3° SESSIONE D'ESAME DISEGNO DI CARROZZERIA - INGEGNERIA DEL VEICOLO - Si chiude l'anno Accademico 2007-08 con lo studio presentato dal gruppo 02
Come sempre, con agli elaborati e la relazione tecnica allegata, Vi presentiamo lo studio completato dal gruppo 02, composto dagli studenti:
Marco Bertin
Tobia Cassetta
Luigi Iovine
Lo studio di carrozzeria, come sempre basato sul layout della Maserati MC12, è stato ribattezzato MS 12.
INTRODUZIONE
L’obiettivo fondamentale del lavoro svolto è stato quello di adattare all’uso stradale un’auto quale
la Maserati MC12, nata ed ispirata prevalentemente dal mondo delle corse GT.
La Maserati MC12 è una biposto coupé-spider a coda e passo lunghi (2800mm) di impostazione
tipicamente sportivo-corsaiola con tettuccio rigido asportabile. Il motore (V12 di 6 litri aspirato da
630 CV) è situato in posizione centrale posteriore.
Con le sue dimensioni imponenti (5143mm di lunghezza e 2100mm di larghezza per una altezza di
appena 1205mm) la MC12 ha uno stile che è rigorosa conseguenza della funzione.
Nella parte posteriore spiccano il cofano motore e la sottile e imponente ala in carbonio di oltre 2
metri sorretta da due pinne che reca alla base un piccolo spoiler. Il sotto vettura è interamente
carenato e sigillato e si raccorda a due generosi estrattori per conseguire il miglior «effetto suolo».
Lo sbalzo anteriore della vettura è, a dir poco, generoso. Questa soluzione è stata adottata per
accogliere i radiatori del fluido refrigerante che risultano inclinati di un angolo abbastanza
contenuto rispetto all’orizzontale, evidentemente per mantenere basso il baricentro della vettura.
Da questa scelta dipendono i grossi sfoghi dell’aria calda posti sul cofano anteriore, che
contribuiscono a smaltire il flusso d’aria entrante nell’anteriore e a rendere aggressiva la linea
della vettura.
Il lay-out scelto per il lavoro di aggiornamento presenta le seguenti dimensioni caratteristiche:
Lunghezza: 5143mm
Larghezza: 2100mm
Altezza: 1205mm
Passo: 2800mm
Carreggiata anteriore: 1660mm
Carreggiata posteriore: 1650mm
Sbalzo anteriore: 1248mm
Sbalzo posteriore: 1095mm
Capacità serbatoio: 115litri
Ovviamente alcune di queste dimensioni saranno soggette a modifiche, per rendere la vettura
fruibile su strada. La trattazione di seguito esposta servirà dunque ad integrare e motivare, per
maggior chiarezza, le scelte fatte in corso d’opera visibili e riportate nei disegni tecnici realizzati.
PROGETTO MS 12
Il progetto MS 12 (che evidentemente sta per Maserati Stradale 12 cilindri) è partito dall’idea di
adattare una vettura da pista all’uso stradale, con tutte le modifiche del caso. Ecco allora che si è
intervenuti sul lay-out originale apportando alcune sostanziali modifiche, quali una diversa
inclinazione del montante anteriore (per rendere un po’ più accogliente l’abitacolo e consentire
l’utilizzo di portiere diverse e di finestrini laterali scorrevoli), un diverso posizionamento del
manichino Oscar (nel rispetto delle misure di sicurezza imposte dalle norme regolamentari), una
diversa distribuzione nel lay-out vettura delle masse radianti, in maniera da recuperare un po’ dello
sbalzo anteriore, e un diverso disegno del posteriore, che in questo caso non prevede il telaio di
supporto dell’alettone da gara.
Il lavoro si è articolato nei seguenti punti:
· Rilevamento di dimensioni e ingombri dei principali organi meccanici dal lay-out di partenza
I principali ingombri del lay-out sono dati da passo, interassi, semicarreggiate anteriore e
posteriore, motore comprensivo del gruppo cambio ad esso rigidamente connesso, radiatori
anteriori in termini di sbalzo anteriore e cofano, radiatori posteriori per considerare ingombri e
prese d’aria, ingombri caratteristici del telaio per definire la carrozzeria, serbatoio posizionato
posteriormente alla posizione di guida e quindi direttamente influente sulla stessa, sospensioni
e portamozzi per quanto riguarda il rispetto dell’altezza minima da terra del veicolo.
· Realizzazione di un bozzetto
· Realizzazione delle quattro viste come proiezioni ortogonali e riposizionamento del manichino
regolamentare “Oscar” all’interno dell’abitacolo
· Realizzazione delle sezioni trasversali sui prospetti e sul fianco e assiali in pianta
Per lo svolgimento del lavoro è stata scelta una scala di rappresentazione di 1:5, certo non perfetta
come la 1:1, ma che ha consentito una più pratica realizzazione del modello rispetto a
quest’ultima, garantendo comunque una buona fedeltà ed accuratezza dello stesso.
Per quanto concerne la realizzazione delle viste, anche definite proiezioni ortogonali perché
perfettamente perpendicolari all’osservatore, si è scelto di rappresentare le quattro viste
fondamentali dell’auto: FIANCO, PIANTA, PROSPETTO ANTERIORE ed il PROSPETTO
POSTERIORE
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ANALISI DELLE VARIE VISTE
Le viste sono state realizzate nel modo seguente: fianco in alto, pianta subito in basso in
corrispondenza del fianco e i prospetti nella zona sinistra del foglio da disegno.
Molto importante è non dimenticare che le viste non sono a se stanti, ma tra loro collegate, per cui
ogni piccolissima modifica su una di esse si è trasformata in modifiche più o meno importanti in
tutte le altre. Premesso ciò si può passare all’analisi delle singole viste.
FIANCO
Il fianco è stata la prima vista realizzata in cui si è definita la linea della vettura. Ad una prima
analisi la linea risulta abbastanza semplice e pulita, quasi banale. Tuttavia questa scelta è stata
dettata dalla volontà di abbandonare lo stile esasperato e troppo corsaiolo (senza nulla togliere al
fascino della MC12) della vettura originale, per creare linee più armoniose, dolci e classiche, che
si addicono molto meglio ad un’auto stradale, per quanto sportiva essa possa essere.
Ovviamente la vista è stata realizzata considerando le imposizioni regolamentari dettate dall’ente
di omologazione. Ecco allora che la vettura è stata rialzata, portando l’altezza minima da terra a
carico statico a 120mm in maniera da garantire il passaggio di un ostacolo cubico di tale
dimensione sotto la vettura. Sono stati, inoltre, rispettati gli angoli di attacco anteriore e posteriore
fissati in 7°, per prevedere il superamento di rampe in salita (esempio garage, dossi o seminterrati).
Sono state anche rispettate l’altezza minima da terra della zona deformabile, fissata in 445 mm a
pieno carico.
La cosa che colpisce di più in questa vista, nel confronto con il lay-out originale, sono sicuramente
i diversi sbalzi anteriore e posteriore della vettura. Le dimensioni ridotte di queste due quote
fondamentali sono state ottenute grazie ad un diverso posizionamento delle masse radianti
anteriori, che non sono più inclinate di un angolo molto piccolo rispetto all’orizzontale, ma sono
disposte quasi obliquamente alla vettura. Bisognerà, a questo proposito, prevedere nuovi punti e
sistemi di fissaggio per i 2 radiatori separati e collocati all’esterno della sezione frontale.
Questa soluzione è stata volutamente adottata per contenere la lunghezza totale della vettura.
Si nota poi il differente posizionamento del montante anteriore e la diversa tipologia di portiera e
finestrino adoperata. La modifica del “montante A” è stata dettata dal fatto di voler rendere
l’abitacolo meno angusto per i passeggeri, ma soprattutto per aumentarne la sicurezza, come verrà
spiegato più avanti. Inoltre tale modifica ha consentito di rispettare l’angolo di visibilità di 7°
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imposto dalle norme e di creare una zona più ampia per le oscillazioni in avanti della testa del
pilota in caso di impatto. Si è inoltre adoperata una diversa portiera per rendere più agevole la
salita e la discesa degli occupanti il veicolo e per adottare finestrini di dimensioni maggiori che
possano scorrere all’interno della portiera.
Sempre per la portiera, non si sono fatti studi dinamici e strutturali per definire il meccanismo di
apertura della stessa ma, si è pensato che una possibile e realistica soluzione d’apertura potrebbe
prevedere un meccanismo a quadrilatero articolato che eviti il contatto della portiera con la
carrozzeria durante la manovra iniziale facendola traslare e successivamente ruotare. Una
soluzione del genere è sicuramente opinabile in quanto di complessa progettazione e di
conseguenza costosa ma ha trovato giustificazione ipotizzando che un veicolo di questa gamma
non abbia come specifica principale di progetto l’economicità e una produzione su larga scala,
anzi, la nostra idea è stata proprio quella di creare un prodotto di nicchia e questo ha reso lecita una
soluzione di questo tipo.
Sulla fiancata è stata ricavata una grossa scanalatura rientrante il cui compito, oltre a rendere l’auto
più aggressiva, è quello di convogliare un volume d’aria tale da garantire il raffreddamento del
liquido lubrificante di cambio e motore e la giusta “respirazione” del motore.
La fiancata tende poi ad alzarsi verso la parte posteriore del veicolo, per creare effetti aerodinamici
tali da garantire una buona manovrabilità del veicolo e favorire l’estrazione del calore e di
eventuali vapori nocivi in sosta dalle feritoie ricavate ai lati del lunotto posteriore, il quale risulta
molto inclinato verso il basso, ma presenta una curvatura abbastanza ridotta per garantire una
visibilità posteriore ottimale.
I finestrini posteriori sono oscurati, sia per conferire un look più accattivante all’auto che per
nascondere in parte le parti meccaniche e telaistiche della vettura.
Per le ruote si è deciso di adoperare cerchi da 22’’ al fine di rendere più sportivo il design
complessivo dell’auto.
PIANTA
La pianta è stata la seconda sezione realizzata e rappresenta la vettura nella vista dall’alto. La sua
realizzazione è sicuramente più facile di quella del fianco, perché in quanto caso esistono già gli
ingombri della vettura. E’ bastato, quindi, riportare tutte le quote in pianta e disegnare la vista. Non
per questo è stato un lavoro più semplice del precedente, perché è stato nella vista in pianta che è
stata decisa la curvatura da fornire al parabrezza e quindi di conseguenza anche al curvano che
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rappresenta uno dei particolari della superficie vetrata anteriore di maggior importanza perché in
grado di condizionare la visibilità del conducente, anche se nel nostro caso tale angolo è
condizionato e determinato dal cofano anteriore.
Nella vista di pianta per quel che riguarda i gruppi ottici è stata rispettata la distanza minima tra il
bordo interno fissata in 600mm e la distanza massima del bordo esterno degli stessi gruppi
dall’estremità laterale della vettura, fissata in 400mm.
Nella vista in pianta è stato anche definito il taglio da dare al cofano anteriore, la larghezza del
tettuccio della vettura, la larghezza del lunotto e la forma degli sfoghi del motore.
ANTERIORE E POSTERIORE
I prospetti sono le viste anteriori e posteriori della vettura e vanno riportati con le quote
fondamentali perfettamente coincidenti con quelle del fianco. La realizzazione dei due prospetti è
stata eseguita riportando tutte le quote riprese dalle due viste precedenti, quindi altezza massima
della vettura, altezza del paraurti, dei fari, altezza del curvano, altezza massima della zona
posteriore, etc.. Nel prospetto anteriore è stata rispettata l’altezza minima da terra dei gruppi ottici
anteriori di 500mm per anabbaglianti. Inoltre l’indicatore di direzione anteriore, è stato posizionato
sulla parte interna del gruppo ottico, dal momento che sul fianco sono stati posizionati gli
indicatori laterali per indicare anche il massimo ingombro trasversale del veicolo.
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ANALISI DELLE SEZIONI
Le sezioni riportate nel disegno sono state tracciate nel fianco ribaltate di 90 ° ogni 200 millimetri
in scala reale (40 mm nel disegno in scala 1:5). Nel fianco sono state riportate anche le sezioni
relative alla parte posteriore dell’auto in quanto se fossero state tracciate nel prospetto posteriore,
per la geometria stessa del veicolo, avrebbero perso la loro utilità, dal momento che sarebbero state
quasi sovrapposte rendendo difficile la leggibilità del disegno. In corrispondenza della quota 2200
mm è presente una sezione troncata, in quanto essa si trova in corrispondenza della presa d’aria
ricavata nella fiancata.
In pianta sono state tracciate delle sezioni assiali, per rappresentare l’andamento del padiglione
della vettura.
Tali sezioni sono state ricavate ad un’altezza da terra pari a:
· 935mm;
· 1045mm;
· 1140mm.
Nel fianco non sono state riportate le sezioni relative alla zona anteriore dell’auto, che sono state
tracciate sul prospetto anteriore, dal momento che la curvatura e l’inclinazione del cofano ne
consentono una buona leggibilità e comprensione.
Tali sezioni sono state tracciate rispettivamente alle seguenti distanze:
· 0mm (zero di riferimento rappresentato dall’asse delle ruote anteriori);
· -400mm;
· -600mm;
· -800mm.
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RIPOSIZIONAMENTO DEL MANICHINO REGOLAMENTARE
“OSCAR”
La fase successiva alla rilevazione degli ingombri degli organi meccanici, del telaio, delle masse
radianti, del serbatoio e di tutti i particolari del lay-out originale la cui posizione fosse rilevante ai
fini della realizzazione della nuova vettura, è stata quella di condurre uno studio piuttosto accurato
circa la posizione del manichino regolamentare “Oscar”.
Va subito precisato che il posizionamento del manichino non è stata un’operazione condotta dopo
la realizzazione delle viste, ma è stato parte integrante di essa, in quanto la posizione di “Oscar” è
stata vincolante per alcune scelte piuttosto che per altre.
Il manichino regolamentare tridimensionale “Oscar” rappresenta, per massa e forma, un adulto di
media statura (178 cm). Esso è costituito da una serie di elementi che simulano gli arti, il busto e la
testa di un uomo. Inoltre, vari pesi sono collocati nei centri di gravità di ogni singolo elemento, in
modo da simularne la propria massa: la massa complessiva del manichino deve essere di 75 kg ±
1%.
È molto importante, nel posizionamento del manichino, la conoscenza del cosiddetto punto H, che
è dato dall’intersezione tra l’asse attorno a cui ruotano le gambe del manichino rispetto al busto ed
un piano verticale passante per la mezzeria del sedile di guida. Per ogni determinazione del punto
H e dell’angolo effettivo di inclinazione dello schienale (angolo formato dall’incontro della
verticale passante per il punto H con la linea di riferimento del tronco del corpo umano
rappresentato dal manichino regolamentare), il sedile considerato è collocato nella posizione di
guida o nella posizione di utilizzazione normale più bassa e più arretrata. “Oscar” è stato
posizionato nell’abitacolo in modo tale da fargli assumere una posizione corretta dal punto di vista
della sicurezza, della guidabilità e del comfort di marcia. Nel nostro caso il punto H è situato a 315
mm dalla linea di terra e 1165 mm dall’asse ruota anteriore. Tale sistemazione ci ha consentito di
ottenere un angolo di visibilità di 8°, uno in più di quello prescritto dalla normativa di legge.
Bisogna ricordare, inoltre, che il pilota della MC12, il cui lay-out è stato preso a riferimento, è
sostanzialmente un “driver” (termine con cui in gergo viene indicato un pilota professionista di
auto da corsa), che quindi è relegato ad una posizione di guida scomoda, “incassata” nel sedile
sportivo, che adopera cinture di sicurezza di gran lunga più efficienti rispetto a quelle montate su
un’auto stradale e, cosa non meno importante, adopera il casco durante la marcia. Nel caso in
esame invece, si è optato per la modifica del montante per aumentare lo spazio a disposizione del
pilota e per garantire una zona libera sufficiente per i movimenti della testa in caso di impatto.
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Va precisato che la zona libera, per come tracciata sul disegno, è sufficiente a garantire la
sicurezza del pilota. Bisogna, tuttavia, considerare che il manichino regolamentare è stato inserito
nell’abitacolo della vettura con il casco in testa, come da lay-out originale. Essendo, però, la nostra
vettura stradale, il pilota durante un normale utilizzo non indossa il casco, si evince facilmente che
la zona libera è nettamente maggiore.
Per garantire comunque una esatta posizione di “Oscar” si è agito sul punto H e sull’inclinazione
effettiva del busto del manichino cercando di dare a questo una posizione ottimale.
La determinazione del nuovo punto H e del nuovo angolo effettivo di inclinazione ha tenuto conto
anche dei seguenti fattori:
• comodità in ingresso e in uscita dall’abitacolo;
• comfort della seduta;
• angolo minimo di visibilità anteriore che nel nostro caso è di 8° rispettando quindi i 7° imposti
dalla normativa
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ANALISI DELLE DIMENSIONI DELLA VETTURA
La vettura stradale risulta molto più corta della MC12 da pista ed un po’ più alta per via degli
aggiornamenti regolamentari apportati, mentre la larghezza delle carreggiate è rimasta invariata.
Le dimensioni ottenute sono le seguenti:
· Passo: 2800 mm
· Carreggiata anteriore: 1660 mm
· Carreggiata posteriore: 1650 mm
· Lunghezza: 4370 mm
· Larghezza: 2050 mm
· Altezza: 1230 mm
· Sbalzo anteriore: 1010 mm
· Sbalzo posteriore: 560 mm
· Angolo di attacco anteriore: 9°
· Angolo di attacco posteriore: 15°
· Dimensione cerchi: 22’’
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ANALISI DELLE SOLUZIONI TECNICHE ADOPERATE
ZONA ANTERIORE
Nella zona anteriore della vettura la scelta di soluzioni tecniche è stata piuttosto limitata dal
momento che l’auto monta un motore centrale posteriore, per cui gli ingombri meccanici si
riducono alle sospensioni (con meccanismo a quadrilatero) e ai radiatori del liquido refrigerante. Si
è quindi scelto di posizionare due ampie prese d’aria sulla zona inferiore del paraurti per consentire
un sufficiente afflusso d’aria ai radiatori. Al contempo si sono installati due convogliatori d’aria
per il raffreddamento dei freni anteriori durante l’uso eccessivo. Per quanto riguarda lo
smaltimento dell’aria calda dei radiatori si sono installati due convogliatori che espellono l’aria dal
fondo della vettura, mentre per quanto riguarda l’espulsione dell’aria calda dei freni non è stato
previsto alcun dispositivo, dal momento che i grossi cerchi installati consentono un ottimale
smaltimento dell’aria.
Ovviamente l’efficienza di questi sistemi andrà poi comprovata da opportune analisi
fluidodinamiche condotte in sede di progetto della vettura e da test sperimentali in fase di
validazione del progetto.
Per quanto riguarda i gruppi ottici si è optato per una soluzione classica, con fari carenati e singolo
corpo circolare per abbaglianti ed anabbaglianti. Nella zona bassa del gruppo ottico si sono
installate luci di posizione a led, che oltre ad essere più efficienti, danno un look più aggressivo
all’auto. Gli indicatori di direzione sono integrati nel gruppo ottico e quelli laterali sono installati
sulle classiche feritoie Maserati poste sul parafango dell’auto.
ZONA POSTERIORE
Il posteriore è, sicuramente, la zona dell’auto più ricca di soluzioni tecniche. Quella più evidente
riguarda la grossa presa d’aria per il raffreddamento dei radiatori dell’olio, posti dietro l’abitacolo,
che si estende lungo la fiancata quasi fino al giro porta. In questa presa d’aria sono installati due
convogliatori che hanno il compito di garantire il giusto flusso d’aria ai collettori di aspirazione del
motore. In questo modo si garantisce sia il raffreddamento dell’olio motore che l’aspirazione del
propulsore. Ovviamente anche questa soluzione, come detto in precedenza, va confermata da studi
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specifici in fase di progetto. Qualora questa soluzione non dovesse essere sufficiente a garantire il
funzionamento ottimale del motore, possono essere praticate due prese d’aria sulla parte superiore
della fiancata nella zona posteriore, subito dietro il finestrino posteriore. Nella vista posteriore
della vettura spicca l’estrattore dell’aria posto sotto il fondo. Esso si estende dall’assale posteriore
fino al paraurti rispettando ingombri del gruppo cambio-motore e serve a garantire un certo effetto
suolo alla vettura, per migliorarne stabilità e tenuta di strada. Sempre nel posteriore sono stati
ricavati i due scarichi, di forma ovale, che ben si addicono allo stile dell’auto. Ovali sono pure le
parabole delle luci posteriori che integrano le frecce. Dalla vista posteriore emergono gli sfoghi
dell’aria posti ai lati del lunotto, mentre sul paraurti sono praticate due aperture da cui viene
espulsa dinamicamente l’aria riscaldata dal motore, tramite opportuni convogliatori.
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