Wie Kiel- und Pitotrohre in Formel-1-Rennwagen zum Einsatz kommen

Die Wintertests haben begonnen, und die F1-Fahrzeuge sind wieder mit einer Reihe von Sensoren und anderen Geräten ausgestattet. Obwohl diese bei den Tests vor Saisonbeginn mittlerweile gang und gäbe sind, lohnt es sich, kurz auf ihre technischen Details einzugehen.

Die Wintertests haben endlich in Barcelona begonnen und bieten den Teams die Gelegenheit, die Ergebnisse ihrer monatelangen Forschungsarbeit und Simulationen in der Fabrik in reale Daten umzusetzen. Auch wenn die Leistung der Motoren immer wieder für Schlagzeilen sorgt, ist die Aerodynamik ebenso entscheidend. Allerdings können die Bedingungen auf der Rennstrecke von denen im Windkanal abweichen. Die Testfahrten in Barcelona werden daher zu einem Labor, in dem erneut wissenschaftliche Messgeräte zum Einsatz kommen, um die Fahrzeuge für die kommende Saison zu validieren und einzustellen.

Diese aus der Luftfahrt entlehnten Geräte sind hauptsächlich Kiel-Sonden und Pitot-Rohre. Obwohl sie unterschiedliche Namen tragen, haben sie eine ähnliche Funktion: Sie messen die Geschwindigkeit einer Flüssigkeit, indem sie den von ihr erzeugten dynamischen Druck erfassen.

In der Praxis messen die an einem F1-Auto angebrachten Instrumente den Einfluss und die Wirksamkeit der zahlreichen aerodynamischen Anbauteile. Das Pitotrohr Das nebenstehend abgebildete Pitotrohr ist ein Sensor aus der Luftfahrt, der zur Bestimmung der Geschwindigkeit einer Flüssigkeit verwendet wird. Bei einem Formel-1-Rennwagen erfasst es die Geschwindigkeit des Luftstroms an einem bestimmten Punkt, da die Geschwindigkeit der Räder allein nur einen Durchschnittswert liefert. Das Rohr ist im Wesentlichen ein Hohlrohr, das an einer ausgewählten Stelle Luft einströmen lässt und die elektronischen Messkomponenten beherbergt. Durch den Vergleich der Messwerte des Pitotrohrs mit der Geschwindigkeit der Räder erhalten die Ingenieure Informationen über die Reibung und den Verschleiß der Reifen, was ihrer aerodynamischen Analyse eine weitere Dimension hinzufügt. Die Kiel-Sonde Die Kiel-Sonde ist eine Weiterentwicklung des Pitotrohrs: ein stromlinienförmiges Pitotrohr, das um sich herum einen Venturi-Effekt erzeugt. Ab dem nächsten Jahr werden die Einsitzer diesen Effekt erneut nutzen, um ihre Aerodynamik zu verbessern. Der Venturi-Effekt erzeugt einen Unterdruckbereich, der eine Sogwirkung erzeugt, sodass die Autos von 2021 auf der Straße haften bleiben, ohne auf die derzeitigen komplexen aerodynamischen Oberflächen angewiesen zu sein, die Luftwiderstand verursachen und oft die Kämpfe auf der Rennstrecke verwässern.

Die Einsitzer sind oft mit Kiel-Sonden ausgestattet, die in Gittern angeordnet sind und an verschiedenen Stellen des Chassis positioniert werden können. > „Und der Gewinner des größten Satzes Pitot-Rohre des Tages ist… @redbullracing. Herzlichen Glückwunsch! #F1 #testing” – F1 Technical, 24. Juni 2015

Diese Kiel-Sonden erfassen an mehreren Stellen eine Vielzahl von Daten über den Luftstrom um das Auto herum, sodass die Teams die in ihren Werken durchgeführten CFD- und Windkanalstudien überprüfen und vergleichen können. Da der Venturi-Effekt immer wichtiger wird, ist davon auszugehen, dass diese Werkzeuge im Wintertestprogramm 2021 weniger zum Einsatz kommen werden.