Det tekniske hjørne: Bremser, del 2

Har du ikke læst del 1 endnu, så kan du naturligvis nå at gøre det her.

Varmeudvikling
Det er uundgåeligt, at sådan et sæt bremser bliver varme under et løb. Når der bremses, kan temperaturerne nå op på omkring 1200 grader Celsius – Hvilket altså sker ca. 800 gange i løbet af søndagenes løb. Til sammenligning, så er flydende lava netop 1200 grader varmt.

Det slider naturligvis på bremserne, der egentlig kun er designet til at holde et enkelt løb. Dog kan de ofte holde ca. 800 km før, de er slidt ned, og der er derfor mulighed for at bruge bremserne en ekstra træning, hvis det er.

Alt varmen genereret, når der slides på bremserne, skal selvfølgelig udnyttes. Så meget som muligt at varmen optages af ERS-systemets (Energi-genopretningssystem) KERS (Kinetisk energi-genopretningssystem) del, der omdanner varmen fra bremserne til energi, der kan bruges netop til at bremse bedre.

Præcis hvordan dette virker, kan vi tage i en anden ”det tekniske hjørne”, hvis I ønsker.

Al varmen kan dog ikke optages og omdannes på denne måde, så den sidste del af varmen udnyttes via kanaler til at varme dækkene op, så kørerne har et bedre greb gennem sving.

Forbremsor på en Manor racer, hvor man kan se selve skiven og noget af kølingen udenom
Copyright Allan Haslund


Justeringer og forsinkelser
Da der er tale om kaliberbremser, er der en forsinkelse:
Jarno Trulli har fx i sin tid udtalt: ”Under det første millisekund efter at have trykket på bremsepedalen; Det føles som om ingenting sker.”

Forsinkelsen kommer naturligvis af, at der går tid fra man trykker på bremsen, til væsken når ud i stemplerne, og bremseskiven bliver varm nok til, at bremserne rent faktisk virker.

Hvis man har set Top Gear, hvor Richard Hammond skal teste en F1 bil, så ved man præcis hvor vigtig sidstnævnte er for optimal bremsning.

Temperaturen stiger ca. 100 grader Celsius på en tiendedel af et sekund. Efter de tidligere nævnte 1200 grader er nået, er retardationen øjeblikkelig og voldsom – Der kan mås en friktionskoefficient mellem bremseklodser og skive på 0,6.
Til sammenligning er friktionskoefficienten for stål mod stål ~0,57 og gummi mod asfalt ~0,8.

I år er det særligt vigtigt, at man får justeret så bremserne virker helt korrekt, da der er behov for mellem 20-25 % mere bremsekraft på 2017’s monstrøse biler.

Samtidigt med forsinkelsen, så ændrer vægtbalancen i bilen sig også gennem et løb; både pga. slid, og så især at mængden af brændstof bliver mindre og mindre. Derfor kan kørerne indefra cockpittet ændre på bremsebalancen.

Normalt ligger bremsebalancen 51-60 % på frontdækkene, og som bilens balance ændrer sig, kan man mindske bremsestyrken bagtil yderligere for at mindske slid af dækkene.


ERS og bremsebalance er de eneste ting i forhold til bremserne, som kørerne kan justere den dag i dag. Før 90’erne fandtes der ABS-lignende systemer, hvor hjulene kunne fortsætte, selvom man bremsede for hårdt, men disse er ulovlige i dag.

For hård opbremsning medfører nemlig, at bremsernes styrke overgår grebet mellem dæk og asfalt, og hjulene blokerer derfor.

Ligeledes havde McLaren for år tilbage en ekstra bremsepedal til én side, så kørerne kunne nøjes med at bremse den ene side af bilen. Dette var en ekstra hjælp i sving, ift. at komme rigtigt ind/ud af svingene, og for at undgå hjulspin.

McLarens påfund var ikke ulovligt i reglerne, da det blev opfundet, men det blev (måske af gode grunde) forbudt hurtigt efter.

Barcelona 2017 pre-season test 2 - Haas F1. Kevin Magnussen
Copyright Haas F1


Bremseleverandører og Haas’ problemer
Da det tager så lang tid og er så kompliceret at lave et sæt bremser, er der naturligvis kun få leverandører heraf. Bremseskiverne har overordnet kun 3 leverandører: Brembo, Hitco og Carbon Industries.

Kalibrene har lidt flere – Igen er Brembo blandt leverandørerne, sammen med AP Racing og Alcon som de mest kendte.

Hvert team og hver kører kan vælge deres leverandører. Som fx set hos Haas kan man altså sagtens have to kørere med hver deres bremseleverandør.

Netop Haas har kæmpet enormt meget med deres bremser både sidste sæson og denne sæson. Haas benyttede hovedsageligt Brembo bremseskiver sidste år, men forsøgte sig også med nogle fra Carbon Indstries til det brasilianske grandprix.

I år har de testet begge leverandører, men er endnu ikke kommet til en konklusion – Kevin kører da fortsat på Brembo bremser, medens Grosjean er på dem fra CI.

Der har været utroligt mange bud på, hvorfor Haas har problemer. Kevin har tilsyneladende kun haft få problemer, hvorimod Grosjean har haft mange.


I starten troede Grosjean selv, at det var problemer med materialekvaliteten. Brembo er dog leverandør til størstedelen af feltet, så denne grund synes højst usandsynlig.

Begge kørere har dog klaget flere gange over, at deres bremsepedal var for blød (for lang vandring), og til tider at det nødvendige tryk fra fluktuerende. De fleste kørere foretrækker en hård bremsepedal grundet reaktionstiden.

Dilemmaet for CI bremserne har til gengæld været kølingen – Bremserne har hurtigt overophedet, så sliddet er blevet for stort, og netop derfor er bremsepedalen blevet blødere at træde på.

Derfor kunne det tyde på, at noget af humlen ligger i den yderlige luftkøling, der er at finde rundt om bremseskiverne.

I 2014 havde Mercedes et uheld i det tyske grandprix, hvor Hamilton kørte galt efter at bremserne svigtede. Her fandt man, at det var interaktionen mellem bremsernes materiale og måden, bremserne var monteret på, der gjorde fejlen.

Derfor har Haas nok et stykke vej endnu, til at finde den perfekte køling og positionering af bremserne, så disse problemer ikke længere opstår.

Manor forbremseskiver, hvor skiven er kapslet helt ind
Copyright Allan Haslund

Fremtiden
Som noget nyligt er flere teams begyndt at eksperimentere med 3D print af bremser. Teams som Mercedes og Red Bull har brugt CRP Windform til test af blandt andet frontvinger og hjulophæng, og nu er turen nået til eksperimentering med bremser.

CRP Windform har et materiale kaldet XT, der er en PA-baseret (Polyamid, bedre kendt som nylon) kulfiberkomposit til 3D print.

Ved hjælp af 3D print kan kølekanalerne forbedres, det tager langt kortere tid at fremstille en bremseskive, og kompositten vil endda være mere holdbar end de nuværende.

Der er kun ét stort problem – XT kompositten kan kun holde til ca. 175 grader Celsius. Hvilket er langt under de 1200 grader, F1 bremser kræver. Dog kommer der nok en dag, hvor samarbejdet leder til noget brugbart.


3D print er fremtiden
(siger materialeingeniøren som sine sidste ord i denne artikel og forsøger at være bedre til at fortsætte det tekniske hjørne lidt oftere i fremtiden – Kom gerne med forespørgsler på teknik, I ønsker nærstuderet).

Lidt ekstra bonus:
Se en kort video på engelsk om bremserne her

Se en kort video uden snak/forklaring med test af en F1 bremseskive her.