Techniek! Brandstoftanks in Formule 1-auto’s

Auteur: , 45 Reacties

Sinds bijtanken is verbannen uit de Formule 1 lijkt het benzineverhaal minder relevant geworden. Toch valt er genoeg interessants te melden over de brandstoftanks die in de Formule 1 worden gebruikt.

Techniek! Brandstoftanks in Formule 1-auto's

Allereerst de reglementen. Teams mogen per race 100 kilogram aan benzine verstoken en het verbruik mag nooit meer bedragen dan 100 kg per uur. Gebeurt dat wel, dan wordt de betreffende coureur direct uit de race gehaald en is het game over. Het is nogal een contrast met de tijden waarin er lustig op los werd getankt tijdens races. Bovendien gebruikte men vroeger exotische brouwsels die vrij weinig te maken hadden met de benzine uit de pomp langs de weg. F1-brandstof moet tegenwoordig in hoge mate overeenkomen met het spul dat jij en ik bij het tankstation halen.

Nu bijtanken verboden is, zal alle benzine aan de start van de race in de auto moeten zitten. Uit veiligheidsoverwegingen is de benzinetank een integraal onderdeel van de veiligheidscel. De tanks moeten direct achter de coureur en voor de motor worden geplaatst. Dat verklaart ook waarom één zijde van de brandstoftank uit een Formule 1-auto rond is, want hier begint het stoeltje van de coureur.

F1-tank

De tanks die in de F1 worden gebruikt komen allemaal bij één bedrijf vandaan: Aero Tec Laboratories. Deze toko is één van de weinige bedrijven die door de FIA geschikt is bevonden om tanks te bouwen die aan alle veiligheidsvoorschriften voldoen.

Zoals je al vermoedde klotst de benzine in de tank tijdens het rijden alle kanten op. Een zeer interessante animatie van hoe dat er ongeveer uitziet check je HIER. Leuk om te zien, maar het maakt het lastiger om de benzine op te vangen en richting de motor te sturen. Om die reden hebben tanks in de F1 meerdere elektrische pompjes onderin de hoeken zitten, die de brandstof uit de tanken slurpen en richting de motor te sturen. Bovendien is de tank binnenin voorzien van meerdere schotten, die het geklots tot een minimum beperken.

Benzine animatie

Door naar het materiaal waar de tanks van worden gemaakt. Veiligheid is hierbij het grootste issue, want niemand zit te wachten op een fikkende raceauto met de coureur er nog in. In het verleden zijn genoeg coureurs op die manier aan hun einde gekomen. Om de risico’s tot een minimum te beperken, worden de tanks zoals gezegd binnen de monocoques van de auto’s geplaatst. De tanks zelf zijn elastisch, net als bijvoorbeeld de niet-Amerikaanse versie van de Ferrari F40 die ook had.

Waarom de tanks elastisch zijn? Dat maakt ze beter bestand tegen een stootje, want elk onderdeel aan een F1-auto krijgt het door de G-krachten flink te verduren. Probleem: flexibele materialen zijn vaak minder sterk. Zo zou je de tank van een Formule 1-wagen gemakkelijk kunnen perforeren als deze van rubber zou zijn gemaakt en dat wil je niet, want lekkages en brandgevaar. Daarom worden de tanks gemaakt van rubber dat is verstevigd met kevlar. Volgens de kenners zijn de tanks nagenoeg onbreekbaar. Mocht het toch fout gaan, dan zorgen diverse veiligheidssystemen ervoor dat de boel niet in de fik vliegt. Of erger.



45 reacties

“Teams mogen per race 100 kilogram aan benzine verstoken en het verbruik mag nooit meer bedragen dan 100 kg per uur.”
Nogal dubbelop niet?
Zo staat het in de reglementen, maar je hebt natuurlijk een punt.
@StijnB: Nee het verbruik kan tijdelijk opgeschroefd worden tot 100kg p/u om bv iemand in te halen.
@krankjorem:
als je over een uur middelt maakt dat dus niet uit.
@super: Dus wel.
@wpgt:
dus niet zoals het in het blogje staat. effe opgezocht en in de fia regels is het daarom ook anders verwoord. bovendien is het onderworpen aan over de tijd waarover je brandstofverbruiksmeter het middelt maar daar zullen ook wel regels voor zijn.
@StijnB: Nee, dat gaat over een momentopname.
@basv:
Dat maakt het inderdaad duidelijker!
@stijnb: De ene gaat over het gemiddelde verbruik (100kg / race) de andere gaat over het maximale piekverbruik bij volgas (=100kg/uur = 1,6/kg/minuut = 27 gram/seconde)
@shenkie88:
Als dat zo betekent het dus dat je maximaal 1288kW (1728pk) aan brandstof aan het verstoken bent (als je aanneemt dat de energetische waarde gelijk is aan die van “normale” brandstof). Aangezien er wordt gezegd dat een F1 motor max. 450kW levert betekent het dat het rendment iets van 35% is, wat op zich redelijk hoog is voor een verbrandingsmotor.
@super: Dan lijkt het redelijk te kloppen;
– Zoals het artikel nu zegt moet de brandstof meer overeenkomen met “onze” brandstof. Vermoedelijk is de kinetische waarde van F1 brandstof wel wat hoger.
– Daarbij zegt Mercedes volgens dit artikel: http://www.autoblog.nl/nieuws/mercedes-ook-in-2016-is-onze-f1-motor-weer-beter-84276
dat ze een efficientie tot wel 45% kunnen behalen. en dan een vermogen van 900 PK kunnen bereiken. (Deze cijfers vind ik zelf niet echt geloofwaardig.
@shenkie88:
45% klinkt idd extreem hoog voor een zeer hoogtoerige benzinemotor.
@super: de motor van de Benzen schijnt een thermische efficiëntie te hebben van tegen de 50%, aka 850-ish + 180 ERS = +-1000pk in quali trim. Wat overeen lijkt te komen met wat er bekend is in pk aantallen.
@StijnB: nee. Ze kunnen namelijk op bepaalde momenten meer of minder brandstof verbruiken. Stel je gebruikt 10 kilo brandstof binnen 5 minuten, dan verbrand je 120 kilo brandstof per uur. Zulke pieken mogen er dus ook niet in het verbruik zitten.

En aangezien de meeste races ruim anderhalf uur duren kun je dus nooit tegen het maximale vebruik aan zitten, want dan is de tank halfweg de race leeg.
@StijnB: Niet alleen dubbelzinnig, maar onzinnig. Een race duurt meestal langer dan 1 uur, dus als ze meer verbruiken komt de coureur gewoon stil te staan.
@sleurs: natuurlijk niet. Als ze kort 100 kg/uur gebruiken en voor de rest 50 kg/uur kom je niet stil te staan. Mijn auto kan prima 130 km/h rijden. Maar dat een heel uur rijden is in de praktijk zo goed als onmogelijk.
@mashell: #idioten met 100 op de linkerbaan
@StijnB: het gaat hier in het totale maximale verbruik van de race, en een eventueel piek verbruik van 100kg/uur

@StijnB: niet bepaald. Een race duurt pakweg tussen de 1 uur 10 minuten en 1 uur 40 minuten. In de race van 1 uur 40 minuten kunnen ze dus maximaal 60 liter per uur verbruiken om aan de eis te voldoen van maximaal 100 liter per race. En dat ligt dus ver onder het maximaal aantal liters dat ze per uur mogen verstoken.

De races zijn nooit precies een uur natuurlijk, dus zijn het twee verschillende eisen.
@StijnB: nee. Zie het 2e deel als een momentopname zoals een boardcomputer ook het verbruikt wordt. Alleen inplaats van (x)L/100 km is dat bij F1 100kg/uur. Gebeurt dat in een bepaald tijdsbestek wel, dan wordt de coureur gedisqualificeerd.
@bartteeuwen: haha vele waren mij voor.
@bartteeuwen: *zoals een boardcomputer ook het verbruikt weergeeft.. nondeju zware nacht.
@StijnB: neen, een race duurt meer als een uur, dus moet je zuiniger aan doen. Je kan ook een agressievere setting kiezen met meer brandstof, en dan mag de kg/u limiet niet overschreden worden. Dus op vol vermogen kan een f1 maar een uurtje banden sparen.
@StijnB: Nee, op een enkel moment mag het verbruik op 100kg/uur liggen. Hetzelfde als: je mag maximaal 100 km afleggen in 2 uur en maximaal 100 km/h rijden.
@StijnB: nope, want een race duurt max 2 uur en dan ben je na 1 uur wel klaar als je 100kg per uur gebruikt
@StijnB: nee want jij kan op een bepaald moment meer dan 100kg/uur verstoken en 200000pk gebruiken en het einde van de race als een nate krant gaan rijden.
@StijnB: er word dus bedoelt dat je niet voor een paar rondjes het verbruik zo mag af stellen, dat dit verbruik boven de 100kg/uur komt.
@stijnb:

Aangezien iedereen jou quote.
Het klopt wel wat er staat.
@stijnb: Even in technische termen de discussie afsluiten:
kg per uur is een flowrate.
kg is massa
e.g. een race duurt anderhalf uur, er zit 100kg brandstof in een auto. Dat betekend dus dat wanneer er maximaal brandstof wordt verbruikt, de auto het einde van de race niet haalt.

De auto gebruikt dus gemiddeld 66 kg per uur. Om te voorkomen dat teams/rijders teveel brandstof gaan besparen, is de flow beperkt tot 100kg per uur. Je mag dus niet aan het begin van de race in 15 minuten 50kg brandstof gebruiken (200kg/uur) om vervolgens de andere 75 minuten brandstof te gaan besparen (40kg/u) nu je een gat naar de concurrentie hebt geslagen.

Bonus thing you didn’t know:
In de autosport word brandstofhoeveelheid bepaald in kg, massa van benzine is namelijk constant over temperatuur, volume niet.
Toch knap als je ziet wat er allemaal aan sensoren, motortjes, schotjes noem het maar op in zo’n auto zitten verwerkt en toch onder de 600kg blijven.
@jack_abarth: 600 kg, is al even geleden, ondertussen is het minimumgewicht opgeschroefd tot +700kg!
@mee: Met piloot weliswaar, maar zonder benzine. Aan de start van een (dorstige) GP wegen ze zo maar liefst 800 kg…
Niet helemaal. De eerste eis gaat over wat er in totaal per race verbruikt mag worden. De tweede eis is om een maximum te stellen aan verbruik per inspuitmoment.
Anders kan je voor 1 kwalificatieronde alles voluit zetten, maar hier is dus ook een stokje voor gestoken.
Dit is ook de reden dat men nu eigenlijk nooit het maximum aantal toeren draait wat is toegestaan. Kost simpelweg teveel benzine.
Aan de ene kant begrijpelijk dat mensen een beperking stelt op de hoeveelheid brandstof. Zo worden fabrikanten gedwongen hun motoren zuiniger te maken en die opgedane kennis kan op den duur worden toegepast in personenwagens.
Maar aan de andere kant wordt het er zo niet vermakelijker op. Racen draait primair toch om snelheid en dat wordt nu teniet gedaan.
@berlinetta: Ja, F1 auto’s zijn veel langzamer he…
Leuk artikel! In het nieuwe seizoen gaat de inhoud naar 110 liter dacht ik gehoord te hebben?
@mrrallycross: geen idee, maar misschien ter compensatie voor de hogere topsnelheid, rol- en luchtweerstand dankzij de bredere banden?
@mrrallycross: Klopt inderdaad. Vanwege het feit dat de auto’s zwaarder zullen zijn i.v.m. verbredingen en banden etc.
@mrrallycross: 105 om precies te zijn, idd om de grotere rol en luchtweerstand te compenseren.
De technieken die gebruikt worden in een F1 brandstoftank, doen mij sterken denken aan de technieken die ook gebruikt worden in de brandstoftanks van bijvoorbeeld gevechtshelikopters. De brandstoftanks van F1 wagens zijn alleen niet zelfdichtend volgens mij.
Wel echt ontwikkelingen hier ook, vooral door de regelgeving natuurlijk… Die 100kg per race is nu eigenlijk helemaal geen probleem meer, terwijl de Ferrari V12 er begin jaren ’90 volgens de geruchten probleemloos 300kg tijdens een race doorheen knalde.
@griffendahl: dat zag je ook toen Berger rechtdoor ging in Tamburello (1989?), er kwam me toch een bak benzine uit.
Die 100kg per uur, betekend dat ook dat je verbruik nooit daar boven mag liggen? En dat je dus niet bijv niet meer dan 20ml per seconde mag gebruiken?
Ha! Elastische brandstoftanks… Dat deed Aprilia (en Ducati ook) al in 2003!

-Criesincorner-
En dan vergeten we. Og te vermelden dat BAR Honda een trucje had in 2006 om gebruik te maken van een extra verborgen kamer in de brandstoftank waardoor de auto onder zijn gewicht reed. Tijdens de laatste stop tankten ze dan wat extra benzine en kwam de wagen wel net boven zijn gewicht uit. Zijn ze voor gediskwalificeerd in San Marino 2006. Jenson Button was daar tweede geworden.

Nog zo’n verborgen pareltje van techniek was de massatraagheidsdemper in de Renaults van 2005 en 2006. Die zorgde voor een sublieme wegligging. Het is overigens ook een link met wolkenkrabbers. Die hebben namelijk ook (de hoogste dan toch) van die dempers om de bewegingen van het geouw op te vangen.

Als iemand een artikel wil schrijven: “wat hebben F1-wagens en wolkenkrabbers gemeen”, be my guest!

Geef een reactie:

Je moet ingelogd zijn om reacties te posten, registreren kan HIER (ook via Facebook).