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  • 07.10.2016 · 16:54

  • von James Roberts (Haymarket)

Fanfragen an Symonds: "Warum gibt es keine Ovalrennen?"

Einfache Fragen zu technischen Spitzfindigkeiten und verblüffende Antworten: Warum ein Auto keine Golfball-Dellen hat und Kameras als Rückspiegel versagten

(Motorsport-Total.com) - Fans fragen und Williams-Technikchef Pat Symonds antwortet: Der Formel-1-Dinosaurier klärt darüber auf, was technische Raffinessen wie Monkey Seat und S-Schacht eigentlich sind und wie sie funktionieren. Er gibt eine Einführung in aerodynamische Grundlagen und räumt mit dem Mythos des Regenlichts auf. Und Symonds weiht in die kleinen Geheimnisse der Motorsport-Physik ein, wenn er verrät, warum ein Monoposto im Regen nicht voll Wasser läuft und kein Chassis Golfball-Dellen hat.

Michael Schumacher

Michael Schumachers Monaco-Defekt 1993: Wo ist die Gummidichtung hin? Zoom

Kenneth Trask (Kanada): "Kann Hybridenergie für zusätzliche Power aufgespart werden oder muss der Fahrer sie immer in der darauffolgenden Runde abrufen?"
Pat Symonds: "Es handelt sich um 'echte' Hybride. Die Elektroenergie und die des normalen Verbrennungsmotors sind fast das Gleiche. Wenn ein Fahrer auf das Gaspedal stiegt, entscheidet das System, Wie viel Energie aus Benzinverbrennung und wie viel aus Elektrizität bereitgestellt wird. Im Qualifying nutzen wir alles, im Rennen balancieren wir es etwas mehr aus."

Marc Wood (Großbritannien): "Hast du die Gummidichtung behalten, die an Michael Schumachers Benetton versagt hat, als er 1993 in Monaco das Rennen angeführt hat?"
Symonds: "Ich liebe diese Frage! Ja, ich habe sie wirklich noch. Sie liegt bei mir zu Hause im Arbeitszimmer auf dem Schreibtisch. Sie ist eine Erinnerung daran, dass das kleinste Detail wichtig ist. Wir haben damals komfortabel geführt und ein Zwei-Pfennig-Teil hat den Geist aufgegeben. Es gehörte zu einem der Aktoren an der aktiven Radaufhängung."

Teo Fabi

Am Toleman TG185 wurde mit Rückspiegel-Kameras experimentiert Zoom

Tim Warner (Großbritannien): "Warum haben Formel-1-Autos Spiegel und keine Displays, die mit Kameras funktionieren?"
Symonds: "Interessant, denn wir haben 1985 bei einem Toleman TG185 eine kleine Kamera und zwei Schwarz-Weiß-Displays statt der Spiegel verbaut. Weil wir überzeugt waren, dass es für den Fahrer natürlicher sei, haben wir sie genau da platziert, wo sonst die Spiegel montiert gewesen wären - statt auf dem Armaturenbrett. Es war kein Erfolg, weil die Elektrik viele Störungen hervorgerufen hat. Das Display hat nicht funktioniert. Aber heute wäre das locker zu machen. Es würde die Sicht und die Aerodynamik verbessern. Keine Ahnung, warum wir es nicht machen."

Joanne Keeble (Großbritannien) "Der Monkey Seat - der kleine Flügel unter der Hauptplatte des Heckflügels - sieht so vernachlässigbar aus. Warum ist er doch so wichtig?"
Symonds: "Vor 2014 durften wir am Heck den Diffusor mit einem Beam Wing zum Arbeiten bringen. Er funktionierte im Zusammenspiel mit dem Heckflügel. Dieser Beam Wing wurde dann aber verboten. Unser Diffusor liegt jetzt relativ niedrig, der Heckflügel aber relativ hoch, was eine Lücke dazwischen schafft. Der Monkey Seat nutzt diesen Raum. Auf 150 Millimetern Breite in der Fahrzeugmitte gibt es keine Beschränkungen durch das Reglement. Er bringt keinen Abtrieb, sondern stabilisiert den Heckflügel, den wir so stärker belasten können."

S-Schacht-Öffnung am Mercedes F1 W06

S-Schacht-Öffnung am Mercedes F1 W06: Es ist eine ausgeklügelte Technik Zoom

Louis Kershaw (Großbritannien): "Könntest du bitte den S-Schacht und seine Funktionsweise erklären?"
Symonds: "Ein S-Schacht verbindet die Unterseite der Nase mit der Oberseite der Karosserie. Den Namen hat er von seiner Form. Wenn man das Auto in der Mitte der Länge nach aufschneiden würde, sähe man das 'S'. Es geht darum, Luft von der Unterseite dahin zu führen, wo sie weniger Verwirbelungen hervorruft. Sonst würde sie eine Grenzschicht bilden. Das ist einfacher gesagt als getan, denn der Luftstrom kommt aus einem Bereich mit sehr wenig Druck und soll in einen Bereich mit wenig Druck. Deshalb sieht er aus wie ein Briefkasten."

Peter Lavigne (Kanada): "Ein Golfball ist durch seine Dellen aerodynamisch vorteilhafter. Wurde Ähnliches schon in der Formel 1 versucht?"
Symonds: "Das ist nicht so einfach! Es hat mit der Reynolds-Zahl zu tun. Was man will ist ein Luftstrom nahe an der Oberfläche - ob bei einem Rennauto oder einem Golfball. Die Luft wird eine stehende Schicht bilden, die sich eventuell trennt, wenn man nicht eingreift, um ihren Weg zu steuern. Sonst geht der Abtrieb flöten. Auf dem Golfball mit seinen Dellen wird die Luft energetisiert und angeregt. Sie bleibt etwas länger 'haften', sodass er länger fliegt. Das Rennauto ist schneller, ergo steigt auch die Reynolds-Zahl. Dellen funktionieren auf dem Golfball genau wie Haifischhaut im Wasser. Bei niedrigen Geschwindigkeiten, bei höheren aber nicht mehr."

Warnung vor Hochspannung

Warnung vor Hochspannung: Wie viel Elektro verträgt die Formel 1 noch? Zoom

Mario Bernardo (Indonesien): "Wie weit lässt sich der Elektromotor in einem Hybridauto entwickeln? Oder lässt sich der Wagen komplett auf Elektrizität trimmen?"
Symonds: "Du müsstest meinen Artikel über die Formel-1-Autos in 20 Jahren lesen, den ich vor einigen Monaten geschrieben habe! Hybride sind für Endverbraucher der erste Schritt hin zu einem Vollelektro. Wir haben noch Luft nach oben und nutzen das, was wir bisher erreicht haben, auch noch nicht genug. Die Effizienz der aktuellen Antriebe ist der Wahnsinn! Wir brauchen aber einen Durchbruch bei den Batterien. In den kommenden 20 Jahren werden wir mehr Elektro erleben."

Luke Ridley (Großbritannien): "Befürwortest du die neuerliche Regeländerung in Sachen Funkverkehr?"
Symonds: "Die Formel 1 ist ein Teamsport. Wir sollten zusammenarbeiten, um Rennen zu gewinnen. Ich verstehe, dass einige nicht wollen, dass Ingenieure Tipps geben. Ich selbst habe kein Problem damit. Wenn wir es auf die Spitze treiben, dann muss der Pilot das Auto entwerfen, es bauen und selbst die Reifen wechseln."


Fotostrecke: Die zehn denkwürdigsten F1-Regeländerungen

Nachfrage der Redaktion: "Warum denn nicht ein mitfahrender Mechaniker?"
Symonds: "Das wäre ja eine Fahrhilfe! Heute sind Ingenieure Mitfahrer im Funk und nicht mehr Freiwild in einem rutschigen Ledersitz. Wir sollten verstehen, dass es ein Teamsport ist. Aber auch akzeptieren, dass die Fans die Fahrer eher hinter dem Ofen hervorlocken als Teams. Man sollte dem Piloten helfen dürfen, das Beste aus seinem Equipment herauszuholen und ihm dabei Ratschläge geben - nicht sagen, wie er fahren muss."

Jon Harber (Großbritannien): "Die Aerodynamik ist einer der Hauptgründe, dass Autos nicht mehr in der Lage sind, dicht hintereinander herzufahren. Sollte es 2017 deshalb wieder einen gewissen Ground Effect geben?"
Symonds: "Stimmt schon, aber es ist nicht bewiesen, dass der Ground Effect es verhindert. Die Arbeitsgruppe Überholen hat im Jahre 2008 geglaubt, dass das Gegenteil der Fall wäre. Es wurde nicht wirklich geklärt oder bewiesen. Das hat die Geschichte gezeigt. Die Leute machen nur markige Behauptungen, dass es sich mit Ground Effect einfacher hinterherfahren ließe."

Riccardo Patrese, Gerhard Berger

Ground Effect und weniger Aerodynamik: Wäre das ein guter Rückschritt? Zoom

Nachfrage der Redaktion: "Viele Leute fragen sich, ob mehr Aerodynamik 2017 nicht schlecht für das Überholen wäre?"
Symonds "Eine gute Frage. Die Teams haben zum Reglement beigetragen, aber die formalen Arbeitsgruppen existieren nicht mehr. Sie machten keine Regeln, sie gaben Hinweise. Jetzt kommt die Philosophie aus der Strategiegruppe, die schon etwas entschieden hatte - zusammen mit Bernie Ecclestone. Sie wollte Autos, die fünf Sekunden schneller sind. Das technische Personal der Teams war nicht mehr in der Position, um das infrage zu stellen. Es musste die Frage beantworten, wie es sich umsetzen ließ. In einer Formel 1, in der sich mit dem Antriebsstrang nicht viel machen lässt, konnte es nur um Reifen und Aerodynamik-Grip gehen. Ist das gut? Abwarten."

Uros Kobal (Slowenien): "Wenn du das Technische Reglement selbst schreiben könntest: Wie würde es dann aussehen?"
Symonds: "Schwierig. Und Uros, du bekommst nicht die Antwort, auf die du gewartet hast. Das Technische Reglement kann nicht getrennt vom Sportlichen Reglement existieren. Es gibt zwei Hauptziele: die Autos zu verbessern und die Rennaction zu verbessern. Dann müssen die Teams sich rechnen - was sich nicht unbedingt mit den beiden ersten Zielen vereinbaren lässt. Ich würde die zwei Reglements gerne verbinden. So würden wir die technischen Schranken eliminieren, aber keinen Rüstungswettlauf erleben - denn es gäbe eine gewisse Obergrenze bei der Entwicklung. Auch andere Sportarten kennen Finanzregeln. Wir müssen doch auch alle Fragebögen ausfüllen, auf denen gefragt wird, wie viel Steuern wir zahlen müssen. Es ist möglich."

Lewis Hamilton

Regenlichter haben nicht mehr so viel mit Regen zu tun wie früher Zoom

Paul Lychako (USA) "Warum blinken die Regenlichter nicht, wenn es regnet?"
Symonds: "Wir nennen sie zwar Regenlichter, sie haben aber zwei Funktionen. Sie dienen der Sichtbarkeit im Nassen und sie blinken, um die Aufmerksamkeit eines anderen Fahrer auf sich zu ziehen. Vor 2014 war das alles. Jetzt gibt es noch etwas: Es gibt nur begrenzt elektrische Energie pro Runde. Das darf man nicht mit Kraft verwechseln. Kraft treibt das Auto an und Energie ist die Zeitspanne, in der diese Kraft zur Verfügung steht. Die Elektropower beträgt maximal 120 kW bis das Limit pro Runde erreicht ist. Dann müssen wir sie abschalten. 120 kw sind 162 PS und das ist eine Menge Kraft! Ist man ganz dicht dran, wenn das passiert, würde man sofort in das Heck des Autos krachen. Zuvor blinkt also das Regenlicht. Und das sieht man, wenn das Auto im Trockenen auf eine Kurve zufährt. Das ist kein Bremslicht! Es ist die Elektropower, die heruntergeregelt wird."

Tony Geran (Australien): "Ich habe von Diffusoren und einem 'anliegenden Luftstrom' gelesen. Was ist das?"
Symonds: "Ein 'anliegender Luftstrom' hat nicht unbedingt nur mit Diffusoren zu tun. Ihn gibt es auch in anderen Bereichen. Fährt ein Auto 200 km/h, dann ist die bewegt sich die Luft drumherum in Relation zum Fahrzeug auch mit 200 km/h. Aber auf dem Wagen selbst gibt es eine dünne Schicht, die daran klebt und sich mit dem Auto bewegt. Die relative Geschwindigkeit beträgt also null km/h. Diese Schicht, die auch als Grenzschicht bekannt ist, wird immer dicker. Erst ist sie nur molekular, dann einige Millimeter dick. Wenn man keine Energie zufließen lässt, reißt sie ab. Dann wäre der 'anliegende Luftstrom' keiner mehr. Passiert es unkontrolliert, hat das Auto plötzlich extrem viel Abtrieb."

Michael Schumacher

Michael Schumacher machte Fitness für Piloten zur Selbstverständlichkeit Zoom

Michael Barnes (Großbritannien): "Was unterscheidet einen guten Fahrer von einem herausragenden?"
Symonds: "Gute Piloten fahren schnell. Großartige können das auch, aber sie lassen dazu noch Erfahrung einfließen. Intelligenz, taktisches Gespür, mentale Stärke und Hingabe. Dann gibt es auch noch die Selbstwahrnehmung, Die ganz Großen glauben, sie seien die Besten. Das treibt sie an. Hätte man mich vor 20 Jahren gefragt, als ein gewisser Michael Schumacher auftauchte, hätte ich auch von Fitness gesprochen. Heute ist das selbstverständlich. Man muss in der Lage sein, Vollgas zu fahren und nur 80 Prozent seiner Konzentration aufzuwenden. Die anderen 20 Prozent dienen der Informationsverarbeitung und dazu, beim Sammeln von Daten zu helfen. Man muss klug genug sein, dem Ingenieur alles mitzuteilen."

Nachfrage der Redaktion: "Was ist, wenn man beim Testen wahnsinnig schnell ist, aber mit dem Druck der Rennsituation nicht klarkommt?"
Symonds: "Das meine ich mit taktischem Gespür. Einige Piloten können testen, aber keine Rennen fahren. Vor einigen Jahren war das Teo Fabi. In einer schnellen Kurve ganz alleine kam niemand an ihn heran. In einem Qualifying in Österreich mit einem 1.300-PS-Motor hätte er in der ersten Reihe gestanden. Aber sobald andere Autos in der Nähe waren, hatte er nicht das räumliche Verständnis, was er tun musste."


Fotostrecke: Technikdramen, die Rennsiege kosteten

Matthew Lumley (Großbritannien): "Wie funktioniert das Prinzip des angestellten Formel-1-Autos überhaupt?"
Symonds: "Wenn man das Auto stärker anstellt, hebt man das Heck an und senkt die Nase ab. Das letztgenannte ist immer eine gute Sache, denn je näher der Frontflügel am Boden ist, umso mehr Abtrieb erzeugt er. Der Diffusor ist eine expandierende Röhre. Wenn man ihn vom Boden anhebt, kann er besser funktionieren. Wenn man zu hoch geht, verliert man aber wieder an Abtrieb. Man muss das Limit finden, aber unter dem geltenden Reglement kann man die Autos ziemlich steil anstellen."

Andrew Philips (USA): "Wie wirkt sich die Umgebungstemperatur auf die Rundenzeiten aus? Wie groß ist durchschnittlich der Unterschied zwischen beispielsweise 10 und 20 Grad Celsius?"
Symonds: "Das ist vielleicht meine Lieblingsfrage! Die hat mir Arbeit beschert, denn ich wusste keine Antwort. (Anm. d. Red.: An dieser stelle holt Pat einen Notizblock hervor, auf dem eine Reihe von Zahlen geschrieben steht) Wenn die Temperatur von 10 auf 20 Grad Celsius steigt, sinkt die Luftdichte von 1,247 Kilogramm pro Kubikmeter auf 1,204. Durch die Erwärmung sinkt die Luftdichte also um 3,6 Prozent. Das bedeutet, dass man Abtrieb verliert, allerdings sinkt gleichzeitig auch der Luftwiderstand. Auf einer typischen Strecke, nehmen wir Barcelona, verliert man durch den geringeren Abtrieb 0,45 Sekunden. Durch den geringeren Luftwiderstand wird man aber 0,28 Sekunden schneller."

"Mit Blick auf die Aerodynamik wäre man also 0,17 Sekunden schneller, wenn es kälter ist. Bis 2013 hätte es aber auch einen Effekt auf die Motorleistung gehabt, denn je kälter die Luft, umso mehr Leistung hatte der Motor. Bei den heute verwendeten Antriebseinheiten macht das allerdings keinen Unterschied mehr, den wir dürfen nur eine bestimmte Menge Benzin verbrennen und können daher nicht endlos Luft zuführen. An einem heißen Tag oder in große Höhe muss der Kompressor härter Arbeiten, aber wir bekommen immer noch genug Luft in den Moto, um die 100 Kilogramm Benzin pro Stunde zu verbrennen. Als drittes muss man an die Reifen denken. Wenn die Lufttemperatur um zehn Grad Celsius steigt, erhöht sich die Asphalttemperatur in gleichem Maße. Wird ein Auto auf heißerer Strecke nun schneller oder langsamer? Das hängt von der Reifenmischung und dem Temperaturfenster ab, in dem der Reifen arbeitet."

Brian Squires (Großbritannien): "Wie wird im Auspuff die Hitze in elektrische Energie umgewandelt?"
Symonds: "Ein Turbolader besteht aus zwei Turbinenrädern. Eines sitzt im Auspuffsystem und wird von den ausströmenden Abgasen angetrieben. Das andere sitzt außerhalb das Auspuffs und komprimiert die Luft, bevor sie dem Motor zugeführt wird. In einem aktuellen Formel-1-Auto sitzt zwischen Turbine und Kompressor ein Elektromotor. Der kann sowohl als Motor als auch als Generator eingesetzt werden und so die Batterie laden."

"Interessant ist, dass wir ihn auch einsetzen können, um das Tempo der Turbine und somit den Ladedruck zu begrenzen. Daher bräuchten wir im Grunde kein Wastegate mehr. Wir benutzen aber dennoch eines, denn damit kann man im Qualifying-Modus den Motor effizienter betreiben. Außerdem hört man oft vom Turboloch, wenn man aufs Gas tritt, aber noch keine Leistung hat, weil der Turbolader erst auf Touren kommen muss. Das gibt es bei uns nicht, denn wir nutzen den Elektromotor, um den Turbo anzutreiben. Ein Turboloch gehört also der Vergangenheit an."

Michael Schumacher, Rubens Barrichello

Einst fuhr die Formel 1 zumindest durch eine Steilkurve von Indianapolis Zoom

James Manzano (USA): "Warum können IndyCars auf Ovalen fahren und Formel-1-Autos nicht?"
Symonds: "Formel-1-Autos könnten durchaus auf Ovalen fahren, aber man darf nicht vergessen, dass die Belastung für die Reifen im Oval immens ist. Ein IndyCar-Reifen ist völlig anders als ein Formel-1-Reifen. Ich denke aber, dass es nicht schwierig wäre, ein Formel-1-Auto entsprechend zu verändern. Das wäre nicht ungewöhnlicher, als es beispielsweise für Monaco abzustimmen. Man müsste bestimmte Bauteile verstärken, damit sie den veränderten Anforderungen standhalten, aber was man auf jeden Fall bräuchte, wäre ein spezieller Reifen."

Mehran Irdmousa (USA): "Warum verwendet die Formel 1 keine Doppelkupplung?"
Symonds: "Das liegt an einer etwas seltsamen technischen Anweisung von vor ein paar Jahren. Diese hatte die Verwendung von Doppelkupplungen verboten, da sie als zusätzliches Bremssystem angesehen werden könnten. Das wurde aber niemals in den veröffentlichten Regeln festgehalten und ist einer der seltsamsten Aspekte der Formel 1. Man braucht ein lexikalisches Wissen all dieser technischen Anweisungen aus den vergangenen Jahren. 1999 sind wir im Benetton B199 mit einer Doppelkupplung gefahren, was eine feine Sache war, auch wenn sie schwerer war. Der eigentliche Grund, warum wir keine mehr benutzen, ist aber ein anderer: Mit einer Doppelkupplung kann man nicht ohne Zugkraftunterbrechung schalten, und das machen aktuelle Formel-1-Autos."

Dani Damaa (Libanon): "Warum läuft das Cockpit bei starkem Regen nicht mit Wasser voll?
Symonds: "Nun, das tut es. Als 2009 in Malaysia wegen des Gewitters die rote Flagge gezeigt wurde, stand so viel Wasser in den Autos, dass das KERS-Warnlicht anging: Die Batterien und Steckverbindungen waren überschwemmt. Wir versuchen allerdings, die elektrischen Systeme so gut wie möglich gegen Wassereindrang zu schützen. Es gibt kleine Löcher, durch die Wasser laufen kann, damit es sich nicht füllt und der Fahrer ertrinkt. Wir können aber nicht einfach Löcher in den Unterboden bohren, denn der Luftstrom unter dem Auto ist so wichtig."

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