Rispondendo a Riccardo

La domanda è molto generica ma provo comunque a risponderti

Mettere a punto un ottimo assetto richiede l’analisi di una moltitudine di situazioni che si verificano in un giro di pista. Questo insieme di situazioni a sua volta si riverificherà per tutti i giri  che determinano la durata della gara e che, nonostante lo sforzo del pilota nel farli tutti il più possibile simili, non saranno mai del tutto uguali.

Di ogni singola situazione che si verifica in un giro di pista bisogna essere bravi ad individuare quella principale sulla quale operare, ovvero quella che se presa in considerazione per modificare il setup in una direzione, porta vantaggi anche in quasi tutte le altre situazioni. Dico quasi perchè l’assetto perfetto che fa calzare a pennello la vettura sia al pilota, sia a tutti i settori della pista, non mi sembra che esista.

Può accadere che in un giro di pista, il pilota possa trovare che la sua vettura sia sottosterzante in alcuni punti e, addirittura, sovrasterzante in altri. Sebbene la causa di simili anomalie sia spesso dovuta ad errori di guida ovvero ad errori quali un’apertura/chiusura troppo anticipata o ritardata del gas, può accadere che un assetto realizzato ad hoc per un settore risulti poi inadeguato su un altro tratto di pista. In questo caso si sceglie su quale settore tentare di guadagnare tempo e su quale altro settore rinunciare a preziosi decimi o centesimi. Si fa quindi un bilancio.

Cosa intendo con il termine “situazione”

Un esempio di situazione è il seguente (riportato anche in figura); la vettura simulata attraverso un apposito software viene rappresentata con una serie di vettori che descrivono le forze in gioco in quel dato istante. Nel caso in figura  notiamo che l’auto da corsa sta per uscire dalla curva e manifesta un leggero sottosterzo* che permette al pilota di affondare prima il gas  senza il rischio di perdere tempo sovrasterzando o, peggio, girandosi. In altri punti del tracciato questa predisposizione della vettura potrebbe ostacolare il corretto inserimento in curve a raggio più stretto o percorse a velocità più elevate. Un metodo di risoluzione del problema potrebbe essere quello di rendere la vettura un pelo più sovrasterzante in modo da permettere un leggero sovrasterzo che evita il surriscaldamento dei pneumatici anteriori.

*I vettori cambiano colore e lunghezza in base all’entità della forza che agisce nel punto e nella direzione indicata. Analizziamo solo i 4 vettori numerati. Notiamo che la gomma posteriore sinistra ha un vettore (1) “verde” che indica un elevato grip disponibile. La gomma posteriore destra ha un vettore (2) rosso piuttosto corto che sta ad indicare una drastica riduzione di grip dovuta però al normale trasferimento di carico laterale (legato al rollio). All’avantreno invece, la gomma anteriore sinistra (vettore 3)  ha una media presa indicata dal vettore giallo mentre la gomma anteriore destra (vettore 4 leggermente coperto dal vettore 3) non sta poggiando a terra in modo corretto. Questa situazione è stata cercata per impedire alla vettura di sovrasterzare quando si apre il gas in modo violento in alcuni settori della pista. Simulazione effettuata con LFS.

Ebbene quando il pilota sta guidando, trovandosi in brevi archi di tempo in tante e diverse situazioni che richiedono una risposta subito, tenta di interpretare con la sua esperienza il comportamento del suo telaio e del suo assetto nel modo migliore. Tuttavia sarà solo tornando ai box e discutendo (telemetria alla mano) con i tecnici, che egli riuscirà a comprendere il fenomeno che lo penalizza in uno o più punti. Dopodiché si interverrà laddove si ottiene un reale vantaggio. Una maggiore difficoltà di guida in un punto della pista con in cambio una vettura molto guidabile nel misto è senza dubbio da preferire (dato che implica solo una maggiore concentrazione da parte del pilota in quel singolo punto) ad una situazione nella quale il pilota senza sforzo alcuno supera un punto difficile trovandosi poi una vettura completamente squilibrata nel resto del tracciato.

Condividi

L’errore più comune , quando si regola l’assetto di un’auto da corsa, è quello di limitare il più possibile le soste ai box e, di conseguenza, modificare più parametri insieme. Niente di più errato! Che si tratti della realtà o di una simulazione il concetto è sempre lo stesso:

Spostare un solo parametro per volta e registrare tutti i precedenti set utilizzati e gli effetti che hanno prodotto. Questo permette senza alcun dubbio di verificare prima di tutto l’effetto che la singola modifica ha portato; in secondo luogo permette di tornare agevolmente indietro qualora la modifica risulti inefficace o peggio provochi una reazione negativa, inaspettata.

E allora perchè sposti tutti quei parametri al tuo setup? Perchè tutti insieme e spesso a caso?

Condividi

Rubrica: I trasferimenti di carico -2-

Titolo o argomento: Analizziamo una curva istante per istante

Nel momento in cui si percorre una curva in pista, lo si deve fare con una certa logica altrimenti si interviene più e più volte sul setup senza riuscire mai a trovare una soluzione oppure trovando una soluzione che ci soddisfa in una curva ma penalizza il resto del giro.

I piloti meno esperti ad esempio, quando si accorgono di aver frenato troppo presto prima di entrare in curva, danno nuovamente gas anche solo per un breve istante e poi provano ad entrare in curva*. Dico “provano” perchè accelerando in ingresso curva fanno solo danni al tempo sul giro.

Vediamo perchè.

Nel momento in cui si effettua la frenata, abbiamo detto nel precedente articolo di questa rubrica, la vettura distribuisce gran parte del carico sull’assale anteriore come è ovvio e intuibile del resto.

L’istante in cui si molla la presa sui freni va calibrato in modo sopraffino. Si tratta dell’istante nel quale andremo ad inserirci in curva. E’ bene che nell’ingresso in curva vi sia ancora una leggera tendenza della vettura ad avere un pelino di carico in più sull’avantreno e questo perchè così si favorisce l’inserimento della vettura stessa in curva.

Dare gas in prossimità o all’ingresso curva significa sbilanciare letteralmente il veicolo andando a reimpostare un maggiore carico al retrotreno. Questa situazione favorisce il sotto sterzo e l’usura anomala dei pneumatici. Quando si compiono questi errori e si soffre di sottosterzo non si ha sempre l’umiltà di riconoscere l’errore di guida e si chiedono modifiche al set che rovinano l’equilibrio della macchina.

Ovviamente nelle competizioni maggiori ciò non accade perchè i tecnici osservando la telemetria hanno la prova provata del momento in cui viene aperto il gas ed il pilota si deve arrendere alla realtà. Solitamente quando un pilota si ostina in presunzioni o a non ascoltare, viene ceduto ad altre squadre (generalmente minori) a fine stagione… ma questo è un altro discorso

Continua…

*Tale fenomeno si manifesta molto spesso anche nei simulatori di guida ove non si riesce ad avere, nonostante gli sforzi di chi li realizza, la percezione della frenata e dello spazio rimanente prima dell’ingresso curva…

Condividi

Rubrica: Simulazione dinamica del veicolo

Titolo o argomento: Effetti degli ammortizzatori scarichi sulla sicurezza di guida

Diciamoci la verità, nella lista delle cose da comprare, gli ammortizzatori per la vostra auto sono all’ultimo posto, non è vero? Mi rendo perfettamente conto. In questo articolo però, grazie ad un “simulatore” basato su modelli fisici-matematici, abbiamo voluto mostrarvi cosa può accadere (anche senza alta velocità) quando si scarta un ostacolo improvvisamente e con gli ammortizzatori al termine della loro vita utile.

La prova è stata simulata/effettuata utilizzando un simulatore basato su modelli fisici e matematici, pertanto le masse del veicolo e delle persone a bordo sono molto ben simulate. Anche le forze agenti su sterzo, gomme, motore, ammortizzatori, scocca e persone a bordo sono prossime alla realtà. Ogni massa è stata presa in considerazione senza lasciare nulla al caso. La prova è stata condotta in una giornata ventosa. L’asfalto è asciutto.

Ma vediamo le 5 fasi rappresentate nella sequenza di immagini sotto:

Fase 1: Il guidatore avverte che la vettura è traballante e per evitare l’ostacolo tenta di anticipare la traiettoria. La vettura risponde molto lentamente.

Fase 2: Il veicolo colpisce proprio l’ostacolo che si è tentato di evitare. Gli ammortizzatori anteriori si comprimono eccessivamente. Quelli posteriori si estendono senza l’opportuna frenatura. A bordo ci sono quattro persone sui 60-70 kg. Il guidatore si rende conto che non riesce a controllare il veicolo e va in panico.

Fase 3: Il guidatore “tenta” una manovra di emergenza e, proprio nel momento in cui frena più violentemente e con le ruote sterzate (manovra da evitare nella stragrande maggioranza dei casi anche se spesso viene per istinto), la vettura si destabilizza ancora di più e si imbarca.

Fase 4: Gli ammortizzatori (sul lato sinistro dell’auto) sono totalmente compressi, non vi è più alcun effetto smorzante e la tenuta del veicolo è affidata unicamente alle gomme. Si nota la strisciata sull’asfalto dovuta al bloccaggio delle gomme ed al sovrasterzo incontrollato causato dall’eccessiva azione sui freni.

Fase 5: Per fortuna la corsa della vettura termina senza il ribaltamento del mezzo. Questo anche grazie all’ambiente simulato insieme alla vettura, ovvero la pista. Il tracciato è privo di buche, cunette, corsie a doppio senso.

Quello che invece accade nella realtà e che differisce da questa simulazione è la fine della corsa (spesso contro altre macchine, cunette o alberi) di cui si sente parlare sui telegiornali. Non è sempre l’alta velocità la causa, bensì la perdita di controllo. Un veicolo più facilmente controllabile è un veicolo con ammortizzatori, gomme e freni in ordine. Un consiglio: in attesa di sostituire gli ammortizzatori evitate di viaggiare sovraccarichi; questo sposterà leggermente il limite della vostra vettura.

Condividi

Rubrica: I trasferimenti di carico -1-

Titolo o argomento: Introduzione al trasferimento di carico

Vi è una particolare situazione (ma sarebbe più corretto dire un particolare gruppo di situazioni) che se ben gestita permette ad un mezzo da corsa di offrire prestazioni superiori: “Il trasferimento di carico“. In accelerazione ed in frenata consideriamo il trasferimento di carico lungo l’asse longitudinale del veicolo. In curva consideriamo il trasferimento di carico lungo l’asse trasversale del veicolo stesso. Il trasferimento di carico lungo l’asse longitudinale è in stretta relazione con il “centro di beccheggio” mentre il trasferimento di carico lungo l’asse trasversale è in stretta relazione con il “centro di rollio”; di questo parleremo più approfonditamente nei prossimi articoli di questa rubrica.

A seconda che la vettura (parliamo di vetture da corsa) abbia il motore anteriore o posteriore, la situazione che si viene a creare in frenata, in accelerazione o durante la percorrenza di una curva, varia  (anche questi fattori verranno meglio trattati in seguito) ma il concetto di base è sempre il medesimo. Pertanto in prima analisi affronteremo un discorso puramente introduttivo.

Rettilineo

Durante il rettilineo immaginiamo che, in assenza di buche e sconnessioni sul tracciato, la vettura si trovi nella sua condizione di equilibrio. Ripartizione dei pesi ottimale ed aerodinamica equilibrata.

Staccata

Il pilota agisce violentemente sui freni per cercare la massima prestazione.  Tenta di frenare il più tardi possibile e di avere la più alta forza frenante ottenibile senza che si blocchino le ruote. Durante la frenata le ruote anteriori non possono essere sterzate. Nel momento in cui i freni verranno mollati potrà iniziare la sterzata ma la vettura dovrà aver recuperato piuttosto rapidamente il suo “assetto”.

Facciamo ora un passo indietro

Nel momento in cui inizia la frenata le sospensioni anteriori si comprimono mentre quelle posteriori si estendono. Il peso del veicolo si sposta verso l’avantreno. La massima spinta ora è disponibile sull’avantreno stesso che dovrà raggiungere il suo assetto di frenata nel minor tempo possibile, pena il bloccaggio delle ruote anteriori.

Un avantreno troppo morbido agevola il trasferimento di carico e, nei casi peggiori, porta a pericolosi sottosterzi. Questo perchè quando il peso del veicolo si trasferisce all’anteriore e le molle delle relative sospensioni non sono in grado di opporsi al fenomeno, quest’ultime portano la sospensione a fine corsa ovvero a tampone. Ciò significa che viene perso l’effetto di assorbimento, che viene richiesto alle sospensioni stesse, con il risultato che la vettura che stiamo guidando si comporta come se fosse priva di sospensioni e incapace di smorzare i carichi gravanti sulle 4 ruote.

Inoltre un eccessivo trasferimento di carico all’anteriore provoca un pericoloso alleggerimento del retrotreno con possibile perdita di stabilità che il più delle volte si traduce in dannosi sovrasterzi. La vettura si scompone. E’ squilibrata. Il miglior compromesso è quello di una vettura neutrale, equilibrata e con un limitato trasferimento di carico (vedremo in seguito diversi esempi su questa rubrica).

Per ridurre il trasferimento di carico longitudinale verso l’avantreno (in frenata) si ricorre alla frenatura in compressione degli ammortizzatori anteriori (per evitare l’affondamento dell’avantreno) ed alla frenatura in estensione degli ammortizzatori posteriori (per evitare il sollevamento del retrotreno della vettura). Infine si adottano opportune barre antirollio di rigidezza controllata.

Accelerazione

Esiste una situazione in cui invece il trasferimento di carico fa realmente comodo. Nelle vetture a trazione posteriore, in accelerazione, si ottiene un reale vantaggio di trazione quando il carico si trasferisce (come è naturale che sia) al retrotreno. Andando il peso a gravare sulle ruote posteriori, spingendole a terra, si avrà una maggiore presa del pneumatico con la migliore performance che ne segue. In questo caso ammortizzatori anteriori non molto rigidi in estensione e ammortizzatori posteriori non molto rigidi in compressione, favoriranno il trasferimento di carico al posteriore e, con la maggior presa dei pneumatici, favoriranno l’accelerazione del mezzo.

Come per ogni parametro del setup di una vettura da corsa, quindi, conviene valutare (in seguito a ripetute prove in pista) il miglior compromesso per avere un buon bilanciamento in frenata ed in accelerazione. E’ opportuno ricordare che quanto detto ovviamente vale se tutti gli altri parametri di un setup sono a posto; è inutile infatti tentare di correggere la frenatura in compressione/estensione degli ammortizzatori, la taratura delle molle, le barre antirollio, se poi il differenziale autobloccante è tarato male o usurato o se l’aerodinamica non è efficiente o ancora se gli angoli caratteristici delle ruote sono errati (campanatura, convergenza, incidenza, ackerman).

Nella prima foto vediamo l’abbassamento del veicolo come siamo abituati ad immaginarlo in seguito ad una forte frenata. Nella seconda foto invece vediamo rappresentati i vettori che evidenziano come sia elevato il peso gravante sull’avantreno rispetto al retrotreno in seguito al trasferimento di carico.

Continua…

Condividi

Rubrica: Curiosità tecnica da corsa

Titolo o argomento: Quante combinazioni sono possibili in un setup di un’auto di formula?

Considerando le 24 regolazioni possibili, ossia:

1. Ride Height (o altezza vettura).
2. Caster (o incidenza).
3. Camber (o campanatura).
4. Toe (o convergenza).
5. Springs - Le molle.
6. Damper low speed bump - La compressione dell’ammortizzatore a bassa velocità.*
7. Damper high speed bump - La compressione dell’ammortizzatore ad alta velocità.*
8. Damper low speed rebound - L’estensione dell’ammortizzatore a bassa velocità.*
9. Damper high speed rebound - L’estensione dell’ammortizzatore ad alta velocità.*
10. Damper piston - Il pistone dell’ammortizzatore.
11. Damper pression - La pressione nell’ammortizzatore.
12. Damper bump shimming - Pacchi lamellari che regolano il passaggio dell’olio in compressione.
13. Damper needle.
14. Damper rebound shimming - Pacchi lamellari che regolano il passaggio dell’olio in estensione.
15. Roll center - Centro di rollio.
16. Antidive - Antilift - Antisquat.
17. Wings Setting - Angolo delle ali.
18. Gurney Flaps (o smorzatore di turbolenze sul profilo alare**).
19. Tires pressure - Pressione pneumatici.
20. Antiroll bar - Barre anti rollio.
21. Antiroll bar blades - I bracci che vanno dall’ammortizzatore alla barra antirollio.
22. Antiroll bar blades position - La posizione dei bracci che vanno dall’ammortizzatore alla barra antirollio.
23. Bump rubber - Tamponi di fine corsa degli ammortizzatori.
24. Brake master cylinders - Il dimensionamento dei cilindri dell’impianto idraulico del sistema frenante.

Secondo la matematica con 24 parametri ci sono la bellezza di oltre 79 trilioni di possibilità, il numero esatto è: 79.766.443.076.872,5 di possibilità Per fortuna la maggior parte di queste possibilità non sono funzionali, pertanto ci si muove all’interno di un range molto ristretto dove il giusto setting è comunque molto difficile da trovare.

*Si intende alta o bassa velocità dello stelo dell’ammortizzatore. Quindi un urto (se così vogliamo chiamarlo) più o meno violento. Quando il pilota centra un cordolo, ad esempio, la velocità con cui la ruota spinge e quindi comprime l’ammortizzatore è molto maggiore di quando gradualmente entra in curva ed il mezzo si corica verso l’esterno.

**E’ la traduzione italiana che ho dato io dato che non ce n’é una ufficiale

Condividi

… o forse no

Nelle sessioni di prove libere in pista (che conduco privatamente o per altre scuderie), dove si lavora sulla messa a punto, sempre più spesso mi accorgo che sono molti i piloti che imputano l’intera colpa di un problema di equilibrio della vettura (o della moto) al setup.

Occupandomi anche di test con appositi software di simulazione, mi sono accorto che anche in questo caso sono molti i piloti per così dire “virtuali” che si soffermano, per il 99,9% del tempo, solo sul setup.

In sintesi questo significa che la maggior parte dei piloti non considera che un problema che si verifica in pista può provenire da loro stessi, dal loro stile di guida, dal loro metodo di affrontare una determinata curva, una determinata chicane, un determinato tornante, un ingresso/uscita di curva, ecc…

Questo li rende una delle specie più cocciute che ci siano

Spesso la differenza nel rendimento in pista la fanno quei piloti che senza presunzione alcuna ascoltano ciò che i tecnici in squadra hanno loro da consigliare. Li vedi lì seduti ai box che ascoltano, che si fanno spiegare, che chiedono, che non partono dal concetto “so già tutto”…

Purtroppo però tali piloti sono una rarità e quei pochi che hanno il coraggio di fare domande senza credere che questo comportamento turberà la loro autostima, in pista poi si “vedono”.

Così si scopre che un differenziale autobloccante non era tarato male, semplicemente il pilota prolungava la frenata mentre iniziava a sterzare… Si scopre che le sospensioni non erano starate, semplicemente il pilota prima del centro curva apriva il gas in anticipo per poi richiuderlo mentre iniziava a sottosterzare… Si scopre che le gomme non si sarebbero usurate precocemente se il pilota avesse lasciato “scorrere” il mezzo… Si scopre che il cambio non era distanziato male, semplicemente il pilota affrontava le curve con la marcia errata…

Condividi

Rubrica: Telemetria (sensori di torsione)

Titolo o argomento: L’utilizzo dei sensori di torsione nella telemetria

Abbiamo parlato nel precedente articolo (Telemetria - Sensori di Torsione) dei sensori di torsione e del loro campo di applicazione; ora poniamo alla vostra attenzione un esempio di uno dei principali usi di questa tecnologia:

Il grafico in figura sopra riporta sull’asse delle x (ascisse) il tempo espresso in secondi e riferito al giro di pista, mentre sull’asse delle y (ordinate) riporta la coppia espressa in Newton per metri. Il grafico rappresenta tre canali: quello della Torsione, quello della velocità della ruota presa in esame e quello dei giri motore.

Il grafico mostra un cambiamento di marcia all’altezza di 134.50 secondi. Durante il cambio di marcia si innesca un leggero pattinamento delle ruote (ricordo che il canale rappresentato sul grafico esprime la velocità di una sola ruota motrice presa in esame) che iniziano a scivolare nell’istante di tempo 134.66s. producendo una piccola torsione del semiasse relativo alla ruota esaminata.

Quando ritorna la presa del pneumatico a terra, la ruota rallenta e con essa i giri del motore; in questo frangente si verifica un elevato aumento di torsione sul semiasse in quanto tutta la trasmissione ritorna “all’improvviso ed in maniera violenta” sotto sforzo.

L’energia che agisce sull’albero di trasmissione (qualora il motore sia anteriore e la trazione posteriore), o sui semiassi, o ancora su entrambi,  permette alla macchina di prendere velocità. In questa situazione, più aumenta la velocità e minore sarà la torsione sugli alberi che trasmettono il moto. Inoltre il carico sul motore cala ed il numero di giri aumenta.

Si viene così a generare un sistema che agisce tra motore, albero di trasmissione, semiassi e pneumatico che si smorzerà durante i successivi 0.5 secondi.

Condividi

Rubrica: Telemetria (sensori di torsione)

Titolo o argomento: Sensori di torsione

I sensori di torsione vengono installati sulle vetture con elevate prestazioni per misurare il grado di torsione di alberi di trasmissione e, volendo, anche dei semi assi. Misurare come, ma soprattutto quanto, si torce un albero che trasmette un moto risulta di fondamentale importanza per comprendere se i materiali impiegati sono adatti a ricoprire egregiamente il loro compito. Possiamo capire durante l’arco di una gara come un albero di trasmissione si comporta sotto sforzo e specialmente in momenti critici. La peggiore situazione risulta essere la perdita di aderenza della vettura che causa un brusco aumento del numero di giri delle ruote, della trasmissione e del motore. In questi casi un albero di trasmissione può subire accelerazioni fino all’esasperato valore di 200g. Ma non solo, nel momento in cui il grip delle gomme sarà nuovamente disponibile, l’albero di trasmissione ed i semiassi subiranno una violenta decelerazione e, in un istante, riandranno sotto sforzo  (torcendosi su se stessi) dovendo essi trasmettere elevate coppie motrici alle ruote che si oppongono rispondendo con l’elevata aderenza delle mescole ultratenere di cui sono composte.

sensore

I sensori di torsione sono degli estensimetri e come tali (vedi anche i precedenti articoli della rubrica Telemetria; la casella “cerca è in alto a destra”) funzionano come tutti gli altri sensori di questa categoria, ossia trasformando una posizione in un segnale elettrico che verrà inviato ad un ricevitore ed infine al software del computer. Tale software provvederà a tracciare un grafico con punti e  curve che cambiano comportamento in base alla tensione del segnale inviato.

I sensori vanno montati solidali all’albero su cui fare il rilevamento. Pertanto ruotano insieme all’albero di trasmissione che dovrà essere stato preventivamente pulito e preparato in officina. La sua superficie dovrà essere perfettamente liscia e cilindrica. I sensori verranno fissati a due diverse altezze dell’albero di trasmissione cosicché possano interagire tra loro e comunicare le loro posizioni relative al trasmettitore (anch’esso fissato sull’albero da controllare).

trasmettitore

Copyright

Tutto il materiale presente negli articoli della rubrica “Telemetria” è protetto da Copyright. La PI Research ha autorizzato Ralph DTE ed i siti del Gruppo Ralph DTE, alla pubblicazione di parte del materiale messo a disposizione. E’ severamente vietato riprodurre il materiale presente in questa rubrica. Chiunque pubblicasse su altri siti, forum o Blog tale materiale, andrà ad incorrere in problemi legali dei quali non siamo responsabili. E’ vietata la riproduzione del materiale mostrato negli articoli “Telemetria” e del materiale presente in generale sul Blog Ralph DTE. E’ tuttavia possibile, solo per il ”nostro materiale”, contattarci per poter avere informazioni e richiedere dei permessi di utilizzo.

Ringrazio personalmente:

• Il mio caro amico “Giorgio”  per la gentile concessione della sua Telemetria.

• La PI research per i dati concessi ed il prezioso contributo al chiarimento di alcune nostre domande.

Condividi