Wie Ferraris neuer Simulator zur großen Trumpfkarte werden könnte

Ferrari rüstet sich in Maranello mit einem brandneuen Simulator aus - Der Entwickler gibt einen Einblick in die Besonderheiten und erzählt, was damit möglich ist

Wie Ferraris neuer Simulator zur großen Trumpfkarte werden könnte

Dass sich Ferrari in der Formel-1-Saison 2021 deutlich verbessert hat, kann jeder sehen. Parallel legt man aber auch abseits der Strecke den Grundstein, um für das neue Reglement 2022 gerüstet zu sein.

Dazu gehört auch ein brandneuer Simulator in Maranello, der von der britischen Firma Dynisma entwickelt wurde. Damit möchte der Rennstall Performance gewinnen und das Auto der kommenden Saison schon einmal verstehen lernen.

Aus dem modernen Motorsport sind Simulatoren nicht mehr wegzudenken, egal ob junger Fahrer, alter Fahrer, Formel E oder Formel 1. Die Entwickler der Simulatoren arbeiten unermüdlich daran, ihre Produkte zu verbessern und noch akkurater wiederzugeben, was den Fahrer auf der echten Strecke erwartet.

Dynisma, das 2017 von Ash Warne, einem ehemaligen Formel-1-Simulator-Ingenieur, gegründet wurde, fokussiert sich bei seinen kommerziellen Simulatorprojekten auf zwei Bereiche: die Verringerung der Latenzzeit und die Erweiterung der Bandbreite, um sicherzustellen, dass das Feedback zwischen Simulator, Fahrer und Ingenieur so direkt wie möglich erfolgt.

4.000 Schleifen pro Sekunde

"Fahrsimulatoren werden auch als 'Driver-in-the-Loop'-Simulatoren bezeichnet", erklärt Warne. "Der Fahrer gibt über das Lenkrad und die Pedale Input an das Automodell, das die Physik des Autos berechnet. Die Bewegungen des Autos werden dann über den 'Motion Generator' zurück an den Fahrer gegeben. Dieser kann dann mit einer Korrektur seines Inputs darauf reagieren und die Schleife startet von vorn - und das bis zu 4.000 Mal pro Sekunde."

"Jegliche Verzögerung in der Schleife würde dafür sorgen, dass der Fahrer das Auto nicht realistisch fahren kann - und dann ist der Simulatortest ungültig. Zum Beispiel Übersteuern: Wenn der Motion-Generator dem Fahrer 20 oder 30 Millisekunden zu spät sagt, dass das Heck ausbricht, dann kann er womöglich nicht mehr rechtzeitig reagieren und dreht sich."

Laut Warne besitzt der Simulator seines Unternehmens eine Latenz von drei bis fünf Tausendstelsekunden. Andere Produkte würden bei 20 bis 30 Tausendstelsekunden liegen. Und auch wenn die Zeit zwischen Input und Antwort nach menschlichem Ermessen gering ist, so kann eine höhere Latenz für eine größere Unsicherheit beim Ergebnis im Simulator sorgen.

"Es ist wichtig, dass deine Simulation so akkurat wie möglich ist", sagt Warne. "Fahrer und Auto müssen eine Einheit bilden - egal ob auf der Straße oder im Simulator. Und wenn eine Verzögerung ins Spiel kommt, dann hat man ein unrealistisches Szenario."

In der Formel 1 geht es im Qualifying häufig nur um Tausendstelsekunden. Daher wäre es auch wichtig, die Latenz zu verringern, damit der Fahrer eine möglichst akkurate Nachbildung dessen hat, was er auf der Strecke spürt. Dadurch können Fahrer und Auto so nah wie möglich an der Echtzeit reagieren, anstatt die Reaktion einen Bruchteil später als erwartet zu spüren.

Weniger Latenz, mehr Informationen

Eine höhere Bandbreite sorgt zudem dafür, dass der Fahrer im Simulator mehr Informationen bekommt. Das sorgt für eine detailliertere Strecke und eine realistische Nachbildung von Bodenwellen und Unebenheiten.

"Wenn du ein sehr detailliertes Streckenmodell hast - vielleicht mittels Laser-Scan oder LiDAR-Scan berechnet -, dann gibt es eine Menge Informationen über die exakten Unebenheiten der Strecke und der Randsteine", meint Warne. "Kleinere und ältere Motion-Plattformen haben Probleme, die Genauigkeit in den Daten bereitzustellen."

"Unsere Motion-Plattformen können eine größere Anzahl an Informationen übertragen. Das wird in Bandbreite gemessen. Einige Systeme haben eine Bandbreite von rund 20 Hertz, unsere liegen zwischen 50 und 100 Hertz, je nach Betriebsbedingung. Und wir können sogar noch höhere Frequenzen erzeugen."

"Wenn es zum Beispiel um die Motorendrehzahl geht, dann können wir den Motorensound direkt über den Motion-Generator spielen und du spürst es im Chassis. Das ist eine sehr eindringliche Erfahrung. Zudem gibt es andere hochfrequente Bewegungssignale, wie etwa bei einem Auto, wenn das ABS-System aktiviert ist. Dann gibt es dieses Ruckeln, das eine Rechteckwelle von Impulsen enthält."

Zwei Bewegungssysteme

Möglich wird dies durch das maßgeschneiderte Wippen-Layout, das Dynisma in seiner gesamten Simulatorreihe verwendet. Warne erklärt, dass seine Dynisma-Simulatoren "ein System mit sehr geringer Reibung, geringer Trägheit und hoher Steifigkeit" verwenden, um die Bewegung zu unterstützen.

Durch die Begrenzung der Reibung im System wird der Simulator einem Auto ähnlicher. Dort wollen die Fahrzeugdynamiker die Auswirkungen übermäßiger Reibung vermeiden und versuchen, sie durch eine Aufhängungsanordnung zu begrenzen.

Die Wippe bewegt sich mit Hilfe von Drehlagern bogenförmig, um dem Fahrer im Simulator die richtige Bewegung zu vermitteln.

Ferrari-Simulator von Dynisma

Auch Strecken wie Monaco sollen hochrealistisch wiedergegeben werden

Foto: Dynisma

Die Bewegungssysteme von Dynisma sind ebenfalls zweistufig aufgebaut - eine Stufe sorgt für die reaktionsschnelle Bewegung, die andere für die großräumigen Bewegungen des Fahrzeugs.

"Wir haben eine so genannte Hochfrequenz-Motion-Plattform", sagt Warne. "So erhalten wir das Feedback so direkt wie möglich an den Hintern des Fahrers und sein vestibuläres System."

"Aber wir koppeln das mit etwas, das wir eine große 'Excursion'-Plattform nennen. Das ist ein Simulator, der über den anderen geschraubt wird. Wir haben unsere mega-responsive Hochfrequenzplattform. Und darunter haben wir eine Plattform mit großer Auslenkung. Diese Kombination aus geringer Latenz und hoher Bandbreite ist in der Fahrzeugentwicklung enorm wichtig - nicht zuletzt für die Sicherheit und den Komfort des Fahrers."

Vorteil für 2022?

Warne fügt hinzu, dass die gesamte Technologie von Dynisma skalierbar ist, sodass man davon ausgehen kann, dass der neue Simulator von Ferrari alle wichtigen Features des Unternehmens tragen wird.

Da das neue Reglement für 2022 voraussichtlich Autos hervorbringen wird, die eine größere Herausforderung für die Fahrer darstellen, wird es auch mehr Aufwand erfordern, sie zu bändigen. Und eine höhere Empfindlichkeit im Simulator wird den Fahrern Charles Leclerc und Carlos Sainz zugutekommen, da sie besser verstehen, wie sich das Auto auf der Strecke verhalten könnte.

Schon öfters hat Ferrari an einem Rennwochenende noch eine dramatische Wendung geschafft, weil man tief in der Nacht noch im Simulator war. Ein neuer Simulator sollte dem Team noch mehr Präzision in Sachen Feedback geben. Und so kann das Team in der Fabrik noch weitere Fortschritte machen, sollte sich der Trainingsfreitag als schwierig erweisen.

Und das ist besonders wichtig, wenn das Team wieder in Richtung Spitze drängt. Zwar muss Ferrari auch auf der Strecke wieder liefern, aber die Unterstützung eines innovativen neuen Simulators kann da sicher nicht schaden.

Mit Bildmaterial von Dynisma.

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