Bremsenprüfstand mit einem "Mini-Windkanal"

03.02.2016

Brembo: Bremsenprüfstand mit einem "Mini-Windkanal"

Durch Adrian Newey, den genialen Designer von Red Bull Racing wird die Formel 1 ganz neu interpretiert. Der englische Ingenieur, der aus dem Geburtsort von Williams Shakespeare, Stratford-upon-Avon, stammt, hat die Technik der Formel-1 Boliden, die der breiten Öffentlichkeit zumeist nicht bekannt ist, in den letzten Jahren neu geprägt. Seiner Meinung nach muss jedes Bauteil der Maschine dazu dienen ihre Leistungskraft zu verbessern. Die Bremsanlage darf sich beispielsweise nicht darauf "beschränken", das Fahrzeug mit möglichst kurzem Bremsweg herunterzubremsen, sondern sie muss zumindest auch bei ein paar anderen Funktionen ihren Beitrag leisten: beim Aufwärmen der Reifen, damit sie bereits in der ersten Runde des Qualifyings oder des Rennens auf Betriebstemperatur kommen, wenn sie nicht gerade dazu dienen die Aerodynamik zu verbessern und dazu beitragen den Rollwiderstand zu verringern.


 
 




UNTERSCHIEDLICHE BREMSANLAGE FÜR JEDES F-1 TEAM


Brembo, der weltweit führende Hersteller von Bremsanlagen, hat sich den Motorsport als Prüfstand für seine Forschung ausgesucht: Innovation im Rennsport wirkt sich immer auch auf die Serienproduktion aus.

Die Marke aus Bergamo ist durch 6 Teams in der Formel-1 vertreten. Um den Anforderungen der Designer gerecht zu werden, reicht es daher nicht die besten Bremsanlagen des Formel-1 Zirkus zu liefern:

“Im Laufe einer WM-Saison – erklärt Mauro Piccoli, Leiter von Brembo Racing - kann es schon drei oder vier Entwicklungsstufen bei den Carbon-Bremsscheiben geben, die sowohl die Verringerung des Durchmessers der hinteren Bremsscheibe als auch die Tüftelei an einer neuen Belüftung oder die Veränderung des Bremsband betreffen kann, um die Scheiben bei verschiedenen Temperaturen verwenden zu können.

Ein paar Lösungen entwickeln wir selbst im Zuge der Lieferung, für die Weiterentwicklungen sind hingegen die Teams gefordert: die Anlagen sind so individuell auf die einzelnen F1-Teams, ob Klein oder Groß, abgestimmt, dass eine Lagerhaltung gleicher Teile nicht möglich ist”.


 

DER DYNAMISCHE PRÜFSTAND IST EIN "MINI-WINDKANAL"

Die Forschung wurde daher auf die Spitze getrieben: Seitdem die Tests auf der Rennstrecke während der Saison verboten sind, muss die Entwicklungsarbeit auf den Prüfständen durchgeführt werden.
Und Brembo Racing, wo man seit jeher den Anregungen der Teams sehr aufgeschlossen gegenüber steht, war die erste Abteilung, die sich zwei dynamische Prüfstände angeschafft hat, die im hochmodernen Werk in Curno wie ein Augapfel gehütet werden. Einer ist ein ganz besonderes "Juwel", auf ihn ist fast der gesamte Rennzirkus neidisch.
Worum handelt es sich? Um eine Art "Mini-Windkanal", auch wenn der Begriff eigentlich nicht ganz zutrifft, wo man den Kühlluftstrom verändern kann, indem die tatsächlichen Luftströmungen am Fahrzeug präzise simuliert werden. Ein ebenso faszinierendes wie unbekanntes Thema.

 
 

 

        


BREMSHUTZEN, MEISTERWERKE... MODERNER KUNST


Bei den Reifen für die Formel 1 entstanden im Lauf der Zeit immer kompliziertere Bremshutzen aus Kohlenstoff, mit Lufteinlässen, Flaps und Luftstromverteilern mit immer spezifischerem Design (echte Meisterwerke der modernen Kunst), denn die Aerodynamikspezialisten haben festgestellt, dass man, wenn die Luft frei von den Turbulenzen ist, die durch die Drehbewegung des Reifens erzeugt werden, den Rollwiderstand der Boliden verringern oder die aerodynamische Last erhöhen kann.

 

 
 


DER KORB ENTHÄLT VIELE GEHEIMNISSE

Durch das äußerst strenge FIA Reglement sind die Ingenieure sehr darauf bedacht, die Forschung in Richtung Leistungssteigerung zu fokussieren. Und im Bereich der Bremsen konnte man sehr interessante Dinge entdecken. Wenn die Bremshutzen das Ergebnis der sichtbaren Arbeit sind, sollte man erst recht versuchen zu verstehen, welchen Einfluss die Bremsanlage auf jene Teile nehmen kann, die nicht sichtbar sind. Die Bremsscheibe, der Bremssattel und der Nabenhalter befinden sich bereits in einem "Korb" aus Verbundmaterialien. Dabei handelt es sich um ein Gehäuse, das aus hochkomplizierten CFD-Studien resultiert, die dann am Brembo Prüfstand umgesetzt werden. Wir haben Roberto Malagoli, den Testverantwortlichen, der jahrelang ein Vertreter der Marke Brembo im Fahrerlager des Formel-Zirkus war und jetzt auch für den "Mini-Windkanal" in der Testabteilung verantwortlich zeichnet, um Informationen gebeten.


 
 


DIE HEISSE LUFT DER BREMSEN DIENT AUCH ZUM.....ERWÄRMEN DER REIFEN

Natürlich wird nur eine Änderung nach der anderen eingeführt, genauso wie es bei der Studie im Windkanal gemacht wird. Es ist noch nicht lange her, als man versuchte die heiße Luft der Bremsen so rasch wie möglich abzuleiten, um die Bremsanlage zu schonen. Heute hingegen setzen die Ingenieure bevorzugt sowohl auf die einströmende Luft (es gibt Lufteinlässe zu Gunsten der Scheibe und andere zu Gunsten des Sattels) als auch auf die ausströmende Luft. Wenn die Felge erwärmt werden muss, um die Reifen auf Betriebstemperatur zu bringen, werden Körbe verwendet, die in der Nähe der Scheibe ein Fenster haben, sodass die glühend heiße Luft (bei scharfen Bremsmanövern können 1000 Grad erreicht werden) an die Stelle des Rads gelenkt wird, an der sie gebraucht wird und nicht unnötig verschwendet wird. Ferrari beispielsweise nutzt geschlossene Körbe mit 3 tropfenförmigen Öffnungen, die zu Beginn der Saison rund waren.


 

“Am Prüfstand dreht sich ein leistungsstarker Ventilator mit gleichbleibender Geschwindigkeit - fährt Malagoli fort - : dann gibt es noch einen Elektromotorregler, der von einer Software gesteuert wird, die den Luftstrom in Richtung "Corner" erhöht oder verringert, genau so als wenn er am Boliden auf der Rennstrecke montiert wäre. Der Luftstrom wird entsprechend der Geschwindigkeit des Rads moduliert. Bei 360 km/h werden 100 m/s zurückgelegt, aber die Luft, die in die Leitungen gelangt, ist Widerständen ausgesetzt, die bis zu einem Drittel an Durchsatzverlust bewirken können: die Strömungsgeschwindigkeit verringert sich daher auf nur mehr 30 m/s. Das ist der Grund, warum der Druck am Eingang des Lufteinlasses, in den Leitungen oder an verschiedenen Punkten des Korbs gemessen wird. Die Anlage muss effizient sein, sonst benötigt sie größere Lufteinlässe zu Lasten der Aerodynamik”.

GELOCHTE NABEN FÜR EINE BESSERE AERODYNAMIK

Red Bull Racing, Ferrari, Williams und McLaren verwenden auf gewissen Rennstrecken (die nicht zu schnell sind) gelochte Naben: die Luft der Bremsen wird nämlich zur Radmitte befördert, wo weniger Turbulenzen entstehen.

 

 

Der warme Luftstrom, der aus der Felge austritt, dient dazu die Luft, die von der Endplatte des Frontflügels umgeleitet wird, so zu lenken, dass sie die "Mauer" des Vorderreifens umgeht: wenn eine gute “Synchronisierung” der Luftströme gefunden wird, kann der Luftstrom wieder am Heckdiffusor angehängt werden, wodurch sich die aerodynamische Last erhöht. Dabei handelt es sich um ein sehr schwieriges Unterfangen, das lange CFD-Simulationsstudien und praktische Tests am Brembo Prüfstand zur Bestätigung der erfolgreichen Arbeit erfordert.

DIE FORSCHUNG KENNT KEINEN STILLSTAND…

Neben Malagoli, dem Fahrzeugingenieur, und den Mechanikern, die die einzelnen Teile montieren, gibt es auch einen Aerodynamikspezialisten, der die von den Sensoren gemessenen Werte am Computer abliest und anhand dieser Daten die Effizienzsteigerung der .... Bremsanlage bewerten kann. “Ich habe festgestellt, dass man oft bestimmte Ergebnisse sucht und dabei andere findet, die sich von den Simulationen am Computer unterscheiden - meint Malagoli abschließend - wodurch sich neue Entwicklungsszenarien eröffnen…”. Und Brembo Racing ist bereit, die Neuheiten in seinen Bremsanlagen umzusetzen und damit die Multidisziplinarität seiner Techniker unter Beweis zu stellen: Die Formel 1 ist das Maß aller Dinge in der Automobiltechnologie und wer in diesem Bereich arbeitet, kann sich niemals auf seinen Lorbeeren ausruhen...