17 december 2019

Formule 1 2009 tegen 2019: een vergelijking van remmen

Tien jaren zijn er verstreken sinds het sprookje van brawn gp met de brembo-remmen

De verrassing. Dat is wat er aan de Formule 1 heeft ontbroken deze afgelopen jaren, gezien de reeks successen van Mercedes en de sporadische overwinningen van Ferrari en Red Bull. Tien jaar geleden was de situatie duidelijk anders. Een team dat op het punt stond uiteen te vallen, later omgedoopt naar Brawn GP, werd aangekocht voor de prijs van slechts één Britse pond en slaagde erin de titels van Wereldkampioen coureurs en constructeurs te veroveren.

Maar dat was nog een heel andere Formule 1, te beginnen met de kenmerken van de motoren (2,4 liter V8-motoren met natuurlijke aanzuiging en een maximaal toerental van 18.000 tpm), tot aan de banden (Bridgestone), bijtanken tijdens de race, geen beperkingen voor het verbruik en een groter aantal motoren per coureur (8 voor het gehele seizoen, bestaande uit slechts 17 Grand Prix).

Anders waren ook de remonderdelen die Brembo aan een groot deel van deelnemende teams leverde: Scuderia Ferrari (die sinds 1975 altijd gebruik heeft gemaakt van de Brembo-remsystemen), Red Bull, Toyota, Toro Rosso, BMW Sauber, en Brawn GP.

Brembo heeft sinds de jaren tachtig remsystemen geleverd aan niet alleen de beroemdste en bekendste teams, maar ook aan teams met kleinere budgetten die toch wensten te beschikken over de beste remmen die er op de markt beschikbaar waren. Dat is precies waarvoor Ross Brawn heeft besloten toen hij het team Honda overnam en de kenmerken definieerde waarover de BGP001 moest beschikken.

Ross Brawn heeft de remkracht en de betrouwbaarheid van de Brembo-remmen kunnen waarderen gedurende zijn vijftien jaren in de Formule 1, eerst met Benetton (1991-1996) en later met Ferrari (1997-2006). Met het Anglo-Italiaanse team won hij twee Wereldkampioenschappen coureurs en één Wereldkampioenschap constructeurs. In Maranello won hij verder zes Wereldkampioenschappen coureurs en vijf Wereldkampioenschappen constructeurs.

Einde 2007 vond hij de Brembo-remmen terug op de Honda, maar dat alleen was niet voldoende om een succesvolle racewagen te garanderen. 2008 was een bijzonder ongelukkig jaar voor het Anglo-Japanse team. Het veroverde slechts één podiumplaats over alle 18 Grand Prix en punten in slechts vier van de races, en plaatste zich aan einde seizoen met enkel 14 punten op de drie-na-laatste plek onder de constructeurs, met alleen Force India en Super Aguri onder zich.

Dus besloot Ross Brawn in 2009 voor een revolutie van de technische benadering van het design van de wagen en introduceerde hij een dubbele diffusor die een uitzonderlijke aerodynamische belasting verzekerde. Vooral dankzij deze oplossing wonnen Brawn GP en Brembo het 19e Wereldkampioenschap constructeurs en met Jenson Button het 15e Wereldkampioenschap coureurs.

De eenzitters van de Formule 1 hebben de laatste tien jaar een indrukwekkende evolutie gezien, vooral dankzij de verbeterde prestaties van de laatste generatie van Brembo-remmen. Er wordt meer van de remmen gevraagd, zowel als gevolg van de hogere rondesnelheden van de huidige Formule 1-wagens ten opzichte van die van het jaar 2009, als door de grotere capaciteit om het remkoppel te ontlasten naar de grond dankzij het gebruik van banden met een breder loopvlak.

Remkracht: tot 50% meer

Met de term ‘remkracht’ wordt de hoeveelheid tijdens het remmen afgevoerde energie bedoeld. Dit is de waarde die in de afgelopen tien jaar het meest is toegenomen, zoals aangetoond in de volgende voorbeelden.
De St. Devote, de eerste bocht na de start van de Grand Prix van Monaco, is vaak het toneel van spectaculaire ongevallen. In 2009 was hier de remkracht van elke eenzitter gelijk aan 1.588 kW; dit jaar bedroeg de gemiddelde remkracht 2.175 kW, dus een toename van 37%.
Nog grotere variaties van de remkracht werden vastgesteld op andere circuits: Tijdens de Japanse Grand Prix van 2009 was de waarde in de bocht na de eindstreep net iets meer dan 2.000 kW, terwijl hij dit jaar rond de 3.000 kW lag, dat is 50% meer.

Remvertraging: tot 23% meer

Voor het uitoefenen van een hogere remkracht en het verwerken van een sterkere remvertraging, was het van essentieel belang om de belasting op het rempedaal te verhogen. Van de hedendaagse bestuurders wordt dus tijdens het remmen meer kracht gevraagd ten opzichte van hun collega’s van tien jaar terug.

In bocht 11 van Yas Marina (Grand Prix Abo Dhabi) is de huidige remvertraging 223 km/uur, ten opzichte van 207 km/uur in 2009, maar de belasting op het rempedaal is nog sterker toegenomen, van 126 kg naar 155 kg, dus 23% meer. En in de bocht na de tunnel van de Grand Prix van Monaco is de belasting op het rempedaal gegroeid van 116 kg naar 144 kg, een toename van 19%.

Remtijd: tot 13,9% minder

Op vele circuits lijken de remtijden niet veel veranderd te zijn sinds 2009, maar het is misleidend om voor deze vergelijking enkel de remtijd in overweging te nemen. Er moet ook rekening worden gehouden met de begin- en eindsnelheden.

Zo bedroeg de remtijd in bocht 11 van Yas Marina tien jaar geleden 2,43 seconden, terwijl deze tijd tegenwoordig gelijk is aan 2,38 seconden. De bespaarde tijd lijkt misschien onbeduidend, slechts 5 honderdsten van een seconde. In werkelijkheid is dit verschil veel hoger, aangezien de Formule 1-wagens in 2009 hun snelheid verminderden met 207 km/uur. Tegenwoordig wordt op hetzelfde punt de snelheid verminderd met 223 km/uur. Ondanks het feit dat de snelheid met 16 km/uur meer wordt verminderd, hebben de hedendaagse eenzitters daar minder tijd voor nodig, het bewijs van een grotere remkracht.

In bocht 10 van de Grand Prix van Monaco is de remtijd afgenomen van 2,60 seconden in 2009 naar 2,48 seconden dit jaar. In de laatste bocht van de Grand Prix van België is de vermindering van remtijd nog duidelijker: van 2,71 seconden in 2009 naar 2,52 seconden dit jaar. En bovendien daalt de snelheid tegenwoordig met 218 km/uur, ten opzichte van de 202 km/uur in 2009.

In perspectief betekent dit dat er in 2009 in de laatste bocht van de Belgische GP een snelheidsvermindering van 74,5 km/uur plaatsvond voor elke seconde gebruik van de remmen. Vandaag bedraagt deze snelheidsvermindering 86,5 km/uur voor elke seconde van remmen. De vergelijking van de 74,5 km/uur met de 86,5 km/uur toont een verbetering van ongeveer 13,9%, maar in andere gevallen is dit minder geprononceerd.

Remschijven: van 300 naar 1.480 gaten (+ 393%)

Een van de onderdelen van het remsysteem dat een zichtbare verandering heeft ondergaan, is de remschijf. Voor de voorste schijven biedt Brembo drie varianten: De optie medium koeling met 800 ventilatiegaten, hoge koeling met 1.250 gaten en uiterst hoge koeling met 1.480 gaten.

In de loop van de afgelopen tien jaar hebben ontwikkelingen in het onderzoek ervoor gezorgd dat Brembo het aantal gaten geleidelijk heeft verhoogd, terwijl hun afmetingen zijn afgenomen. Tien jaar geleden, in 2009, waren er op een Formule 1-schijf ongeveer 300 ventilatiegaten aanwezig.

Drie jaar later was het aantal tweemaal zoveel, ongeveer 600. Hier bleef het niet bij: op de Formule 1-racewagens van 2014 hadden de gemonteerde schijven meer dan 1.000 ventilatiegaten.

De toename van het oppervlak van de schijf dat wordt blootgesteld aan ventilatie verzekert een hogere hitte-afvoer en een daling van de bedrijfstemperatuur. De temperatuur van de in de Formule 1 gebruikte carbon remschijven kan gedurende korte perioden zelfs oplopen tot bijna 1000°C.

Sinds 2017 heeft de grotere dikte van de schijven, van 28 naar 32 mm, ervoor gezorgd dat de ruimte voor de ventilatiegaten verder is toegenomen, een verdere ontwikkeling van de koeling van de remsystemen.

De gaten, die nu over vier rijen zijn aangebracht, hebben een diameter van 2,5 millimeter en worden één voor één door precisie-apparatuur geboord. Het boren van alle gaten op één enkele schijf duurt tussen de 12 en 14 uur. Op deze niveaus is precisie alles: de bewerkingstolerantie bedraagt slechts 4 honderdsten van een millimeter.

Lorem ipsum dolor sit amet

Remblokken: 10% meer afgevoerde energie

Ook de remblokken hebben over de afgelopen tien jaar grote veranderingen ondergaan, zowel voor wat betreft de grootte als de vorm.

Het totale oppervlak van een remblok is tegenwoordig slechts bijna 2% groter (van 4.000 mm naar 4.070 mm), maar ze zijn nu langer dan in het verleden: in 2009 waren de maten 106 x 25 mm, in 2019 zijn ze 185 x 22 mm.

Remblokken moeten tegenwoordig veel meer energie afvoeren: tien jaar geleden in Canada bereikte de temperatuur van de schijven in bocht 10 een maximale waarde van 908°C, terwijl deze waarde op dezelfde plek dit jaar hoger was dan 1.000°C.

Om dit probleem te verhelpen, is meer diepgaand onderzoek verricht naar de vorm van de remblokken. De remblokken hebben ventilatiegaten die worden aangepast aan de behoeften van elk team.

Remklauwen: 15 % lichter

In de loop van de afgelopen tien jaar hebben de remklauwen een enigszins onlogische ontwikkeling ondergaan. Aan de ene kant zijn er minder keuzes beschikbaar voor de verschillende circuits, terwijl aan de andere kant het aantal gepersonaliseerde ontwikkelingen voor de afzonderlijke teams steeds uitdrukkelijker is geworden.

In 2009 waren er verschillende remklauwen voor verschillende circuits, maar geen bijzonder duidelijke variaties tussen de remklauwen van de verschillende teams.

Sinds een paar jaar maakt elk team gebruik van zijn eigen type remklauw dat onveranderd blijft voor alle circuits van het seizoen, maar dat extreem is aangepast aan de specifieke behoeften van de wagen van het team. Tegelijkertijd is de ontwikkeling steeds complexer geworden.

Tegenwoordig, in tegenstelling tot 10 jaar geleden, vereist de Formule 1 een diepgaande personalisatie van de remsystemen, in overeenstemming met de verschillende ontwerpkeuzes van de afzonderlijke eenzitters. Elk team waaraan Brembo levert, vraagt remsystemen die in toenemende mate “op maat” moeten zijn, nauw geïntegreerd met het ontwerp van de wagen en onderhevig aan een voortdurende ontwikkeling in de loop van het seizoen.

Zo worden de remklauwen bijvoorbeeld perfect geïntegreerd met het koelsysteem van de hoek van de wagen (luchtinlaat, drums, enz.), met door elk team ontwikkelde aerodynamische oplossingen, waardoor elk onderdeel uniek is.

Bovendien zijn de voorkeuren van de coureur tegenwoordig van invloed op de verschillende combinaties van stijfheid en gewicht.
Er zijn teams die de voorkeur geven aan minder zware remklauwen omdat ze het gewicht van de wagen moeten beperken, ook al betekent dit een verlies in termen van stijfheid. Anderen leggen de nadruk op de stijfheid, ten nadele van de massa. Over het geheel genomen is er ten opzichte van 2009 een vermindering van 15% van het gewicht van de remklauwen, terwijl de productie tegenwoordig veel complexer is.

Brake-by-wire

Een andere belangrijke innovatie van de laatste tien jaar is het Brake-by-wire-systeem. De noodzaak om voor de achteras de juiste remkracht te verzekeren, apart van het uitgaande koppel gegenereerd door elektrische motoren, heeft in 2014 geleid tot de introductie van nog een innovatief element: Brake-By-Wire (BBW).

Onder normale gebruiksomstandigheden wordt het achterste systeem niet langer rechtstreeks door de bestuurder aangestuurd, maar door het hydraulische systeem met hoge druk van het voertuig (het systeem dat de versnellingsbak of de stuurbekrachtiging activeert) door middel van een elektronische regelmodule van het voertuig dat op elk moment de remkracht gekoppeld aan de twee MGU’s en de door de bestuurder opgelegde remdrukverdeling controleert.

Op de achteras is de af te voeren hoeveelheid energie bij gelijke wrijving minder, omdat de energie gedeeltelijk wordt teruggewonnen door de MGU-K: het resultaat is een minder omvangrijke en lichtere remklauw.