Wie sich der Reifenverschleiß auf die Rennstrategie auswirkt: Strategien, Faktoren und Techniken
Die Reifen sind der einzige Kontakt zwischen einem Rennwagen und der Strecke, was sie zum wichtigsten Teil eines jeden Rennwagens macht. Es spielt keine Rolle, wie viel Leistung der Motor hat oder wie viel Abtrieb das Aerodynamikpaket erzeugt. Wenn diese Kräfte nicht effektiv über die Reifen übertragen werden können, um Grip zu erzeugen, kann das Auto nicht schneller fahren.
Einführung in den Reifenverschleiß in der Rennstrategie
Leider nimmt die Fähigkeit eines Reifens, Grip zu erzeugen, mit der Zeit ab. Diese Verschlechterung der Reifenleistung bedeutet, dass die Reifen nicht so lange halten, was zu langsameren Rundenzeiten und kürzeren Stintlängen führt. Daher kann sich der Reifenabbau im Motorsport erheblich auf die Rennstrategie auswirken. Deshalb bemühen sich Teams und Fahrer so sehr darum, die Reifen zu verstehen, vorherzusagen und zu verwalten.
Verständnis von Reifenverhalten und Griffigkeit
Wie sich Gummi auf der Schiene verhält
Um Reifen zu verstehen, müssen wir zunächst begreifen, wie sich Gummi verhält. Gummi ist viskoelastisch, d. h., wenn er einmal verformt wurde, kehrt er nicht sofort in seine ursprüngliche Form zurück. Während dieser Verzögerung wird Energie absorbiert und in Wärme umgewandelt. Die Gesamtmenge der absorbierten Energie hängt von der Anzahl der Beanspruchungen und der Temperatur des Gummis ab. Wenn Gummi beispielsweise kalt ist oder durch eine zu hohe Frequenz angeregt wird, wird er hart und spröde. Wenn Gummi hingegen heiß ist oder langsam gleitet, wird er elastisch und gummiartig.
Die Rolle der Viskoelastizität bei der Grip-Produktion
Wenn sich das Rad auf der Fahrbahnoberfläche dreht, lässt die viskoelastische Beschaffenheit des Gummis den Reifen leicht gleiten, wodurch die Reibungskräfte entstehen, die die Haftung erzeugen. Um diese Haftung zu maximieren, muss der Gummi innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs liegen, damit er sich elastisch verhält. Dadurch wird sichergestellt, dass möglichst viel Gummi mit dem Asphalt in Berührung kommt, was die Aufstandsfläche des Reifens und damit die Haftung erhöht. Liegt das Gummi außerhalb dieses Temperaturbereichs, verschlechtert sich die Leistung des Reifens.
Hauptursachen für Reifenverschleiß
Es gibt drei Hauptursachen für den Reifenverschleiß: Verschleiß, Temperatur und Druck.
1. Tragen Sie
Wenn der Reifengummi über den Asphalt gleitet, nutzt er sich allmählich ab, so dass weniger Gummi übrig bleibt, der Wärme erzeugt. Folglich sinkt die Reifentemperatur und das Gummi wird steifer. Dadurch verringert sich die Haftung, so dass der Reifen mehr rutscht, was den Verschleiß erhöht, und der Zyklus wiederholt sich.
2. Temperatur
Wenn der Reifen innerhalb seines Betriebstemperaturbereichs läuft, ist dieser Verschleiß, der als Abrieb bezeichnet wird, relativ gleichmäßig und führt zu einer allmählichen Verschlechterung der Reifenleistung, die von den Strategen in ihren Berechnungen leicht berücksichtigt werden kann. Wird Gummi jedoch überhitzt, kocht er und reißt die Oberfläche des Reifens auf, wobei große Gummistücke von der Oberfläche entfernt werden. Ist der Gummi hingegen zu kalt, wird er spröde und die Oberfläche bricht ab, was zu einer Körnung führt.
Sowohl Blistering als auch Graining verringern die Fläche der Aufstandsfläche und damit die Haftung erheblich, was zu einem extremen, nicht linearen Leistungsverlust führen kann - ein Alptraum für Strategen.
3. Druck
Auch der Innendruck des Reifens kann zur Verschlechterung beitragen. Mit steigender Reifentemperatur steigt auch der Betriebsdruck. Ist er zu hoch, bläht sich der Reifen auf und verkleinert die Aufstandsfläche. Dies kann zu einer weiteren Überhitzung des Gummis an der Aufstandsfläche führen und das Risiko von Blasenbildung erhöhen.
Der Einfluss von Reifenverschleiß auf die Rennstrategie
Der Zeitverlust pro Runde aufgrund von Reifenabbau ist eine der wichtigsten Variablen, die Strategen bei der Festlegung ihrer Strategie berücksichtigen. Ist es effektiver, zahlreiche Boxenstopps zu absolvieren, aber diese Zeit durch Rennen auf weicheren und damit schnelleren Reifenmischungen wieder aufzuholen? Oder sollte man auf Boxenstopps verzichten, in der Hoffnung, dass der Fahrer die Reifen schonen kann?
Optimierung der Boxenstopp-Häufigkeit anhand des Reifenverschleißes
Dann ist da noch die Frage, wann man an die Box kommt. Wenn der Reifenabbau hoch ist, macht der Vorteil, auf frischem Gummi zu fahren, den Undercut zu einem guten Manöver. Ist der Reifenabbau jedoch gering, können die Teams mit dem Overcut ihre Position auf der Strecke ausnutzen, während die Gegner ihren neuen Reifensatz aufwärmen.
Taktiken für den Umgang mit Reifenverschleiß
Ganz gleich, ob ein Team die maximale Leistung für eine Qualifikationsrunde oder den geringstmöglichen Abbau über einen Stint hinweg anstrebt, die effektivste Methode zur Steuerung der Reifenleistung besteht darin, beide Achsen gleich schnell abbauen zu lassen. Leider ist dies fast unmöglich, wenn jeder Reifen während der Kurvenfahrt unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt ist. Aus diesem Grund setzen die Teams jede mögliche Taktik ein, um den Grip auszunutzen und zu kontrollieren.
Reifenerwärmung für optimale Leistung
Eine der wichtigsten Taktiken ist das effektive Aufwärmen der Reifen. Vor einer Sitzung werden die Reifen mit Reifendecken und Öfen vorgewärmt, während die Teams bei Meisterschaften, bei denen dies nicht erlaubt ist, die Reifen oft in der Sonne liegen lassen. Das Vorwärmen der Reifen bringt sie nicht nur in den optimalen Temperaturbereich, sondern verringert auch den Anstieg des Reifendrucks. Würden die Reifen im kalten Zustand aufgewärmt, würde der Innendruck drastisch ansteigen, was zu einem Aufblähen des Reifens und einer viel kleineren Aufstandsfläche führen würde.
Auf der Strecke muss der Fahrer dann die Reifen gleichmäßig und langsam aufwärmen, um ein Blockieren oder Rutschen zu vermeiden, das die Oberfläche des Reifens beschädigen könnte. Daher absolvieren die Fahrer oft eine Outlap und eine Preplap, um beide Achsen auf Temperatur zu bringen, bevor sie die Qualifikationsrunde beginnen. Während der Safety-Car-Phase und bei gelber Flagge fahren die Fahrer auf den Geraden, um die Reifentemperaturen aufrechtzuerhalten und ein Blockieren in der ersten Kurve zu vermeiden, sobald das Safety-Car auf der Strecke ist.
Das Aufwärmen der Reifen kann auch die strategischen Entscheidungen während eines Rennens beeinflussen. Manchmal entscheiden sich Teams für den Undercut, auch wenn dies zu Lasten der Position geht, damit ihr Fahrer die Reifen eine Runde früher auf Temperatur bringen kann als sein Rivale. Auf diese Weise hat der Fahrer, wenn sein Konkurrent auf kälteren Reifen vor ihm die Box verlässt, den nötigen Grip, um zu überholen. Dies ist vor allem bei Rennen mit feuchten oder wechselnden Bedingungen oder mit härteren Reifen zu beobachten, bei denen die Aufwärmphase mehrere Runden dauern kann.
Auch auf das Reifenmanagement während der Stints kann der Fahrer einen erheblichen Einfluss nehmen. So kann er beispielsweise die Bremskraftverteilung so anpassen, dass mehr Energie in die Vorder- oder Hinterradbremse fließt, was wiederum die Reifen durch die Felgenheizung erwärmt. Dabei wird die frische, kühle Luft, die zur Kühlung der Bremsen verwendet wird, auf mehrere hundert Grad erhitzt. Diese Wärme überträgt sich dann auf die Felge, die wiederum auf die Reifen abstrahlt. In der Formel 1 kann eine Erwärmung der Felge um 10 Grad Celsius einer Erhöhung der Temperatur der Reifenkarkasse um etwa 1 Grad Celsius entsprechen - was den Unterschied zwischen dem Erreichen oder Verlassen des optimalen Temperaturbereichs ausmachen kann.
In-Race-Techniken: Bremsvorspannung und Lift-and-Coast
In Szenarien, in denen die Reifen überhitzen, können die Fahrer das Auto anheben und ausrollen lassen, um die Belastung der einzelnen Reifen zu verringern. Wenn dies in bestimmten Kurven der Runde effektiv geschieht, können die Fahrer die Reifen oft schonen, ohne tatsächlich Rundenzeit zu verlieren. Der Umfang des erforderlichen Reifenmanagements wird vor dem Rennen anhand von Reifenabbaukurven und Rennplaner-Ansichten in Rennstrategie-Software wie RaceWatch.
RaceWatch: Ein unverzichtbares Werkzeug für die Analyse der Reifendegradation
Die Strategen können dann mehrere Rennpläne mit jeweils unterschiedlichen Boxenstopp-Strategien festlegen und mit dem Fahrer zusammenarbeiten, um die Menge an Auftrieb und Auslauf zu ermitteln, die erforderlich ist, damit die Reifen halten. Wenn der Reifenabbau während des Rennens anders verläuft als erwartet, werden die Fahrer angewiesen, zu Plan B zu wechseln. Damit wird ihnen nicht nur mitgeteilt, dass sie zu einer anderen Boxenstopp-Strategie gewechselt haben, sondern sie müssen nun auch bis zu den vordefinierten Deltas fahren, damit die Reifen halten.
Planung und Anpassung der Strategie mit RaceWatch
Der Umgang mit dem Reifenabbau ist das Geheimnis einer erfolgreichen Rennstrategie und Software wie RaceWatch kann die entscheidenden Informationen liefern, die Ingenieure benötigen, um schnelle und dennoch präzise Entscheidungen zu treffen. Es gab unzählige Gelegenheiten in verschiedenen Meisterschaften, bei denen die Pflege der Reifen den Teams geholfen hat, den so wichtigen Boxenstopp zu vermeiden und die oberste Stufe des Podiums zu erreichen.
Artikel verfasst von: Gemma Hatton
*Dieser Inhalt wurde ursprünglich im April 2024 veröffentlicht, wurde aber inzwischen aktualisiert, um die Genauigkeit der Erkenntnisse und die Benutzerfreundlichkeit zu erhalten.