Bozza vettura di Formula 1 in configurazione 2014 - FUNOANALISITECNICA F1ANALISITECNICA
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Bozza vettura di Formula 1 in configurazione 2014

La prossima stagione rappresenterà per gli ingegneri di Formula 1 una sfida molto interessante sia a livello motoristico (introduzione del turbo) sia a livello aerodinamico in quanto sono state introdotte delle regole che andranno a limitare il carico deportante generale delle vetture.

All'avantreno le vetture cambieranno sensibilmente rispetto a quelle che siamo stati abituati a vedere in queste ultime stagioni in quanto sono state modificati alcuni parametri:

- la centina del telaio (vale a dire a 1800 mm verso il muso dall'apertura posteriore dell'abitacolo) dovrà avere un altezza massima rispetto al Piano di Riferimento di 525 mm. Fino alla scorsa stagione l'altezza massima prevista delle centina era di 625 mm che doveva scendere a 550 mm in soli 150 mm (motivo per cui c'era lo scalino che è poi stato coperto dal vanity pannel);
- il musetto, nella parte terminale, dovrà avere un'altezza massima di 185 mm;
- l'ala anteriore dovrà avere una larghezza massima di 1650 mm. Fino alla scorsa stagione la larghezza massima consentita era di 1800 mm

Al retrotreno sono state apportate, dal regolamento tecnico, le seguenti modifiche:
- L’altezza dell’ala posteriore è stata limitata a 220 mm. Lo scorso anno si poteva arrivare a 220 mm.
- abolito il profilo inferiore dell'ala;
- si potranno utilizzare i supporti verticali all'ala;
- è stato incrementata l'apertura del DRS. Si passerà dai 50 mm fino ai 70 mm.

Anche la zona degli scarichi ha subito un grosso stravolgimento a livello regolamentare in quanto si potrà utilizzare soltanto un terminale di scarico che potrà oltrepassare l'asse posteriore di una misura compresa tra fra i 175 mm e gli 185 mm. Gli ultimi 150 mm del tubo dovranno essere rettilinei e con un’inclinazione massima di 5 gradi. Il diametro del terminale potrà variare da 7.500 a 14.000 mm2.


In basso potete vedere un mio personale schizzo su come potranno essere le vetture della prossima stagione.




A livello meccanico credo che tutti i team utilizzeranno all'anteriore una configurazione sospensiva push rod mentre continueranno ad utilizzare la pull rod al retrotreno. La Pull rod all'avantreno, utilizzata nell'ultima stagione da Ferrari e McLaren, sarà abbandonata in quanto ha creato parecchi problemi ai team che l'hanno utilizzata soprattutto nella gestione del trasferimento di carico tra l'asse anteriore e quello posteriore.
Nella prossima stagione, inoltre, con l'abbassamento del muso, gli aerodinamici potrebbero avere problemi nella gestione dei flussi verso le bocche dei radiatori che saranno fondamentali per il coretto funzionamento della Power Unit..Per questi motivi credo che verrà utilizzato il push rod che permetterà, inoltre, l'utilizzo di assetto meno rigidi rispetto alla sospensione a tirante.

Al posteriore la scelta del pull rod è stata fatta da Adrian Newey nella stagione 2009 esclusivamente per ragioni aerodinamiche (doppi diffusori, scarichi soffiati, ecc). Con il nuovo regolamento le ragioni dell'impiego della pull rod sembrerebbero venire meno in quanto non si potranno utilizzare né gli scarichi soffiati e nemmeno i doppi/tripli diffusori che erano stati utilizzati nelle stagioni 2099 e 2010.
Per questo mi sono confrontato con l'ing. Paolo Filisetti per sentire cosa ne pensava lui su questo tema. Insieme abbiamo dedotto che, nella stagione 2014, sarebbe difficile adottare una sospensione posteriore push rod in quanto il il terminale di scarico passerà esattamente sopra il cambio, dunque di fatto da un lato occupando una zona dove ad esempio terzi damper o similari non avranno più spazio e nello stesso tempo dove il calore generato non sarebbe certamente un toccasana per ammortizzatori eventualmente posti orizzontalmente accanto al terminale.
La sospensione che tutti i team adoreranno sarà di tipo pull rod con elementi ovviamente molto piccoli, tipo ammortizzatori rotanti del tipo Sachs che per anni erano stati di esclusivo utilizzo Ferrari ma che nella scorsa stagione sono stati utilizzati anche dalla Lotus.  

Sospensione rotante Lotus
Il puntone ancorato in basso sull'ammortizzatore. Questo componente è di tipo rotante con barra di torsione collegata tramite una biella orizzontale. Questo tipo di soluzione permette di compattare gli ingombri spostando, inoltre, i pesi verso il basso, abbassando in questo modo il baricentro globale della monoposto.
La scatola del cambio è predisposta per il collegamento dell'ammortizzatore che , quando viene sollecitato dal puntone, attiva la rotazione verso l'esterno assorbendo le asperità del tracciato.
L'ammortizzatore al suo interno è composto da una serie di lamelle equidistanti tra di loro e fissate allo stelo. L'azione frenante, all'interno dell'ammortizzatore, è garantita dall'attrito progressivo delle lamelle con il fluido ad alta densità presente all'interno.
Molto probabilmente si continuerà ad utilizzare delle carenature nel gruppo sospensivo posteriore per migliorare l'effetto aerodinamico del diffusore e dei gas soffiati dagli scarichi. Questa soluzione è stata utilizzata nella passata stagione da veri team che hanno  raggruppato il semiasse, il track-rod (braccetto che regola la convergenza) e metà del triangolo inferiore della sospensione all'interno di una carenatura (vedi disegno). 

Il motivo di questa scelta è che la rotazione del semiasse produce carico aerodinamico, grazie all'effetto Magnus, che produrrebbe quindi dei vantaggi, ma con l'utilizzo dei gas di scarico orientati verso questa zona, l'effetto risulta instabile e dipendente dal flusso d'aria in uscita dai motori. Si è preferito quindi fare a meno del piccolo contributo di downforce generato dal semiasse a favore di una maggiore pulizia dei flussi aerodinamici al retrotreno, per migliorare l'interazione tra gas di scarico e diffusore.

Zona anteriore
All'avantreno, vista la riduzione in altezza dei musi che comporta una diminuzione della porta d'aria verso la zona posteriore si potrebbero usare dei piloni di sostegno molto generosi come dimensione in modo da massimizzare il flusso d'aria verso il fondo della monoposto. 
Con la riduzione in larghezza per regolamento dell’ala anteriore il carico aerodinamico viene ridotto.
Nello studio aerodinamico dell'ala anteriore gli ingegneri dovranno scegliere una determinata filosofia: realizzare delle derive dell'ala per deviare il flusso all'esterno delle ruote oppure convogliare questo determinato flusso verso la zona interna sfruttando poi le prese d'aria dei freni per indirizzarlo verso le fiancate e il fondo. 

Zona posteriore
Credo peraltro, che anche con le pesanti limitazioni aerodinamiche del prossimo anno il posteriore dovrà restare molto pulito. Secondo me sarà molto avvantaggiato chi riuscirà a sfruttare per fini aerodinamici il gran volume di aria calda che viene generarsi negli scambiatori di calore per il turbo, e dai due sistemi di recupero dell'energia, Non credo, infatti, che vedremo delle fiancate gigantesche per migliorare il raffreddamento.
La tendenza di queste ultime stagioni è quella della miniaturizzazione e credo che continuerà ad essere seguita anche nella prossima stagione.

Ho ipotizzato che gli ingegneri, per massimizzare il carico, faranno soffiare il terminale di scarico sul monkey seat. I gas in uscita dallo scarico saranno molto meno energizzati rispetto alle scorse stagioni in quanto gran parte della loro energia sarà assorbita dalla turbina del compressore.

Sarò, inoltre, interessante, capire se team come la Red Bull riusciranno ad utilizzare assetti rake anche con il nuovo regolamento tecnico. La Red Bull sfruttava alla perfezione il sistema di scarico per  creare una sorta di barriera virtuale nella zona esterna del diffusore. Senza questa "barriera" l'assetto a rastrello potrebbe essere nocivo per le nuove vetture in quanto un distacco eccessivo del fondo vettura da suolo potrebbe comportare una perdita di effetto suolo in quanto si va ad ampliare eccessivamente la sezione di passaggio dell'aria tra il suolo e il fondo. Tutto questo comporta: aria più lenta, flussi laterali penetranti dall'esterno, minor depressione.

Per cercare di creare una sorta di barriera virtuale nella zona esterna del diffusore riporto un'interessante soluzione che mi ha inviato Alfonso Di Filippo. Realizzare un doppio fondo ad effetto Venturi alla cui fine aggiungere un condotto che, in maniera del tutto similare a quella degli scarichi 2011, porta aria nella zona tra diffusore e ruota posteriore per pulire l’estrattore dai vortici di rotolamento degli pneumatici. Ovviamente, a causa della differenza di velocità tra un gas di scarico e un flusso comunque aumentato di velocità grazie all'effetto Venturi delle pance, l’effetto aerodinamico non sarà lo stesso, ma comunque percettibile.
disegno Alfonso Di Filippo








 










Cristiano Sponton

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24 commenti

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6 dicembre 2013 13:47 delete

Cosa ne pensi delle bozze dei musetti a "formichiere" pubblicati in queste settimane da autosport e bild? Il tuo bozzetto ricorda nel muso una F2004 / F2005 mentre newey ha gia dichiarato che la sua RB10 sarà brutta. A quanto pare gli ingegneri vogliono sfruttare le falle del regolamento sull'anteriore per ottenere un flusso ampio sotto al muso, estremizzando il concetto di "parte terminale alta 185mm"

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6 dicembre 2013 13:55 delete

Potrebbe essere che realizzino un muso molto estremo come mostrato dal bozzetto della bild. Io ho optato per una soluzione più pulita e meno estrema ed ho tratto ispirazione proprio dalla F2004 / F2005. Vediamo se ci saranno progettisti che oseranno realizzare musi a becco d'anatra per massimizzare la portata d'aria sotto il fondo

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6 dicembre 2013 13:56 delete

rispetto al bozzetto della Bild ho modificato anche il retrotreno. Trovo strano che vengano sfruttati anche nella prossima stagione i tunnel sotto alle fiancate.

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LucaM4
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6 dicembre 2013 17:23 delete

Ciao Cristiano, articolo interessantissimo il tuo..oltre che complimentarmi, ti volevo chiedere, dato che ho letto qualcosa dai tuoi tweet, cosa intende Pat Fry quando afferma che hanno in galleria del vento la soluzione Red Bull ma che tale soluzione non si addice al loro progetto..a quale soluzione si riferisce Fry? e dove potrei leggere per intero la sua intervista? inoltre lo stesso Fry afferma che anche Rory Byrne è coinvolto nel progetto..ci sai dare qualche ulteriore notizia? Grazie mille e ancora complimenti per il tuo blog

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6 dicembre 2013 19:57 delete

Alle richieste di LacaM4 aggiungo anche un link dove è possibile vedere i render pubblicati da BILD!!!

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kroky78
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6 dicembre 2013 20:34 delete

Io mi ricordo che quando Newey reintrodusse le pull-rod al posteriore sulla Rb5, si arrabbiò molto del fatto che la Fia confermò la regolarità dei double deker dopo molte proteste (e ci mancherebbe, il delegato tecnico della Fia dell' epoca era Ross Brown, l' inventore dei doppi diffusori). Il problema era proprio che lo schema con barre e ammortizzatori montati in basso andava ad occupare proprio lo spazio dove dovevano passare i canali che dal fondo piatto sfogavano sopra lo scivolo tradizionale. Il double deker si adattava molto meglio alle sospensioni push-rod, e Newey, non potendo stravolgere l' architettura a stagione in corso dovette lavorare molto per adattare un doppio scivolo alla sospensione esistente. l' anno successivo invece riuscì ad integrare bene i due dispositivi. Riguardo alla ricostruzione delle vetture 2014, avremo il turbo compressore e la presa dinamica insieme? Una sorta di sovralimentazione a doppio stadio?

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6 dicembre 2013 22:57 delete

Nel 2010 Newey alzo a questo proposito il cambio, e si trovo molto bene, integrando gli scarichi nel diffusore superiore per lo strato limite etc.
La presa dinamica sara ancora presente, viste le limitazioni sulla turbina... Non certo quella degli anni 80

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6 dicembre 2013 22:58 delete

P.s. sono io Alfonso Di Filippo :D

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kroky78
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7 dicembre 2013 22:06 delete

Ciao Alfonso, beh, i doppi fondi nella f1 moderna non hanno mai funzionato un gran che, vedi Ferrari F92a e le Toro Rosso di Ascanelli... Poi un doppio fondo che sfrutta l' effetto Venturi non sarebbe contro le regole? Diventerebbe una mezza wing-car!

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8 dicembre 2013 00:13 delete

Ciao Kroki, ovviamente l'effettiva efficacia di questa idea è impossibile da verificare, specialmente senza l'ausilio di sistemi quali CFD, di cui purtroppo non dispone neppure Cristiano.
Poi, reputo si tratti comunque di una soluzione estrema , dettata dalla carenza di carico che si avra nel 2014. Nella F1 moderna ha avuto un discreto successo nel 2011 con le tororosso, un po meno nel 2012 a causa probabilmente della poca integrazione con gli scarichi coanda e l'estremizzazione del concetto. Inoltre le toro rosso avevano il canale comunque aperto ai lati, soluzione non proprio ottimale... Con delle pance comunque situate più in alto rispetto a quelle da me ipotizzate, negativo per il baricentro. Bisogna ricordare pure l'apporto del "soffiaggio freddo energizzato" da me ideato nella zona diffusore, che dovrebbe portare a un aumentato carico verticale...(non sto qui a spiegare i motivi, che sicuramente si sanno ).
Non è infine contro i regolamenti, visto che essi impongono solo l'utilizzo del fondo piatto x evitare progetti di wing car...

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Anonimo
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8 dicembre 2013 14:07 delete

Vedasi soluzione similare ai tempi di Jean Claude Migeot in Ferrari,soluzione poi bocciata ed a metà campionato rifatta aerodinamica completamente

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8 dicembre 2013 17:02 delete

Applicata ad auto molto diverse, sarebbe interessante vedere l'efficacia della mia soluzione, specialmente in relazione al sigillo ipotetico del diffusore

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9 dicembre 2013 04:06 delete

Thanks for sharing such a nice information.

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Giovanni
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10 dicembre 2013 19:57 delete

Chissà se userano gli scarichi ad effetto Holmuz per ridurre il consumo di carburante sta volta.

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Anonimo
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10 dicembre 2013 20:46 delete

Perche',l'effetto Helmoltz consente risparmi di carburante sostanziosi?Ne sarei abbastanza sorpreso.

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10 dicembre 2013 22:47 delete

Sicuramente non useranno le camere di Helmotz per fini aerodinamici vista la posizione dello scarico... A livello motoristico non so...

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Giovanni
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11 dicembre 2013 10:42 delete

Beh alla fine serve per aumentare l'energia dei gas di scarico quando il motore gira piano. Perciò favorisce un'espulsione dei gas più rapida.
Inoltre io non darei per scontato che gli scarichi non avranno alcuna utilità aerodinamica, perchè comunque influiranno sui vortici d'aria uscenti dalla monoposto.

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Anonimo
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11 dicembre 2013 13:08 delete

ma all avantreno non possono ispirarsi almeno in ferrari alle forme della f2003 GA o alla f2004? il muso era basso e l'ala anteriore decisamente più stretta...magari essendoci rory byrne e james allison di nuovo insieme sono andati a rispolverare qlke idea del passato..

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Anonimo
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11 dicembre 2013 19:17 delete

Penso priprio che l avantreno della nuova rossa possa essere simile a quello delle monoposto da te citate magari munito del foro in stile 2008 per pulire e migliorare l efficienza dei flussi all avantreno.Qualcuno sa se nei test di settimana prossimani team possono testare qualche soluzione meccanica(sospensioni) o addirittura presentarsi con vetture modificate per il 2014 quindi con muso basso, ali anteriori piu' strette e gli scarichi che magari soffiano in zone neutrali come quelli.utilizzati dalla williams nell ultima parte di stagione? Saluti Michele

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kroky78
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11 dicembre 2013 21:40 delete

I fori in stile 2008 sono vietati dal regolamento, o perlomeno lo erano fino a quest' anno, ma penso proprio che anche nel 2014 sarà valida la regola dei 150mm dall' asse ruote.

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Anonimo
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13 dicembre 2013 10:47 delete

@kroky78 mi sono spiegato male..con fori in stile 2008 mi riferivo ai sistemi utilizzati in quest ultimo anno dalla sauber e da due anni dalla rb.Inoltre sta circolando il rete un' indiscrezione secondo la quale l ferrari avrebbe nuovamente testato il nuovo v6 turbo e la fonte e' la stessa di quella che per prima aveva "smascherato" il test segreto della mercedes a montmelo' questa estate..Volevi chiedere se qualcuno,anche Cristiano stesso,avesse qualche info in piu'..

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Anonimo
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13 dicembre 2013 11:11 delete

ah quel sistema credo che si chiami s-duct..quello è concesso e credo serva sia a pulire lo strato limite che a far passare un certo quantitativo di aria da sotto a sopra..inoltre sará interessante vedere anche nella nuova ferrari la disposizione delle masse radianti che in base a quanto ho letto in altri articoli sarebbero una delle principali cause che hanno impedito l anno scorso di sviluppare gli scarichi a rampa..il prossimo anno chiaramente non sara piu un problema quello degli scarichi pero sara cmq interessante qsto aspetto ai fini dello smaltimento del calore e della fluidodinamina interna..

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kroky78
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13 dicembre 2013 17:35 delete

Esatto, il foro si chiamava S-duct, per via della particolare forma del condotto che prelevava una lamina d' aria sotto il muso per espellerla appena dietro il bordo dello "scalino". Ed infatti lo avevano Red Bull e Sauber perchè avevano deciso di rinunciare all' utilizzo del vanity panel, la sua funzione era quella di evitare il distacco della vena dopo lo scalino del muso, ma essendo i musi 2014 molto più bassi e privi di scalini non ha più senso usare il dotto che sarebbe inutile.

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