www.f1-planet.com - Special: Het Belang Van Crashtests

 

HET BELANG VAN CRASHTESTS

 

 

In Oostenrijk werd de Formule 1 opgeschrikt door de zware crash van Nick Heidfeld en Takuma Sato. Heidfeld verloor de macht over zijn Sauber en crashte vol in de flank van de insturende Takuma Sato. Na afloop sprak Prof. Sid Watkins van een wonder: Sato werd vrijwel ongedeerd uit de verwoeste Jordan gehaald.

 

 

 

Het feit dat dokter Sid Watkins van een wonder sprak, is tekenend voor de ernst van de crash. De man heeft een enorme ervaring in de autosport en is al bij vele ernstige ongevallen betrokken geweest. De monocoque van de Jordan heeft de enorme zijdelingse impact doorstaan. Dat is niet in de laatste plaats toe te schrijven aan de nadruk die de FIA sinds het dramatische weekend van Imola 1994 legt op het belang van crashtests. Voordat een nieuw ontworpen Formule 1-auto mag deelnemen aan het wereldkampioenschap moet het chassis een serie botsproeven doorstaan. Deze crashtests worden door de FIA uitgevoerd en zijn, evenals de chassis', gebonden aan strenge reglementen. Ze vormen de maatstaf voor de veiligheid van de coureur en zijn derhalve voortdurend onderhevig aan ontwikkeling.

De crashtest stelt het chassis bloot aan extreem hoge krachten. Tijdens verschillende afzonderlijke tests worden de voorzijde, de achterzijde en de zijkanten aan een ultieme test onderworpen. Dat gebeurt door middel van een vijftien meter lange testbaan, waarbij het chassis ongeremd tegen een stalen aambeeld wordt gekatapulteerd. Het materiaal wordt tot het uiterste getest. In de praktijk zal een auto bij een hoge-snelheidscrash worden afgeremd door de grindbak en tot stilstand komen tegen bandenstapels, die de klap voor een groot deel absorberen. Bij de crashtest is dit geenszins het geval. Het stalen aambeeld geeft geen millimeter mee.

Om zo betrouwbaar mogelijke resultaten te boeken, worden tal van sensors gebruikt die de impact van de klap meten. Via de computer wordt tot op de milliseconde duidelijk hoeveel kracht er op het chassis heeft ingewerkt. Zo achterhaalt men de zwakke plekken in de constructie. Daarnaast worden de gevolgen van de crash voor de coureur gesimuleerd door middel van een dummy. De dummy weegt 75 kilogram, het gewicht van de gemiddelde Formule 1-coureur. De sensors die aan de dummy zijn bevestigd geven een compleet beeld van de reactie van het lichaam op een dergelijke impact. Behalve het meten van de G-krachten die op de dummy inwerken, wordt duidelijk met hoe de krachten door het lichaam worden verwerkt: de zogenaamde deceleratie. Uit een analyse volgt wat de medische gevolgen daarvan zouden zijn.

Krachten werken, zoals bij een aardbeving, in vanuit een middelpunt. In dat middelpunt is de impact op een bepaald moment het grootst. De FIA stelt dat de gemiddelde kracht die op de dummy inwerkt niet hoger mag zijn dan 25 G in het middelpunt. Aangenomen dat iemands bovenlichaam 40 kilogram weegt, betekent dit dat de coureur met 1000 kg naar achteren wordt gedrukt! Hogere krachten kan het menselijk lichaam slechts zeer korte tijd doorstaan. De FIA stelt dat een impact van 60 G niet langer kan worden verdragen dan 3 milliseconden.

De eerste test waaraan het chassis wordt onderworpen, is de frontale botsing. Hierbij wordt de monocoque aan de testslee bevestigd en onder een hoek van 11 graden dalend met 14 meter per seconde tegen een verankerde staalplaat geslingerd. Bij deze test dient vooral de neus van de auto een groot deel van de impact af te voeren. Het is van groot belang dat de neus een sterke crashstructuur heeft, aangezien de voeten van de coureur zich slechts enkele centimeters achter de neus bevinden. Naast de meting door middel van sensoren gebruikt de FIA bij deze tests een camera die de impact met 3.000 beelden per seconde vastlegt. Achteraf is van doorslaggevend belang in hoeverre de crashconstructie heeft bijgedragen tot het afremmen van de auto en in hoeverre de neus is beschadigd.  

Belangrijk voor de betrouwbaarheid van de test is, dat externe factoren worden uitgesloten. Wrijving is een van die factoren. De testslee mag in zijn baan niet of nauwelijks wordt afgeremd door ontstane wrijving. Luchtkussens onder de slee nemen deze weg en wielen aan weerszijden zorgen voor een kaarsrechte beweging. Twee keer drie bungyelastieken van ieder 3,2 cm dikte bouwen de kracht op, waarmee de slee in een rechte lijn wordt gelanceerd.

De neus van de auto wordt vervolgens nogmaals getest middels een statische test. Dat betekent dat de neus, vanaf het aanhechtingspunt met de monocoque zijdelings wordt getest door middel van statische druk. Een stalen plaat van 30 x 10 cm tussen de neus en monocoque verdeelt de krachten gelijkmatig over de constructie. Een tweede, even grote plaat drukt, op precies 55 cm voor de vooras, langzaam tegen de flank van de neus. De druk die hierbij wordt opgebouwd loopt op tot 45kN. Deze waarde wordt gedurende 30 seconden aangehouden, alvorens men de druk weer langzaam laat afnemen. Na afloop mogen de vier aanhechtingspunten van de neus niet beschadigd zijn. 

Sinds de achterwaartse crash van Michael Schumacher op Spa in 1996 is het voor de teams tevens verplicht een crashconstructie aan de achterzijde van de auto's te bouwen. Deze constructie wordt getest in de achterwaartse impact-test. Bij deze test wordt het chassis niet op de testslee gemonteerd, maar een stalen aambeeld, dat bij 12 m/s op de aan een stootblok gemonteerde achterzijde inwerkt. De FIA stelt hierbij een maximum van 35 G aan de gemiddelde kracht in het middelpunt en de structuur mag niet verder dan de as van het achterwiel zijn beschadigd. 

De derde test, de test die voor Takuma Sato zo van belang is geweest, is de zijdelingse impact-test. De monocoque wordt hierbij tegen een muur bevestigd. Het metalen aambeeld van 45 x 55 cm en met een gewicht van 780 kg wordt bij een snelheid van 7 meter per seconde tegen de flank van de monocoque gekatapulteerd.  Een mal in de vorm van de monocoque houdt het chassis gedurende de impact op z'n plaats, zodat het gewicht in een rechte hoek kan inwerken. Het merendeel van de krachten die bij deze test vrijkomen worden afgevoerd door de crashconstructie in de sidepods. Deze worden als het ware naar binnen gedrukt. Afgezien daarvan moet het chassis volledig in tact blijven. Gezien het feit dat het lichaam bij een zijdelingse impact nog kwetsbaarder is, mag de gemiddelde kracht die op het lichaam inwerkt niet hoger zijn dan 10 G. De hoge cockpitranden, die met een schuimlaag zijn afgewerkt, voorkomen hierbij dat de coureur hoofd- of nekletsel oploopt. Ook deze cockpitranden worden onder de loep genomen. Aan weerszijden van de zogenaamde 'collars' wordt een rond aambeeld geplaatst met een doorsnede van tien centimeter. De collar moet daarbij in het middelpunt een kracht van ongeveer een ton kunnen verdragen.

Dat de FIA bij de crashtests niets aan het toeval over laat, blijkt uit het feit dat bij de crashtests de benzinetank wordt gevuld met water. In alle gevallen moet deze de tests doorstaan, zodat brandgevaar in de auto wordt gereduceerd. Ook de aanwezige brandblussers in de monocoque mogen niet beschadigd worden. Er vindt bovendien een statische materiaaltest plaats aan de onderzijde van het chassis. Met een kegelvormig aambeeld wordt met een kracht van 1,25 ton druk gezet op de bodemplaat. Zo wordt voorkomen dat de brandstoftank alsnog kan beschadigen als een scherp voorwerp doordringt in de bodem. Ook voor de coureur is het van levensbelang dat de  bodem aan zeer hoge standaards voldoet.

Tot slot wordt sinds 2000 een belangrijk accent gelegd op de stevigheid van de rollbar. Toen Pedro Diniz na de start van de Grand Prix van Europa op de Nürburgring in 1999 meerdere malen over de kop ging en met de rollbar op het asfalt terechtkwam, vreesde iedereen het ergste. De rollbar had de klappen doorstaan en dat was uiteindelijk de redding voor Diniz, die zonder letsel uit de Sauber kon worden gehaald. De FIA besloot daarop de eisen t.a.v. het hoogste punt van de auto te verscherpen. Van bovenaf dient de rollbar tegenwoordig een kracht van maar liefst zes ton te kunnen doorstaan.

Verrassend genoeg wordt het chassis dat de crashtests heeft doorstaan later gewoon nog tijdens races ingezet. De monocoque is immers niet beschadigd. Aangezien deze de basis vormt van de auto, zullen de verwoeste onderdelen worden vervangen. De FIA voorziet het betreffende chassis van een zegel. Reproducties van dit chassis dienen hieraan identiek te zijn. Zo niet, dan moet het opnieuw getest worden.

Het mag duidelijk zijn dat de auto's tegenwoordig tegen zeer hoge krachten bestand zijn. De belangrijkste reden hiervoor is het gebruik van koolstofvezel in de constructie van de auto's. Sinds ontwerper John Barnard in 1980 de koolstofvezel monocoque introduceerde in de McLaren MP4/1, is het aantal ongevallen met ernstig letsel tot gevolg, tot een minimum gereduceerd. Het koolstofvezel heeft een honingraatvormig profiel, wat het materiaal uiterst sterk maakt. De koolstofvezelrevolutie werd na het bewezen succes van de MP4/1 massaal ingezet en vormde voor de internationale automobielfederatie de kickstart om het de veiligheid van de coureurs naar een hoger niveau te tillen. 21 Jaar na dato is het verschil duidelijk merkbaar. Alleen al in de afgelopen twee seizoenen was het aantal serieuze crashes aanzienlijk, maar in alle gevallen kwamen de coureurs er zonder noemenswaardig letsel vanaf.

Toch kleeft er zelfs aan de hoge veiligheidsstandaard van tegenwoordig een ondubbelzinnig nadeel. McLaren's teammanager Martin Whitmarsh omschrijft het treffend: "Er zijn sinds 1994 veel verbeteringen doorgevoerd ten aanzien van de veiligheid. Maar we moeten ons ervan bewust zijn dat absolute veiligheid in de Formule 1 niet bestaat. We moeten heel bewust met dit thema omgaan. Als coureurs weten dat zij zich relatief veilig kunnen voelen, rijden ze sneller en zullen ze meer risico nemen." Het zal belangrijk zijn dat de FIA naast het voortdurend verleggen van de veiligsstandaard ook de nadruk legt op het bewustzijn van de coureurs. Veiligheid zit hem niet alleen in het chassis, maar ook tussen de oren.

 

 

Takuma Sato kon ongedeerd uit de verwoeste Jordan worden gehaald.

 

 

Prof. Sid Watkins (rechts) heeft een schat aan ervaring en is adviseur van de FIA Safety Commission.

 

 

Aan de dummy's zijn talloze sensors bevestigd.

 

 

Bij de frontale botsing wordt de monocoque aan een testslee bevestigd.

 

 

Sinds Michael Schumachers achterwaartse crash in 1996 hebben de auto's verplicht een crashconstructie aan de achterzijde.

 

 

De achterwaartse crashtest wordt een stalen aambeeld aan de testslee gemonteerd en tegen de constructie gekatapulteerd.

 

 

Bij de zijdelingse test wordt de crash- constructie in de sidepods getest. Het chassis wordt gestabiliseerd door een mal.