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Warum zerfällt ein F1-Auto in seine Einzelteile?

Genau genommen, ist die Formel 1 ein gefährlicher Sport. Autos, voll mit Benzin, werden von Fahrern mit Geschwindigkeiten von mehr als 300 km/h nur aus einer Motivation gefahren, um zu gewinnen.

Schon bei der kleinsten Kollision fliegen Teile des Autos davon und, bei schwereren Unfällen sieht es, bedingt durch die riesige Anzahl an umher fliegenden Teilen, aus,  als würde das Auto förmlich explodieren. Wobei Verletzungen oder sogar Todesfälle eher selten sind. Jules Bianchi, der 2014 beim Japanischen Grand Prix ums Leben kam, war der erste fatale Zwischenfall seit dem tragischen Unfall von Ayrton Senna 1994 in Imola. Nun, wenn die Sicherheit so wichtig ist, warum bauen dann die Teams Autos die es bei einem Unfall regelrecht „zerlegt“ ?

Die „Big Bang Theorie“

Beim Kanadischen Grand Prix 2007 überlebte der polnische Fahrer Robert Kubica den wohl schlimmsten Unfall der letzten Zeit. Sein Sauber BMW traf einen Toyota, verließ die Strecke, rutschte über eine Welle die das Auto in die Höhe und mit dem Kopf voraus auf eine Barriere aus Beton katapultierte, bevor es sich weiter quer über die Strecke in die nächste Barriere überschlug. Als es wieder zur Ruhe kam war der Sauber nicht mehr erkennbar. Kubica traf die Barriere mit 300 km/h und überlebte eine kurzzeitige Beschleunigung von 75g – für einen kleinen Moment wog Kubica damit effektiv fünf Tonnen. Jedes Teil das von seinem Auto davon flog half Kubica dabei Energie zu vernichten. Kinetische Energie wird in Joule gemessen, und Kubica’s Auto produzierte mehr als 2,5 Millionen Joule (dies entspricht ungefähr derselben Energie, wie wenn man mit 20 Familienlimousinen mit ca. 30km/h unterwegs ist.)

Nun, die Energie in einem verunfallten Auto ist bei weitem nicht der einzige Faktor, dass man einen Unfall überlebt, aber es ist ebenso wichtig über Knautschzonen zu verfügen, wie sie auch bei den üblichen Familienlimousinen Standard sind.

In der Formel 1 ist es genau das gleiche – das Cockpit ist von Strukturen umgeben, die sich im Falle eines Unfalls so verformen, damit so viel Energie wie möglich abgebaut werden kann.

Die meisten Teile, welche sich nicht verformen, bieten dem Fahrer dadurch am meisten Schutz, wenn sie abbrechen, davonfliegen und hierdurch Energie vom verunfallten Fahrzeug abwenden. Formel 1 Ingenieure könnten durchaus Autos konstruieren, die sich bei einem Unfall nicht in tausend Teile zerlegen – aber dann wären sie schwerer und dadurch unsicherer. Dazu müssten die Knautschzonen auch noch mehr Energie abfangen.

Natürlich sind manche Teile auch so konstruiert, dass sie intakt bleiben, was auch immer passiert.

Im Auge des Sturms

Ein Formel 1 Auto ist rund um ein Monocoque herum konstruiert, dies ist der Schlüssel für die Sicherheit der Fahrer. Das Monocoque selbst ist eine unglaublich steife Wanne – es ist das wichtigste Teil des Chassis woran der Motor und die vordere Radaufhängung montiert sind.

Das Monocoque enthält auch das Cockpit und die Sicherheitszelle für den Fahrer, welche mit dem Ziel konstruiert wurde, Crashtests ohne auch nur die kleinste Beschädigung zu überstehen. Das Geheimnis der Steifigkeit liegt in den zwei Materialien die dabei zur Verwendung kommen. Bis zu 60 Lagen Kohlefasermaterial – dies ist eine sehr leichte „Honeycomb“ (dreidimensionale Struktur) Struktur, wiederum eingebunden in ein sehr dichtes Kohlefasergewebe nutzt man zu dessen  Herstellung. Die Sicherheitszelle ist von 6mm Carbon und einem Material mit der Bezeichnung Zylon umgeben, welches auch in schusssicheren Westen verwendet wird. Zylonkabel werden auch dazu verwendet, damit sich die Räder bei einem Unfall nicht vom Auto entfernen und jemanden treffen können. Dieses Material wird auch seit dem Unfall von Felipe Massa 2009, er blieb beim auftreffen eines Teils auf seinen Helm vor schlimmeren Verletzungen verschont, für die Verwendung bei der Herstellung von Helmen vorgeschrieben.

Warum die Batmobil Lösung nicht funktionieren würde

Natürlich stellt sich die Frage, warum man nicht ein Formel 1 Auto baut, welches von einer riesigen Sicherheitszelle umgeben ist und daran nur vier Räder befestigt, im Batmobil Stil.

Abgesehen von den Kosten, wäre ein Rennwagen der sich bei einem Unfall nicht verformen würde nicht gerade ein Vorteil.

Um die Problematik darzustellen nehmen wir ein einfaches Ei, sichern es in einem unzerstörbaren Container und werfen es mit aller Wucht auf den Boden. Aus geringer Höhe wird das Ei den Aufschlag überstehen, aber wenn man es aus größerer Höhe werfen würde, liegt die Wahrscheinlichkeit um ein vielfaches höher, das Ei durch die Belastung im Inneren des Ei’s, zu zerstören.

Seit 1980 bauen manche Rennserien immer steifere und steifere Chassis, die zwar die Performance der Autos verbesserten aber immer weniger auf Unfälle acht gaben, tödliche Unfälle waren das Resultat. Den vielleicht bekanntesten Unfall 2001 bei den Daytona 500, bezahlte Dale Earnhardt Sr. mit seinem Leben. Ihm passierte es in der letzten Runde des Rennens, aber sein Auto wurde dabei augenscheinlich nicht sehr beschädigt. Natürlich nahm der Wagen nicht viel Schaden, aber als direkte Folge dessen, wurde beim Aufschlag der Kopf von Earnhardt nach vorne geschleudert und verursachte einen fatalen Schädelbasisbruch. Dieser Bruch an der Basis des Skelettes ist eigentlich eine Seltenheit – aber im Motorsport kam dies schon sehr häufig vor. Roland Ratzenberger kam in der Formel 1 ebenfalls auf diese Art ums Leben, übrigens am selben Wochenende wie Ayrton Senna.

Ein Auto das sich bei einem Unfall auch nur eine Kleinigkeit verformt, reduziert die auf den Fahrer auftretenden Kräfte grundlegend – stellen Sie sich vor sie schlagen gegen einen Ziegelstein im Gegensatz zu einer leeren Cola Dose.

Auch wenn die Ingenieure durch die Erfolge dazu gezwungen werden super steife Autos zu bauen, Unfälle helfen zu überleben. So auch die Einführung des Head And Neck Support „HANS“ – der Robert Kubica bei seinem dramatischen Unfall beim Kanadischen Grand Prix das Leben rettete.

Dies sind Lektionen aus denen man im Motorsport lernen sollte… möglicherweise.

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