GPX.it Forum

Ecco per voi la prima parte del mio regalo di Natale

Divagazione tecniche di Derek Gardner, il progettista della Tyrrell, la monoposto che in Sud Africa è tornata alla ribalta dei <<Grand Prix>>, mettendo momentaneamente a tacere le velleità di altre <<formula 1>> che sembravano lanciatissime.

Il fattore tempo e il fattore denaro costituiscono le maggiori difficoltà nella progettazione di una monoposto <<formula 1>>. Di solfi non ce ne sono mai abbastanza, e neppure il tempo. Nel pieno della stagione agonistica si corre, in media, ogni quindici giorni, e considerando il tempo necessario per riportare in officina la macchina si finisce per avere al massimo sette giorni per prepararla prima della gara successiva: così nè piloti nè meccanici trovano il tempo per fare prove di collaudo durante la stagione agonistica.
Per tale mancanza di tempo è difficile poter fare esperimenti; se invece si potesse disporre di un anno di tempo, e ovviamente del necessario denaro credo si avrebbero cambiamenti sostanziali nel campo delle <<formula 1>>.
Uno riguarderebbe senz'altro la forma della carrozzeria. Le attuali monoposto sono così poco aerodinamiche che vi è da chiedersi perchè mai non si sia fatto ancora niente per migliorarle: probabilmente se si cominciasse a modificare la vettura in questo senso ne verrebbe fuori una così diversa e così poco convenzionale che difficilmente qualcuno sarebbe disposto a costruirla. Non va dimenticato che le monoposto da Gran Premio sono destinate a muoversi in ambiente non esattamente definito: ad esempio l'effetto suolo è conosciuto solo parzialmente, anche se si è fatto un notevole lavoro alla galleria del vento.
Credo che sia del tutto inutile sprecare giorni e settimane al tunnel del vento per controllare una particolare forma quando poi le prove su pista possono mettere in evidenza imprevisti che vanificano tutto quanto era stato progettato.
Da punto di vista aerodinamico il miglior risultato si potrebbe raggiungere con una carrozzeria avvolgente e con le note coperte. Infatti le monoposto
attuali sono inaccettabili aerodinamicamente ma dal punto di vista pratico sono abbastanza riuscite. Occorrerebbe chiudere anche la parte posteriore in modo che l'alettone faccia parte integrante della carrozzeria, anzichè esservi applicato.
Qualsiasi modesta miglioria aerodinamica aumenterebbe i 30-40 CV la potenza del propulsore Ford-Cosworth V8. Il tipo e la posizione dei radiatori dipendono dalla forma della carrozzeria. Sono stati provati radiatori anteriori, laterali e posteriori. Con un convenzionale radiatore vi è ben poco da fare. In qualunque punto venga montato la sua resistenza aerodinamica sarebbe in definitiva sempre la stessa. Vi soon ottime ragioni per montare i radiatori per montare i radiatori lateralmente (minor lunghezza dei manicotti, miglior distribuzione dei pesi, peso inferiore), ma nessuna di queste ragioni ha un fondamento aerodinamico. Far passare l'aria attraverso il radiatore è soltanto uno dei sistemi per ottenere raffreddamento. Un altro è costituito da una superficie di raffreddamento; per ottenere una superficie di raffreddamento si può utilizzare qualunque tipo di radiatore, in modo che il flusso d'aria scorra su entrambe le facce. Ho già provato una soluzione del genere sulla Hesketh, e a Monza ho aggiunto un radiatore addizionale con risultati incoraggianti.

Altro punto delicato delle attuali <<formula 1>> sono le dimensioni del telaio. Per ottenere uno sfruttamento completo da una carrozzeria aerodinamica occorre anche riesaminare i dati che si riferiscono alla carreggiata e al passo. Però bisogna tenere presente che se si riduce la carreggiata e si lascia inalterato il passo la vetturà risulterà sbilanciata. Non si può nemmeno ridurre soltanto la carreggiata anteriore, senza ridurre proporzionalmente quella posteriore. E se si riducono entrambe le carreggiate si avrà una vettura molto veloce sui rettilinei ma ingovernabile in curva. Quindi carreggiata e passo sono strettamente legati.
Per quanto riguarda le sospensioni, le attuali sono un compromesso e sono relativamente facili da costruire e regolare. Per regolazione delle sospensioni per una certa pista, generalmente si intende la registrazione dell'angolo del camber e si cerca di ottenere il miglior compromesso per una particolare curva. La maggiore difficoltà è dovuta al fatto che le ruote non restano ferme quando la vettura compie la curva; invece gli angoli relativi alla superficie della pista cambiano continuamente; se si potesse progettare una sospensione che permettesse un miglioramento in questo settore, si potrebbe ridurre la carreggiata senza compromettere la stabilità della macchina in curva. Si può pensare che una specie di ponte di De Dion potrebbe risolvere il problema, ma non ne sono del tutto sicuro.
Attualmente l'impiego delle barre di torsione non è che un tentativo piuttosto empirico per migliorare il convenzionale sistema di sospensione, ma considerando che non possiamo permetterci il lusso di trascurare il peso, ritengo che una delle future soluzioni potrebbe essere costituit da una struttura idro-pneumatica.
La trasmissione della potenza al suolo è un altro campo in cui si possono venir apportati molti miglioramenti. Per il cambio Hewland è un dispositivo che si può ottenere facilmente a un prezzo ragionevole, però un cambio automatico offrirebbe maggiori vantaggi. Quello che realmente stiamo cercando è un aumento della curva di trazione, e per ottenere ciò abbiamo bisogno che il motore giri alla massima potenza. Idealmente si dovrebbe trattare di una trasmissione senza cambi di marcia. Si potrebbe usare un trasmettitore idrocineti anzichè una trasmissione idro-statica. Naturalmente ciò comporterebbe complicazioni tecniche, però alcune soluzioni erano già state trovate prima di arrivare agli attuali semplici cambi automatici.
Quindici anni fa era abbastanza facile trovare su vetture di produzione americana un convertitore di coppia a 2.3 o 4 stadi accoppiato a una trasmissione automatica a 2 rapporti.

Rientra pure nei miei progetti modificare i freni sostituendo le attuali leghe metalliche con un composto al carbonio: così si ridurrebbe il peso, poichè i
freni potrebbero essere più piccoli e più leggeri. Altro elemento direttamente legato alla trasmissione è il differenziale. Abbiamo bisogno di un differenziale che permetta alle ruote di girare a velocità diverse: con il differenziale autobloccante che impieghiamo ora abbiamo ottenuto che la stessa coppia sia trasmessa alla ruota caricata e a quella non caricata (durante una curva), per cui il pilota deve controllare la vettura durante questa improvvisa fase di transizione. Se, ad esempi, si ha un carico maggiore sulla ruota sinistra che sulla destra è necessario disporre di una maggiore coppia sulla ruota sinistra. Non è semplice risolvere tale problema: esistono moltissimi brevetti di tecnici famosi, ma nessuno di essi dà il differenziale ideale.
Non credo sia necessario invece apportare molte modifiche al motore. I motori a combustione interna sembrano aver raggiunto un grado di perfezione difficilmente superabile: il Cosworth e il Ferrari non sono esempi di perfezione assoluta, ma vi sono molto vicini. Non credo che il Wankel abbia una avvenire il <<formula 1>>, non fosse altro che per l'enorme quantità di carburante che consuma.
Il Ford-Cosworth costituisce il più recente compromesso fra potenza, affidabilità costo e peso; ma i progettisti di monoposto hanno la possibilità di migliorare le prestazioni di un motore o di sfruttarne la potenza in modo ottimale agendo sul sistema di scarico. Con un piccolo sforzo è possibile migliorare molto anche l'impianto di scarico con risultati notevoli.
Un'altra possibilità a tale fine è offerta dall'impiego di gas di scarico per raffreddare il motore. Se si devia una gas ad alta velocità in un adatto
condotto di immissione si viene a disporre di un considerevole volume d'aria che potrebbe essere impiegato per portare un flusso attraverso o sopra un radiatore.
Se si volessero usare i gas di scarico di un Ford-Cosworth sarebbe necessario un condotto d'immissione di circa 6 metri di lunghezza: sono tanti ma alla fine di questo si sarebbe guadagnato qualcosa. Attualmente ci limitiamo a far fuoriuscire i gas di scarico. Si tratta di energia che va dispersa, e che invece con una nuova disposizione dell'impianto di scarico potrebbe venir utilizzata: per ottenere tutto ciò non bastano certo 12 mesi; probabilmente sarebbero necessari almeno tre anni di lavoro.
E veniamo al posto di guida e agli strumenti. Non credo che si possa migliorare l'attuale sistema di guida, che è un eccellente compromesso; sono tuttavia contrario a qualsiasi forma di servosterzo, in quanto costituirebbe una inutile complicazione e potrebbe dar luogo a rotture proprio in un settore dove niente deve rompersi...

La mia monoposto ideale dovrebbe avere il minimo di strumenti, poichè credo che il pilota non abbia veramente bisogno di molti strumenti (salvo il
contagiri). Altri indicatori non servono anche perchè il pilota non ha il tempo per guardarli; se li guarda è perchè avverte che qualcosa non va nel motore, e allora è già troppo tardi. Non gli interessa conoscere la pressione dell'olio; la pressione dell'olio o c'è o manca; se manca il motore andrà arrosto in un tempo così breve che ben difficilmente il pilota potrà fare qualcosa per rimediare. Lo stesso ragionamento vale per l'indicatore della pressione dell'acqua: questo strumento viene montato solo per controllare la temperatura quando si ferma ai box. E allora perchè non applicare il termometro dell'acqua al roll-bar? Quindi solo il contagiri: a tale riguardo debbo dire che il tipo a cronometro non mi piace, perchè fra il momento in cui segna un determinato regime e quello in cui il pilota dà un'occhiata già è fuori giri. Meglio il tipo elettrico, che essendo più piccolo permette al pilota di memorizzare il punto da non superare. A parte gli strumenti da togliere o da sistemare in altre parti per facilitarne la lettura ai tecnici fermi al box, l'unica miglioria che potrei suggerire sarebbe l'adozione di un contachilometri digitale.
Anche la sicurezza, naturalmente, ha enorme importanza. Ritengo che si potrebbe soprattutto migliorare ancora un poco la struttura. Possiamo inoltre migliorare i serbatoi del carburante. Per conto mionon intendo prendere in esame questo o quel tipo di serbatoio di sicurezza ma, per il momento, ritengo sufficiente spostare il serbatoioin una zona alle spalle del pilota poichè è quella meno danneggiata in caso d'incidente. Si dovrebbe fare anche molto lavoro nel campo degli estintori, poichè gli attuali sono efficaci solo in caso di incendio limitato, e per breve tempo. Vi sarebbe anche da garantire una migliore protezione del pilota in caso di ribaltamento, aumentando la struttura non del roll.bar, ma quella anteriore.
Tuttavia gli ideali sono difficili da raggiungere: manca sempre più il tempo e scarseggiano i soldi, perciò continueremo a fare macchine che anzichè essere il meglio tecnicamente sono sempre evoluzioni di un modello precedente, ma senza vere rivoluzioni tecniche.
DEREK GARDNER

Molto interessante, con moltissimi spunti di discussione, e alcuni particolare illuminanti, se paragonati all'evoluzione degli anni seguenti. Ben fatto upinthesite, grazie mille!!! Scusa se mi ripeto, ma se scriverai dell'articolo sulla 312 T, è meglio farlo nel topic della tecnica Ferrari F1, così c'è meno dispersione! :wink:

[quote=&quot;"sundance76"&quot;]Molto interessante, con moltissimi spunti di discussione, e alcuni particolare illuminanti, se paragonati all'evoluzione degli anni seguenti. Ben fatto upinthesite, grazie mille!!! Scusa se mi ripeto, ma se scriverai dell'articolo sulla 312 T, è meglio farlo nel topic della tecnica Ferrari F1, così c'è meno dispersione! :wink:[/quote]

si si, appena posso lo posto lì. Comunque il titolo di quell'articolo "La T tradisce le aspettative" è un po' traditore, nel senso che soltanto la parte finale parla della T, tutto il resto è una panoramica generale delle altre vetture.

Su, via con queste discussioni, dai dai

Gardner accenna persino a un futuro sistema di sospensioni idropneumatiche per risparmiare peso, e anticipa in modo esatto l'evoluzione della sicurezza contro il fuoco. Infatti i serbatoi furono poi effettivamente spostati alle spalle del pilota perchè la collocazione di essi nelle fiancate in caso di urto era sempre stato un gran pericolo. Tuttavia fu l'applicazione delle minigonne a far spostare i serbatoi per avere le fiancate libere, e questo fa capire che all'epoca spesso le cose positive per la sicurezza venivano applicate solo se faceva comodo da un punto di vista tecnico.

Interessante è anche l'accenno all'eventuale recupero di energia dei gas di scarico. In effetti essi furono poi recuperati, ma per il turbo, e non per il raffreddamento come diceva Gardner.

Mi fa sorridere quando dice che il 12 cilindri boxer della Ferrari e il Cosworth V8 DFV hanno quasi raggiunto il massimo. All'epoca erano intorno ai 490 CV, nell'80 il Ferrari dava al massimo 515 CV, come dire 160-170 CV per 1000 cc.
Le esperienze dell'epoca del turbo invece fecero sì che quando si ritornò all'aspirato, dal 1989 in poi, i progressi metallurgici fecero raggiungere quasi il doppio della potenza. Infatti nel 2003 senza limitazioni di durata del propulsore si arrivò a ben oltre 910 CV, come dire 300 CV ogni 1000 cc. ....

[quote=&quot;"sundance76"&quot;]Gardner accenna persino a un futuro sistema di sospensioni idropneumatiche per risparmiare peso, e anticipa in modo esatto l'evoluzione della sicurezza contro il fuoco. Infatti i serbatoi furono poi effettivamente spostati alle spalle del pilota perchè la collocazione di essi nelle fiancate in caso di urto era sempre stato un gran pericolo. Tuttavia fu l'applicazione delle minigonne a far spostare i serbatoi per avere le fiancate libere, e questo fa capire che all'epoca spesso le cose positive per la sicurezza venivano applicate solo se faceva comodo da un punto di vista tecnico.
[/quote]

Infatti quando venne introdotto il fondo piatto i serbatoi vennero riposizionati di nuovo ai lati, per poi arrivare all'incidente di berger del 1989

Bellissimo questo documento!

ma fa quasi sorridere il fatto ke le monoposto di allora fossero totalmente inaccettabili dal punto di vista aerodinamico....pensando a dove siamo finiti adesso

Dà da pensare pure la rincorsa sfrenata alle tecnologie innovative in voga già allora....Gardner parla della necessità di sviluppare soluzioni quali: sospensioni idropneumatiche, recupero di energia, freni in carbonio e aerodinamica...

...tutte cose ke ai giorni nostri invece la FIA sta tentando di limitare, è proprio il caso di dire ke si è passati da un'estremo all'altro!

se si pensa che già nel 75 vi erano in mente soluzioni che sarebbero in alcuni casi adottate 20 anni dopo...

Tuttavia per molte cose è stato necessario il progresso tecnologico e in campo dell'elettronica e nel campo della ricerca dei materiali

Interessantissima la riflessione in cui già da allora si diceva sicuro dell'inutilità degli studi approfonditi in galleria del vento,quando invece i riscontri sulla pista avrebbero potuto dare risultati diversi.
Chissà quale passaggio si sono persi i tecnici negli anni....

[quote=&quot;"groovestar"&quot;]

Interessantissima la riflessione in cui già da allora si diceva sicuro dell'inutilità degli studi approfonditi in galleria del vento,quando invece i riscontri sulla pista avrebbero potuto dare risultati diversi.
Chissà quale passaggio si sono persi i tecnici negli anni....[/quote]


a riguardo mi vengono in mente le Ferrari F92A e la F310

Io ancora mi chiedo come sia uscita dalla testa di Barnard,dopo la bella 412 t2,di partorire una macchina come la F 310...

Cioè già ad occhio,per quanto le linee fossero "morbide",si capiva che era un aborto aerodinamico;era così difficile seguire l'esempio della Williams o almeno solo,la linea tracciata con la Ferrari precedente?

[quote=&quot;"groovestar"&quot;]Io ancora mi chiedo come sia uscita dalla testa di Barnard,dopo la bella 412 t2,di partorire una macchina come la F 310...

Cioè già ad occhio,per quanto le linee fossero "morbide",si capiva che era un aborto aerodinamico;era così difficile seguire l'esempio della Williams o almeno solo,la linea tracciata con la Ferrari precedente?[/quote]

per le protezioni ai lati del pilota la Ferrari, la McLaren e la Benetton seguirono alla lettera il regolamento, mentre la Williams trovò subito un modo per rendere queste protezioni meno ingombranti.
la 412T2 non era così scarsa come macchina e forse sarebbe stato meglio sviluppare il progetto piuttosto che ricominciare da zero. Però c'è da dire che la Ferrari nel 96 passò al V10, non so quanto questo abbia influito sulla scelta di pensare ad una vettura tutta nuova e con soluzioni così azzardate.

Poi esempi di soluzioni aerodinamiche ottime in galleria e pessime su pista ce ne saranno a migliaia. A me ora viene in mente anche il muso a tricheco della williams del 2004.

Ma è noto come Barnard amasse buttarsi in avventure simili...

l'aveva già fatto con la 640 e il suo cambio al volante e con la B191, nel '96 il cambio di regolamento gli diede il "LA" x partorire un'altra delle sue bizzarrie...ovvero la Ferrari F310

...va detto ke oltre all'aerodinamica c'era dell'altro, che come sulla 640 diede un bel pò di problemi all'inizio rivelandosi poiun'arma vincente in seguito, ovvero il cambio interamente scatolato in carbonio

oltre al primo volante-computer della storia della F1....