Hoe kielprobes en pitotbuizen succesvol zijn in F1-auto’s

De wintertests zijn begonnen en de F1-auto's zijn opnieuw uitgerust met een reeks sensoren en andere apparatuur. Hoewel deze tegenwoordig gemeengoed zijn tijdens de testsessies voorafgaand aan het seizoen, is het interessant om even stil te staan bij de technische details ervan.

De wintertests zijn eindelijk begonnen in Barcelona, waardoor de teams de kans krijgen om de maandenlange onderzoek en simulaties in de fabriek om te zetten in echte gegevens. Hoewel de prestaties van de motoren altijd de krantenkoppen halen, is aerodynamica net zo cruciaal. De omstandigheden op het circuit kunnen echter verschillen van die in de windtunnel. De sessies in Barcelona worden dan ook een laboratorium waar opnieuw wetenschappelijke meetapparatuur wordt ingezet om de auto's te valideren en af te stellen voor het komende seizoen.

Deze apparaten, ontleend aan de luchtvaart, zijn voornamelijk Kiel-sondes en Pitot-buizen. Hoewel ze verschillende namen hebben, hebben ze een vergelijkbare functie: het meten van de snelheid van een vloeistof door de dynamische druk te detecteren die deze creëert.

In de praktijk meten de instrumenten die op een F1-auto zijn gemonteerd de invloed en efficiëntie van de vele aerodynamische hulpstukken. De Pitotbuis De Pitotbuis, hiernaast afgebeeld, is een sensor uit de luchtvaart die wordt gebruikt om de snelheid van een vloeistof te bepalen. In een F1-auto registreert deze de snelheid van de luchtstroom op een specifiek punt, omdat de snelheid van de wielen alleen een gemiddelde waarde geeft. De buis is in wezen een holle buis die lucht op een gekozen plaats binnenlaat en de elektronische meetcomponenten bevat. Door de meting van de Pitotbuis te vergelijken met de snelheid van de wielen, krijgen ingenieurs informatie over de wrijving en slijtage van de banden, wat een extra dimensie toevoegt aan hun aerodynamische analyse. De Kiel-sonde De Kiel-sonde is een verbeterde versie van de Pitotbuis: een gestroomlijnde Pitot die een venturi-effect rondom zich creëert. Vanaf volgend jaar zullen de eenzitters opnieuw gebruikmaken van dit effect om hun aerodynamica te verbeteren. Het venturi-effect produceert een lagedrukgebied dat een zuigkracht genereert, waardoor de auto's van 2021 grip op de weg hebben zonder afhankelijk te zijn van de huidige complexe aerodynamische oppervlakken die weerstand veroorzaken en vaak de strijd op het circuit verwateren.

De racewagens zijn vaak uitgerust met Kiel-sondes die in rasters zijn geplaatst en op verschillende plaatsen op het chassis kunnen worden gepositioneerd. > “En de winnaar van de grootste set Pitot-buizen van de dag is… @redbullracing. Gefeliciteerd! #F1 #testing” – F1 Technical, 24 juni 2015

Deze Kiel-sensoren verzamelen op verschillende plaatsen een groot aantal gegevens over de luchtstroom rond de auto, waardoor de teams de CFD- en windtunnelstudies die in hun fabrieken zijn uitgevoerd, kunnen controleren en vergelijken. Aangezien het Venturi-effect steeds belangrijker wordt, kunnen we verwachten dat deze instrumenten tijdens het wintertestprogramma van 2021 minder zullen worden gebruikt.