Historie: De massademper: vergeten genialiteit

Door: Bas Naafs

In 2005 en 2006 won Fernando Alonso het wereldkampioenschap Formule 1 in de Renault R25 en R26. Gekenmerkt door betrouwbaarheid en tractie, kwetsbaar op topsnelheid. Het heeft ervoor gezorgd dat de twee seizoenen voor een spannende classificatie zorgden. In 2005 werden de degens gekruist met Kimi Raikkonen in de snellere McLaren, in 2006 zagen we Michael Schumacher in de Ferrari een laatste bod doen op een achtste wereldtitel. Men zou bijna vergeten dat de twee seizoenen tevens de kruising vormden in de motorspecificatie. Na 2005 nam men afscheid van de V10 en verwelkomde de V8. Dat nam minder dramatische resultaten met zich mee dan de V6 turbo in 2014 heeft gedaan. Over het algemeen zaagde men twee cilinders van een al bestaande motor af en plaatste deze in een iets compactere verpakking. Dit betekende dat de constructeurs hun bolides met een kleinere wielbasis konden laten rijden. Om het verminderde motorvermogen beter op te kunnen vangen, introduceerden veel teams een zeven-traps automaat. Renault koos ervoor om de wielbasis niet aan te passen omdat de aerodynamica van de R25 van 2005 al prima in orde was. De nieuwe V8 motoren brachten nog een voordeel mee voor Renault. Deze bracht het veld dichter bij elkaar nu het vermogen van de verschillende motorleveranciers niet meer dan tien pk betrof. Nu had Renault niet alleen het voordeel van betrouwbaarheid en aerodynamica, maar ook het motorvermogen speelde geen parten meer. De absentie van Ferrari in 2005 kan verklaard worden middels het bandenreglement. In dat seizoen moest de coureur de race uitrijden op één setje banden, een formule die Michelin beter onder de knie had dan Bridgestone. De herintroductie van bandenwissels in 2006 zag Ferrari weer terugkomen. Waar 2005 in het teken stond van de strijd tussen Renault en McLaren, zag 2006 een ware titanenstrijd ontstaan tussen Renault en Ferrari.

Kwaliteit in plaats van kwantiteit

Anders dan het succes van Renault in deze periode doet vermoeden, was het nog steeds een team met een budget. Hoewel over het budget geen zekerheid bestaat, in 2005 had Renault van de elf constructeurs het op vier na hoogste budget. Het feit dat zij met zo´n gering budget (grofweg de helft van Ferrari´s budget) zulke resultaten kon bereiken oogstte veel lof onder collega constructeurs. De reden hiertoe? Kwaliteit en geen kwantiteit. Oké, toegegeven, zo makkelijk is dat niet, maar wel de enige oplossing voor een team met een klein budget. Het team kon dit bereiken door wat gerust de heilige graal in de ontwikkeling van een Formule 1-bolide genoemd kan worden: een bijna perfecte correlatie tussen CFD resultaten uit de windtunnel en prestaties op het circuit. Het vinden van de perfecte correlatie wordt al decennia lang nagestreefd en Renault kwam daar akelig dichtbij. Herinnert u zich de crisis bij Ferrari nog, toen het hen niet lukte een onderdeel te ontwikkelen voor Fernando Alonso´s bolide dat zowel op het circuit als in de windtunnel werkte? Eerst moest Ferrari uitwijken naar de tunnel van Toyota terwijl de eigen tunnel een update kreeg, later besloten zij een nieuwe te bouwen. Het toont hoe belangrijk deze correlatie is. Maar naast die kleine overwinningen op het gebied van wagenontwikkeling miste Renault nog dat kleine beetje om de koppositie met succes te verdedigen. En opeens kwam daar een idee van Renault ingenieur Rob Marshall bij. Een idee welke in zoveel industrieën al beproefd was, voornamelijk in de luchtvaart, architectuur en scheepsbouw. Een systeem dat er feitelijk voor zorgt dat verticale en horizontale beweging niet automatisch betekent dat de boel instort. Het houdt grote schepen aan elkaar, vliegtuigen in de lucht en gebouwen in aardbevingsgevoelige gebieden overeind: de massademper. Uiteindelijk door de FIA verboden als middel dat de aerodynamica beïnvloed, wat knap was gezien het feit dat het ver opgesloten in de neus van de R26 zat en ruim tien kilo woog. Hoe zag dit systeem eruit, en wat deed het?

Frequentie en amplitude

Als men het heeft over de massademper in de R26 zou je niet zeggen dat een Formule 1-bolide hier een voordeel mee kan behalen. Om het goed te laten werken is gewicht en afmeting van belang. Het hele systeem woog ruim tien kilo en was gemonteerd in de neus van de bolide, op een redelijk ongunstig hoge positie. Het moge dus duidelijk zijn dat het systeem voor een substantieel voordeel moest zorgen wilde het niet een blok aan het been zijn. Simpel gezegd was de massademper in de R26 een negen kilo wegende plaat die in een cilinder tussen twee springveren was geplaatst. De plaat zat nergens aan vast, werd door de veren op zijn plek gehouden en kon vrij op en neer bewegen in de cilinder. Het zorgde ervoor dat verticale bewegingen van de R26 werden opgevangen door een tegengewicht. De cilinder was vastgemaakt aan het chassis en vormde zo een rigide geheel. Als een Formule 1-bolide over het circuit stuitert, trillen de vier wielen met een frequentie tussen de 8 en de 12 hertz. Dit zorgt voor twee dingen: de wisselende druk die de wielen op het wegdek uitoefenen door deze trillingen gaat ten nadele van de mechanische grip door de bochten. Daarnaast verandert de neus van de auto continu van hoogte, wat weer nadelig is voor de luchtstroom onder de bolide. De massademper zorgt ervoor dat deze verticale oscillatie (beweging van een massa rond een vast punt, oftewel de stuiterende bolide), tegengewerkt wordt door de demper met een evenzo hoge oscillatie in de tegenovergestelde richting. Wat had dit tot gevolg? Laten we een niet feitelijk voorbeeld nemen. Gesteld dat de vier wielen gezamenlijk een druk van 500 kilo uitoefenen op het wegdek. Over een ronde varieert deze druk van 400 tot 600 kilo door het stuiteren van de bolide. Met een gewicht in de auto die de hevigheid van deze beweging halveert zal het drukverschil van wiel en wegdek teruggebracht worden naar een verschil van 450 en 550 kilo over een ronde. Dit resulteert in meer grip door de bochten. Deze grip kan worden bewerkstelligd zonder de auto met meer downforce af te stellen wat de topsnelheid en brandstofgebruik ten goede komt.

En toch, verboden

Werkte het? Ja, dat deed het zeker. De R26 behaalde met het lompe en zware systeem maar liefst drie tienden voordeel per rondje. Renault heeft haar massadempingsysteem nooit onder stoelen of banken geschoven en het was dan ook meer dan logisch dat de meeste topteams de plannen voor een eigen versie al paraat hadden liggen. Tijdens de winterstop al, werd de techniek besproken. Rob Marshall verliet Renault voor Red Bull en werkte aan het systeem voor de RB2. Er waren zelfs teams die plannen maakten om een nog veel groter gewicht horizontaal, verticaal én diagonaal te laten werken. Ook Ferrari implementeerde het systeem, maar had de bolide onafhankelijk daarvan ontworpen. Toen het systeem eenmaal verboden werd, verloor Ferrari vrijwel geen snelheid. Dit gold wel voor Renault en de tweede helft van het seizoen werd dan ook gedomineerd door Ferrari. Hoewel de FIA zich eerder nog positief uitsprak over de toepassing van het massadempingsysteem, werd de universele implementatie daarvan en de eerder genoemde ´extreme´ vormen van dit systeem afgekeurd. Het proces tegen het systeem startte de week vóór de Grand Prix van Duitsland op 26 juli. Het systeem werd verboden op grond van het feit dat het een aerodynamisch voordeel bezorgde, of dat nu direct of indirect gebeurde was niet van belang. Het resultaat telde. Een voorwerp dat voor aerodynamisch effect zorgde moet vaststaan en immobiel zijn. Een bewegende schijf van negen kilo viel daar niet onder. En dus, verboden. Voor Renault een klap in het gezicht, want het systeem was een vast onderdeel van het chassis. Het klopte ook zeker dat de massademping de R26 drietienden voordeel gaf, want zij leverden sterk aan snelheid in. Eerst vocht Renault het besluit nog aan, wat een aantal weken duurden, maar participeerde ondertussen zonder het systeem om het mogelijke verlies van punten tegen te gaan.