Celsius), is de band op z’n plakkerigst zonder daar problemen van te ondervinden.
Deze temperatuur bereikt de band deels door wrijving. De banden hebben een spanning van 1.4 tot 1.7 bar (voordat Pirelli deze minimumdrukken instelde waren ze nog lager). Lage bandenspanningen zorgen voor veel grip, maar voor veel wrijving. Daarnaast vervormen de banden veel, als er belasting op staat (downforce) of als ze getordeerd worden (bochten). Daarnaast is de asfalt temperatuur ook erg interessant en wordt deze ook vaak vermeld bij het weerbericht. Hopelijk begrijp je hierna waarom…
Een band die te koud is, heeft geen grip. Coureurs klagen wel eens over ‘cold tires”. Dat betekent niet dat ze net uit de diepvries komen, maar dat de temperatuur nog niet hoog genoeg is, en dat kan zomaar ‘al’ bij 80-90 graden Celsius gebeuren, afhankelijk van de compound. Te koude banden kunnen zogenaamde graining vertonen, het vormen van korrels rubber op het oppervlak. Ook hoor je wel eens coureurs op de radio klagen dat ze de banden niet op temperatuur krijgen.
Een band die te warm is echter, kan ook oververhitten. Hierbij kan
blistering ontstaan, het rubber smelt dusdanig dat het loskomt van het karkas van de band en een klodder verdwijnt.
Als een commentator het heeft over 'switching on the tyres' dan is dit het dus, de band op temperatuur brengen.
Heat cycle.
Een heat cycle is, zoals de naam suggereert, een cyclus van opwarming. Vaak is dit een outlap en een inlap (de pits in en uit), met wellicht een flying lap (snelle ronde) ertussen. Hierdoor verandert de structuur van de band iets, waardoor de band langer meegaat tegen een klein verlies van grip. Effectief maak je de band hiermee iets ‘harder’. Dus een Supersoft kan een slightly-less-super-soft worden.
Grip.
Grip is de mate waarin een band houvast heeft op het asfalt. Door te smelten kan de band lekker plakkerig worden en daarmee zorgen dat de coureur z’n auto met zoveel mogelijk controle en snelheid over de baan kan maneuvreren.
Grip draagt in twee belangrijke factoren bij aan de rondetijden; met meer grip kan een coureur sneller door de bochten heen. Door niet weg te glijden (onderstuur of overstuur) hoeft er voor een bocht niet teveel geremd te worden en met een hogere snelheid bij het uitkomen van een bocht kan het volgende gedeelte van de baan met hogere snelheid hervat worden. Daarnaast kan meer mechanische grip voor meer tractie zorgen. Een F1 auto heeft erg veel vermogen en met de nieuwe hybride turbo motoren ook erg veel koppel. Al dat vermogen en koppel is zinloos als het niet op de baan terecht kan komen. Een versleten, te koude of te harde band kan zorgen voor minder grip dan dat er vermogen is. Het resultaat is, spinnende banden, overstuur en minder snelheid.
Als een auto voldoende mechanische grip heeft (wielophanging, band) en voldoende aerodynamische grip (vleugels, vloer, diffuser) kan dit een enorme bijdrage leveren aan de rondetijd.
Slijtage en degradatie.
Na blistering is het goed om andere vormen van slijtage te uit te leggen. Een F1 band heeft een eindige levensduur en dat kan komen door:
‘Normale’ slijtage,
Stukjes rubber plakken aan de weg en komen los van de band. Ook kan de centrifugale kracht stukjes band losrukken. Dit wordt beschouwd als normaal. Deze stukjes rubber komen vaak op de baan terecht en zijn de zwarte stukjes die naast de racelijn liggen. Deze balletjes worden ‘marbles’ (knikkers) genoemd. Vaak halen coureurs na de race deze knikkers weer op door eroverheen te rijden (pickup) om de auto iets zwaarder te maken, bij de post-race scruitineering.
De verschillende compounds hebben een verschillende snelheid van slijtage. Hoe harder de band, hoe minder slijtage. Later meer over de compounds.
Met deze slijtage verliest de band ook een beetje performance. Afhankelijk van het circuit en de baan kan het verlies in grip soms minimaal zijn voor een aantal ronden, waarna er ongeveer 0.1-0.2 seconde verlies optreedt. Echter, tijdens een race wordt de auto ook lichter door de verbrande brandstof. Dus over een stint zal een auto gemiddeld sneller worden, ondanks dat de banden langzamer worden!
Tot 2015 hadden de banden ook een 'cliff', zal een band erg ver versleten is, dan heeft deze bijna geen grip meer. Deze cliff is in de huidige banden een stuk minder.
Graining.
Zoals al verteld is graining het vormen van korrels. Een band die nog niet warm genoeg is, kan gaan glijden (niet genoeg grip) waardoor het als het ware korreltjes rubber afgerold worden. Deze gaan elders weer kleven aan de band, waardoor het oppervlak van de band onregelmatig wordt. De band krijgt hierdoor minder grip. Dit is niet het einde van de band, als de band op temperatuur kan worden gebracht.
Blistering
Blistering is reeds besproken, het afsmelten van reepjes compound door oververhitting. Een interessante video:
YouTube: How Pirelli's 0.4mm thinner F1 tyres stopped blistering
Overmatige mechanische slijtage.
Zodra een auto z’n grip verliest en een wiel blokkeert (bijvoorbeeld bij het remmen of bij een spin) kan het rubber overmatig afgesleten worden door het ruwe asfalt of nog ruwere run-offs. Hierdoor wordt er letterlijk een vlakke kant aan het wiel geschuurd, een zogenaamde flat spot.
Droge compounds
We horen het vaak, maar wat is het precies? De compound refereert naar de samenstelling van het rubber, en de eigenschappen die daarbij horen.
Banden worden in de F1 genoemd naar hun zogenaamde hardheid. De Pirelli regenboog heeft de hypersoft, ultrasoft, supersoft, soft, medium, hard en superhard.
De hard en de superhard kunnen we snel vergeten, die gaan bijna niet gebruikt worden.
Een ‘rustende’ supersoft is niet sponzig en zacht terwijl de superhard van beton gemaakt is. Een zachtere (meer kneedbare) band geeft meer grip en dit is precies wat de band doet als hij op temperatuur is. Dus een hypersoft geeft lekker veel grip (als je hem op temperatuur krijgt en kan houden, zo’n 90 graden Celsius) maar deze slijt wel sneller. Een superhard geeft je minder grip, maar gaat veel langer mee dan de hypersoft. Gemiddeld moet je aan een delta (tijdverschil) denken van 3 tot 5 tiende per stapje. Dus een hypersoft zal ongeveer een halve seconde sneller zijn (afhankelijk van de auto en het circuit) dan de ultrasoft (dit is uiteraard een vuistregel). Echter zal een hypersoft op Monaco wellicht slechts 15 ronden meegaan terwijl een supersoft er 50 mee gaat. Daar komt de strategie kijken; wanneer gaan we de pits in en welke banden schroeven we eronder? Leuke video hierover:
YouTube: Basics of F1 Race Strategy
Natte compounds
Naast de droge compounds hebben we ook een intermediate en een full-wet. Deze banden worden gebruikt in natte omstandigheden.
Deze banden hebben een compleet andere samenstelling dan de compounds voor droog weer, waardoor ze veel grip hebben bij lage temperaturen. Immers, regen wordt niet gauw 100 graden (hopelijk). Door een ander profiel op de banden kunnen ze 25 (int) tot 65 (wet) liter water per seconde afvoeren.
Naast een andere samenstelling en een ander profiel zijn deze banden ook iets groter in diameter, waardoor de auto ongeveer 10mm hoger staat. Dit is om aquaplaning te voorkomen, echter verandert de aerodynamica van een F1 auto hierdoor wel. Een voorzichtig ontworpen vloer die ineens 10mm verder van de grond komt, staat bloot aan andere luchtstromen, andere vortices en andere verhoudingen tussen de aerodynamische apparaten. Vortices die de vloer afsluiten, expansie ratios van de diffuser, ground effect van de tea-tray, het is allemaal compleet anders.
De full-wet banden warmen niet alleen sneller op doordat ze een ander compound hebben. Het feit dat ze Tread Blocks - de reliëf, zeg maar het negatieve van de groeven - warmen ze ook op. Deze tread blocks bewegen ten opzichte van het karkas, wat wrijving veroorzaakt in de band, wat weer warmte oplevert. Droogweer banden warmen ook op die manier op - het oppervlak beweegt ten opzichte van het karkas - maar doordat de tread blocks véél meer kunnen bewegen, zorgen deze ook veel sneller voor warmte.
Dit maakt ook dat - samen met de andere, zachtere compound - regenbanden vrijwel direct versleten zijn, wanneer de baan opdroogt. Dank @
DeKaerften
Toekomst
Een van de opmerkelijkste trends is de invoering van 18" velgen in 2021, waar in de afgelopen decennia altijd met 13" velgen gereden is. De reden hiervoor is om de F1 'road relevant' te maken. Tegelijkertijd hiermee zullen ook de bandenwarmers verdwijnen, als de plannen hiervoor doorgaan. De eerste bandenwarmers zagen we in 1974, bij het team van McLaren en zijn sindsdien niet weg te denken geweest uit de F1.
Daarnaast loopt het contract van Pirelli af en kan er vanaf 2020 tot 2023 weer een fabrikant de F1 binnenkomen. Of dit weer Pirelli wordt, of wellicht een andere fabrikant, we gaan het zien...
Regels
Dus nu hebben we de technische aspecten gehad. In de F1 zijn overal reglementen voor en de banden zijn hier niet op uitgezonderd.
Er is een erg goede samenvatting op de F1 site, dus ik ga dat niet samenvatten. Hier staat ie —>
https://www.formula1.com/...egs/tyres-and-wheels.html
Leesvoer, bronnen en referenties:
https://www.pirelli.com/tyres/en-ww/motorsport/homepage-f1
Wikipedia: Formula One tyres
https://www.autoblog.nl/n...edoeld-met-graining-89190
YouTube: Tyre wear in F1 explained
https://www.f1technical.net/forum/viewtopic.php?t=2521
[
Voor 114% gewijzigd door
iichel op 07-08-2018 21:19
]
"It's called a motor race." - M. Masi 2021