LA LOTUS ALLUNGA IL PASSO: QUALI SONO I BENEFICI? - FUNOANALISITECNICA F1ANALISITECNICA
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LA LOTUS ALLUNGA IL PASSO: QUALI SONO I BENEFICI?

Ieri abbiamo dato la notizia dell'allungamento di passo di cui disporrà la Lotus E21 a partire dal Gp di Spa. Andiamo a cercare di capire le motivazioni che hanno spinto gli ingegneri di Enstone ad intraprendere questa modifica sostanziale della propria vettura. PASSO ALLUNGATO DI 10 CM SULLA LOTUS E21
 Il passo e di conseguenza il baricentro* sono elementi fondamentali per qualsiasi vettura in quanto influenzano il comportamento dinamico della vettura (trasferimenti di carico**, beccheggio, rollio***).Come sappiamo, le vetture di Formula 1 hanno un baricentro piuttosto basso con centri di rollio e beccheggio situati al di sotto del baricentro stesso. Le vetture dotate di un muso più basso avranno di conseguenza un baricentro più basso mentre il baricentro sarà più alto per le vetture dotate di muso alto (scusate l'uso ripetuto di basso e alto ma altrimenti non riuscivo ad esprimere il concetto).
Nelle vetture dotate di un muso piuttosto alto (per esempio Ferrari) dovuto al rialzo della scocca all'anteriore si tende ad allungare l'interasse della monoposto per ovviare all'innalzamento del baricentro. Quindi in casa Lotus vorrebbero migliorare la distribuzione dei pesi della propria vettura per sfruttare al meglio le nuove gomme della Pirelli in modo da alleviare il processo di degradazione termica degli pneumatici.
Ricordiamo che il Regolamento Tecnico impone le seguenti norme: peso minimo è pari a 642 Kg (640 Kg nel 2012) e viene calcolato a secco, ossia senza carburante a bordo. Ne consegue una minima variazione della distribuzione dei pesi imposta dalla FIA: non meno di 292 Kg all'anteriore (291 Kg nel 2012), non meno di 343 Kg al posteriore (342 Kg nel 2012).
Gli ingegneri della Lotus avranno anche individuato, mediante questa soluzione tecnica, di poter risolvere la differenza prestazionale della E21 tra le qualifiche e la gara che potrebbe essere causata dal differente baricentro della monoposto dovuto al serbatoio scarico (qualifica) e carico (gara).
Con una migliore distribuzione del peso sulle ruote anteriori potrebbero, inoltre, ridurre il sottosterzo della vettura accusato, soprattutto, in fase di qualifica con i serbatoi scarichi



*Baricentro
Nei veicoli, come per tutti i corpi che sono soggetti alla forza di gravità, si può, conoscendo l’intensità del peso, la direzione ed il verso, definire un punto nel quale è possibile considerare concentrata ed applicata tale forza: questo punto è detto baricentro. Per un veicolo la determinazione di tale punto è molto laboriosa però la ricerca di tale posizione, o meglio, l’accuratezza della ricerca di tale punto è di fondamentale importanza per la determinazione a priori del comportamento dinamico del veicolo. La forza centrifuga ed il peso possono essere rappresentati come vettori agenti nel baricentro, così che la risultante di queste due forze diventi una linea inclinata funzione delle lunghezze dei vettori sommati. Finché questa linea rimane all'interno della zona individuata dalle ruote il veicolo sarà stabile. Quando la retta d’azione della risultante arriverà all'esterno del piano d’appoggio il veicolo risulterà sottoposto ad un’azione di capovolgimento. Questo è il motivo fondamentale per cui i veicoli destinati alle corse presentano un baricentro molto basso, ottenuto abbassando le singole masse elementari (scocca, motore, trasmissione) come posizione rispetto al suolo, oppure allargando la carreggiata del veicolo.

**Trasferimenti di carico
Per trasferimento di carico si intende la variazione delle quote parti del peso gravanti sull’asse anteriore e posteriore del veicolo rispetto alla situazione statica: questo effetto è causato dalle accelerazioni e dalle decelerazioni che si generano durante il moto. In effetti si sposta la retta d’azione della risultante R fra il carico P e la forza d’inerzia Fi: il carico statico rimane infatti costante fra i due assi, mentre la forza d’inerzia, applicata al baricentro, genera un momento rispetto all’asse di beccheggio che carica un’asse e scarica l’altro. Si ha in effetti una rotazione del baricentro la cui entità dipende dalla distanza del baricentro dall’asse di beccheggio, dalla flessibilità del sistema elastico e dal passo del veicolo. Si ricorda che l’asse di beccheggio è quell’asse trasversale al veicolo attorno a cui la scocca ruota durante i movimenti di beccheggio, tale asse si può determinare graficamente in funzione della geometria della sospensione. Gli effetti del trasferimento di carico possono venire valutati con la relazione:
T = (a Mh) / L
dove "T" è il trasferimento di peso [N], "a" è l’accelerazione [m/s2], "h" è l’altezza del baricentro [m], "M" la massa del veicolo [Kg], "L" lunghezza del passo [m].

Tale effetto è dovuto principalmente alle accelerazioni, siano esse positive o negative, che sono legate all'aderenza fra ruota e terreno: all'aumentare del coefficiente di aderenza si avrà un aumento delle forze di accelerazione e di decelerazione ottenibili, valori che sono poi legati agli effetti di trasferimento di carico. Si noti come l’accelerazione in un autoveicolo a trazione anteriore comporta possibili effetti di sottosterzo in curva e perdite di aderenza, invece una decelerazione produce una limitazione nell'azione direzionale e frenante del retrotreno, e migliora (in teoria) le caratteristiche di frenata e direzionalità dell’avantreno. In un veicolo a trazione posteriore, invece, l’accelerazione produce un aumento di aderenza al retrotreno e una peggiore direzionalità dell’avantreno. Per limitare il beccheggio si opera con un irrigidimento del sistema molla-ammortizzatore che però può comportare perdite di aderenza, oppure si può limitare il fenomeno con un'opportuna disposizione geometrica dei bracci di ancoraggio alla scocca, che consiste in una sospensione detta anti-squat (anti-cabrata) nel caso si opponga all'alleggerimento dell’avantreno o anti-dive (anti-picchiata) nel caso si opponga all'alleggerimento del retrotreno. In generale si tendono ad adottare delle sospensioni dotate di un cinematismo che realizzi durante l’escursione una variazione di passo tale che durante la corsa si generi uno spostamento orizzontale della scocca nella direzione opposta al senso di marcia del veicolo. Tale movimento della scocca, per essere attuato, richiede una notevole quantità di energia, che viene ottenuta a spese di quella che genera il beccheggio.

***Rollio
Il rollio è il movimento che maggiormente condiziona la tenuta di un veicolo. Il trasferimento di peso può avvenire, infatti, oltre che in senso longitudinale anche in senso trasversale. Il rollio è il movimento che viene a prodursi in un veicolo dotato di sospensioni che, effettuando una curva, diventa soggetto alla forza centrifuga. Essa, agendo principalmente sulla massa sospesa del veicolo, lo inclina nel senso opposto a quello del centro della curva. Gli effetti del rollio sono negativi: se si sposta la massa sospesa si modificherà nello spazio la posizione degli ancoraggi e pertanto si modificheranno tutti gli angoli caratteristici. Il risultato è quello di far lavorare le gomme con degli angoli che non sono quelli previsti in fase di progetto. Un’altra componente negativa legata al rollio della massa sospesa è che, agendo tramite i mezzi elastici presenti nelle sospensioni, si trasferisce il peso dell’auto dalla parte interna sulle ruote esterne alla curva. Questi trasferimenti di carico sono di entità tanto maggiore quanto maggiore sono le forze che li generano, quanto maggiore è il peso del veicolo, quanto più alta è la posizione del baricentro e quanto minore è la larghezza della carreggiata. La relazione che esprime il trasferimento di carico trasversale diventa allora:

F = (a Mh) / L

dove: "F" è il trasferimento di peso trasversale [N], "a" è l’accelerazione [m/s2], "h" è l’altezza del baricentro [m], "M" massa del veicolo [Kg], "L" lunghezza della carreggiata [m].












Cristiano Sponton

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7 commenti

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kroky78
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20 agosto 2013 19:28 delete

Quindi nel caso specifico della Lotus si cerca di compensare la variazione del baricentro dovuta ai serbatoi pieni o vuoti e secondariamente si ottiene un minor trasferimento di carico nelle fasi di frenata/accelerazione. Infatti leggevo su altri blog che Raikkonen avrebbe chiesto espressamente di migliorare le prestazioni in qualifica della E21 per non essere sempre costretto a rimontare. C' è da dire però che questa soluzione potrebbe sposarsi egregiamente per Spa e Monza ma penso che mal si concilia coi successivi circuiti di Singapore e della Corea, i classici toboga made in Tilke dove serve una macchina agile e reattiva, caratteristiche che si ottengono accorciando il passo.
Grazie della spiegazione Cristiano!

P.S.
appena tornato dalle ferie ti metto subito sotto a lavorare eheh!

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Anonimo
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21 agosto 2013 15:08 delete

comunque mi pare una modifica molto rischiosa. audaci

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Paolo F
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22 agosto 2013 12:48 delete

Caro Sponton,
lei è proprio sicuro di quanto scrive?
Non intendo eccepire sulle spiegazioni tecniche in merito ai vantaggi della soluzione, per baricentro trasferimento di carico e quant'altro. Ma è proprio sicuro che la E21 abbia allungato il passo?
Onestamente ne dubito, e mi permetta di aggiungere, ho fonti assolutamente certe, essendo presente di persona a tutti i GP. Cordialità

Paolo

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22 agosto 2013 13:29 delete

lo ha ammesso Éric Boullier. Dovrebbe trattarsi dell'ultimo sviluppo importante che la Lotus porterà in pista

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Paolo F
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23 agosto 2013 10:24 delete

Non dubitavo sullo sviluppo, bensì in modo critico mi sono permesso di farle notare che non c'era in Belgio. Le mie fonti me lo avevano confermato ieri. Buona giornata

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Paolo F
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23 agosto 2013 10:24 delete

Non dubitavo sullo sviluppo, bensì in modo critico mi sono permesso di farle notare che non c'era in Belgio. Le mie fonti me lo avevano confermato ieri. Buona giornata

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23 agosto 2013 10:31 delete

Ciao Paolo.. dammi del TU... guarda non so che dirti. Anche a me ieri avevano detto che l'introduzione era stata rimandata. Poi ascolto Valsecchi e dice che la stanno provando sulla macchina di Grosjean. A questo punto non so che dirti..

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