Die Geheimnisse des neuen Fahrer-Kühlsystems der Formel 1

(Motorsport-Total.com) - Nach dem Großen Preis von Katar im vergangenen Jahr, bei dem die Fahrer unter der Hitze und Luftfeuchtigkeit litten, reagierte der Automobil-Weltverband FIA mit der Einführung neuer Regeln zur Verbesserung der Cockpitkühlung. Der erste Schritt erfolgte 2024, als die Teams eine weitere Öffnung oben am Chassis anbringen durften, um das Cockpit mit Frischluft zu versorgen.

Dies war eine einfache Lösung, die sich auch kurzfristig einfach an den Autos umsetzen ließ, doch die FIA arbeitete weiter hart, um eine effektivere Lösung für die Zukunft zu finden. Im vergangenen November genehmigte die Formel-1-Kommission nach monatelanger Entwicklung und Tests schließlich Pläne für ein geeignetes Kühlsystem für die Fahrer.

Chillout Motorsports aus den USA hat nun Details bekanntgegeben wie das System aussehen wird. Das Unternehmen ist an Projekten außerhalb des Rennsports beteiligt, da seine Technologie auch in anderen Sektoren wie Medizin, Militär, Schifffahrt, Luftfahrt und Automobil zum Einsatz kommt.

Das Unternehmen hat jedoch eine gute Motorsport-Tradition und entwickelt Technologien zur Temperaturregelung der Batterien von Formel-E-Autos während des Ladevorgangs sowie Lösungen zur Verbesserung der Kühlung der Fahrer für verschiedene Kategorien wie die Langstrecken-WM (WEC) und NASCAR.

Ein System für die Königsklasse

Die Entwicklung eines für die Formel 1 geeigneten Systems begann Anfang 2023, als Chillout Motorsports von der FIA angesprochen wurde, zu prüfen, ob ihr System für die Formel 1 angepasst werden könnte. Die Antwort war ja und die Grundlage dafür war der "Cypher Pro Micro Cooler". Allerdings musste er neu gestaltet und kompakter werden, um den Anforderungen gerecht zu werden.

Das Kühlsystem, das an den Autos zu sehen sein wird, besteht aus zwei Hauptelementen: einem Kasten, in dem sich die miniaturisierten Komponenten (ein Mikrokompressor, ein Verdampfer und eine Kondensationseinheit) befinden, um die Flüssigkeit kühl zu halten, sowie einem feuerfesten T-Shirt, das die Fahrer unter ihrem Anzug tragen.

Auf dem Shirt befinden sich eine Reihe von Schläuchen, die insgesamt etwa 48 Meter lang sind und so angeordnet sind, dass sie sich um Brust und Rücken des Fahrers wickeln. Diese Schläuche sind mit dem Kasten verbunden, sodass die Flüssigkeit (eine Mischung aus Luft, Wasser oder einer wässrigen Lösung von Natriumchlorid, Kaliumchlorid oder Propylenglykol) fließt, um die Personen im Cockpit zu kühlen.

Wie Charles Kline, der Gründer des Unternehmens, erklärte, bestand der komplexeste Teil in der Zertifizierung des feuerfesten Shirts, da die Anforderungen der FIA aus Sicherheitsgründen streng sind. "Noch bevor sie uns kontaktierten, arbeiteten wir bereits an einer FIA-zugelassenen Version unseres Kühlshirts?, sagte er gegenüber Motorsport.com.

"Wir arbeiten seit drei Jahren daran. Es ist ein wirklich anspruchsvolles Projekt, weil die FIA-Regeln in Bezug auf den Brandschutz so streng sind. Wir wollten nicht nur ein Produkt herstellen, das von der FIA zugelassen ist. Wir wollten ein Produkt, das tatsächlich hochfunktionell und leicht ist und das die Fahrer trotzdem tragen wollen.?

Dies war der komplexeste Teil des Projekts, da die Schläuche nicht nur funktional sein, sondern auch die von der FIA vorgeschriebenen Brandschutzmaßnahmen erfüllen mussten. Dies bedeutete, dass vier verschiedene Materialtypen verwendet werden mussten, um die richtige Leitfähigkeit, Flexibilität und Widerstandsfähigkeit zu gewährleisten.

"Das war die Herausforderung, denn zuvor gab es keine Möglichkeit, die Shirts ohne zwei Materialschichten herzustellen. Man hat die Schläuche also im Grunde genommen zwischen zwei Shirts gelegt?, fügt Kline hinzu.

"Nach jahrelangen Tests mit Hunderten verschiedener Materialien konnten wir schließlich eine Formel für unsere Schläuche entwickeln, die leitfähig, aber dennoch feuerfest und bei jeder Temperatur biegsam ist. Das klingt einfach, aber die Schläuche werden hart, wenn sie kalt werden, und sie werden zu weich, wenn sie heiß werden. Wenn sie Feuer fangen, schmelzen sie.

Es scheint eine sehr einfache Aufgabe zu sein, und es sieht so aus, als hätten wir nur Schläuche auf ein T-Shirt genäht. Aber diese Schläuche funktionstüchtig zu machen, und zwar leicht, bequem, leitfähig und natürlich, was für die FIA am wichtigsten ist, sicher, war eine komplexe Herausforderung.?

Eine Übergangslösung für 2025

Für die Formel-1-Teams ist dies ein völlig neues System, das noch nie zuvor an Einsitzern getestet wurde. Dies stellte eine zusätzliche Herausforderung für das Projekt dar, insbesondere da die aktuellen Autos nicht so entwickelt wurden, dass sie zusätzlichen Platz für die Kühlelemente bieten. Aus diesem Grund war auch ein wenig Fantasie erforderlich, um einen geeigneten Platz für das System zu finden.

Die Herausforderung für Chillout Motorsports bestand nicht so sehr darin, die Box mit allen erforderlichen Instrumenten zur Kühlung der Flüssigkeit neu zu gestalten, sondern vielmehr darin, sie im Auto zu platzieren. Die Box enthält dieselben Elemente, die auch in anderen Kategorien verwendet werden, wurde jedoch überarbeitet, indem eine Kohlefaserstruktur geschaffen wurde, die an die Anforderungen der Teams angepasst werden kann.

Tatsächlich hat jedes Team unterschiedliche Anforderungen, und dies erforderte ein hohes Maß an Zusammenarbeit, und sei es nur, um herauszufinden, wo die Box positioniert werden sollte.

"Die Kühlsysteme sind für uns sehr einfach?, erklärt Kline. "Das einzig Schwierige an den Kühlsystemen ist, sie in das Chassis einzubauen, da die Teams dieses System noch nie zuvor hatten. In diesen Autos ist für nichts Platz. Wir versuchen vorübergehend, Platz zu finden, damit sie in den Autos, hinter den Pedalboxen, in den Seitenkästen, hinter den Sitzen, überall, ordnungsgemäße Tests durchführen können.?

Zumindest im ersten Jahr wird jedes Team eine auf seine individuellen Bedürfnisse zugeschnittene Lösung haben, weshalb die Vorschriften für 2025 auch mehr Freiheit bei der Positionierung des Systems vorsehen.

Warum die Gewichtsvorschriften nicht "echt? sind

Hinter der Realisierung dieses Systems verbirgt sich ein weiterer äußerst interessanter Aspekt, nämlich die Frage, wie es mit Strom versorgt werden kann. Dies ist eine Überlegung, die trivial erscheinen mag, in Wirklichkeit aber komplexer ist, als es den Anschein hat, denn sie hat die FIA dazu veranlasst, eine Erhöhung des Mindestgewichts des Fahrzeugs um fünf Kilo zu garantieren, wenn dieses Gerät verwendet werden soll.

Das System selbst ist mit einem Gewicht von knapp unter zwei Kilogramm extrem leicht, während das Gitter etwa 300 Gramm wiegt (einschließlich der Schläuche und der Kühlflüssigkeit). Die FIA hat fünf Kilogramm mehr erlaubt, was eher mit der Art und Weise zusammenhängt, wie dieses System über einen externen Akkupack mit Strom versorgt wird, da beschlossen wurde, die elektrische Konfiguration der Autos bis 2026 nicht zu ändern.

Diese Regelung wird in Zukunft geändert werden, da die nächste Generation von Fahrzeugen das System von Anfang an enthalten wird - und es kann durch die fahrzeugeigenen Systeme mit Strom versorgt werden. Kline fügte hinzu: "In Zukunft ist geplant, auf einen Batteriepack zu verzichten und die elektrische Konfiguration für 2026 zu ändern.? Das bedeutet, dass das System nicht nur leichter sein wird, sondern auch den Verzicht auf eine externe Batterie ermöglicht, die strenge Sicherheitsstandards erfüllen muss.

Wie effektiv wird das System sein?

Die Vorschriften sehen vor, dass die FIA bei einer Umgebungstemperatur von über 30,5 Grad Celsius den Einsatz des Systems durchsetzen kann, indem sie die Teams 24 Stunden vor Beginn des Sprintrennens oder des Rennens benachrichtigt. Da dies an den Rennwochenenden in den Garagen erfolgen muss, müssen die Mechaniker in der Lage sein, das System auch zwischen den Sitzungen einfach zu installieren, was die Ingenieure bei der Konstruktion der Autos sicherlich berücksichtigen werden.

Kline fügt hinzu: "Sie brauchen etwas, das nicht komplex ist und nicht viel Zeit in Anspruch nimmt. Deshalb freue ich mich auch auf 2026, denn dann wird es eine modulare Installation geben, die in wenigen Minuten abgeschlossen ist.? Die Idee ist letztlich, zwei oder drei verschiedene Versionen herzustellen, aus denen die Teams auswählen können - was zur Kostensenkung beitragen wird.

Dem Fahrer wird nicht nur Wärme entzogen, sondern auch der Körper selbst kann mit weniger Stress besser funktionieren, wodurch Fehler reduziert werden. Technologien wie diese werden tatsächlich auch in Militärjets und in Astronautenanzügen eingesetzt, um die Körperwärme zu reduzieren und die Gehirnleistung zu verbessern, da es in solchen teuren Flugzeugen keinen Spielraum für Fehler gibt.

Das System mit den Kühlschläuchen scheint sehr einfach zu sein, aber es handelt sich um einen komplexen Prozess, der auf die Funktionsweise des menschlichen Körpers ausgelegt ist. "95 Prozent des Bluts fließen durch die Hautoberfläche?, erklärt Kline. "Die effizienteste Methode, diese Wärmeenergie zu erfassen, und deshalb schwitzt der ganze Körper, besteht darin, die Wärme mithilfe unserer Shirts abzuleiten.?

"Unsere Shirts sind mit etwa 48 Metern Kühlschläuchen vernäht. Das ist deshalb so wichtig, weil wir so viel Oberfläche wie möglich auf euren Körper bringen wollen. Wir können nicht einfach nur drei oder vier Meter Schlauch einnähen." Die Kühlung muss auch auf die richtige Temperatur eingestellt werden, damit es den Fahrern nicht zu kalt wird.

"Wir könnten das System auf null Grad Celsius laufen lassen, aber dann wird die Durchblutung der Haut gestoppt, weil der Körper versucht, sich vor Unterkühlung zu schützen. Wir können den Fahrer vor Kälte zittern lassen, aber das ist nicht das, was wir erreichen wollen.?

"Der Trick besteht also darin, das System optimal arbeiten zu lassen - bei etwa 15 Grad Celsius. Auf diese Weise ist es sehr kühl, fühlt sich fantastisch an, aber es ist kurz vor dem Punkt, an dem der Körper die Durchblutung der Haut stoppt.?

"Wir versuchen, es so zu gestalten, dass es eher wie eine Klimaanlage funktioniert, an die man nicht denkt. Man spürt es nicht. Man fühlt sich einfach extrem wohl, die Herzfrequenz sinkt deutlich und die Atmung wird langsamer.?

Die ersten Rückmeldungen der Fahrer sind äußerst positiv, so sehr, dass einige es bei jedem Rennen einsetzen möchten. Kline sagt: "Ich kann sagen, dass die Fahrer dieses System lieben. Es war toll, einen der Ferrari-Fahrer [Charles Leclerc] sagen zu hören, dass er sich wünscht, dieses System bei jedem Rennen einsetzen zu können.?