INGEGNERIA DEL VEICOLO - 2° ESAME DI RECUPERO DISEGNO DI CARROZZERIA - Il gruppo 3 supera la prova con uno studio corretto ma solo come proiezioni
Luca Bertocchi
Dino Cilloni
Daniele Fiscaletti
Stefano Martinelli
che ha superato la prova presentando uno studio abbastanza corretto dal punto di vista della realizzazione del piano di forma, ma piuttosto carente dal punto di vista dell'ingegnerizzazione (e dello stile).
Studio ancora basato sul layout della Maserati MC12.
Ancora una volta, per gentile concessione del Prof. Fabrizio Ferrari, pubblichiamo gli elaborati e l'annessa relazione tecnica presentata.
Il lavoro che verrà illustrato nel seguito è il progetto della carrozzeria della MC12 Maserati
a partire dal layout meccanico fornito dal costruttore. La specifica è quella di realizzare la
carrozzeria per una versione della MC12 da omologare come vettura stradale.
Scelte progettuali e realizzazione del disegno
Una delle prime decisioni chiave che il gruppo di lavoro ha dovuto prendere è stata quella di
stabilire se mantenere inalterato il progetto del telaio o se ripensarlo in alcune sue parti quali
le dimensioni e la forma dei montanti A. Il lavoro di progetto che da questa decisione
sarebbe scaturito, avrebbe incontrato difficoltà di pari entità ma natura differente in sede di
disegno ed organizzazione degli spazi: se da un lato il mantenimento del telaio originale
evita le difficoltà connesse ad un suo ripensamento, si hanno complicazioni nel progetto
dell’abitacolo e in un collocamento del manichino regolamentare Oscar che garantisca di
superare le normative connesse all’omologazione del veicolo. Il gruppo ha deciso compatto
di mantenere inalterato il telaio di partenza, e le ragioni sono state molteplici: per prima
cosa non si è voluto inficiare il progetto originale dal punto di vista strutturale, avendo
chiaro che l’alterazione del telaio non supportata da calcoli strutturali avrebbe potuto
intaccarne la resistenza meccanica. Si è pensato inoltre ad un’implementazione tecnologica
del progetto, con la possibilità di mantenere lo stesso telaio sia per la versione sportiva sia
per quella stradale; poiché il corso è puramente incentrato sul progetto della carrozzeria,
non si è voluto disperdere energie e risorse su aspetti più secondari rispetto alle finalità
ultime del lavoro, quali appunto un ripensamento del telaio.
In relazione a quanto detto, grande importanza ha assunto la fase iniziale di acquisizione dei
dati fondamentali e degli ingombri. I disegni forniti sono in scala 1:5. Attraverso fogli lucidi
si è andati a riprendere le dimensioni del telaio, della scatola del cambio, del radiatore
anteriore, degli pneumatici e l’ingombro delle sospensioni. I particolari chiave da acquisire
con attenzione sono stati gli elementi in prossimità dell’abitacolo: il parabrezza, il curvano, i
due montanti, l’airbox ed il roll bar.
Si sono andati a porre direttamente sul disegno i principali vincoli progettuali
all’omologazione:
- l’altezza minima da terra del veicolo di 120 mm;
- l’angolo di attacco di 7°;
- l’angolo di uscita di 7°;
- l’area di deformazione longitudinale di 200 mm;
- la lontananza di parti mobili, gruppi ottici dalla zona d’urto del pendolo di prova, posto ad
un’altezza di 508 mm.
Il layout meccanico non ha offerto molti vincoli all’elaborazione della carrozzeria, in quanto
i principali elementi meccanici non hanno impedito una ricerca stilistica diversa da quella
già adottata dal team Maserati. La progettazione dell’abitacolo si è rivelata fin da subito un
elemento nel quale introdurre le variazioni più robuste alla carrozzeria proposta. Avendo
l’esigenza di omologare la vettura come veicolo da strada, si è reso necessario ripensare la
cellula abitativa e ricollocarvi Oscar. L’innalzamento del tetto e la chiusura dell’airbox
hanno comportato la necessità di ripensare le prese d’aria per il raffreddamento del motore.
Entrambi i casi non comportano controindicazioni particolarmente negative, e vi si può
porre rimedio. La soluzione progettuale con cui si è affrontato il problema è stata quella di
prevedere due prese d’aria dinamiche da collocare di seguito ai finestrini laterali.
L’espediente ha avuto a nostro avviso anche evidenti benefici stilistici: le prese d’aria in
quella posizione conferiscono equilibrio al complessivo di carrozzeria dandogli ulteriore
aggressività e sportività. Se è vero che la nuova configurazione porta con sé indubbi
vantaggi, tali vantaggi si pagano sotto due aspetti: il primo è che la sagoma di Oscar non è
interamente contenuta nel telaio, ed il secondo è che vi sono parti di carrozzeria del tetto che
sono flottanti e che vanno fissate al telaio con sostegni opportuni.
Per visualizzare le soluzioni provenienti dalle differenti sensibilità progettuali dei
componenti del gruppo in un complessivo armonizzato, si sono realizzati una serie di
bozzetti con vista prospettica. In questo modo è stata avviata una proficua discussione sulla
forma e sulle dimensioni da dare a ciascun elemento della carrozzeria; queste analisi si sono
poi spostate sul foglio di carta millimetrata dove la nostra carrozzeria ha iniziato a prendere
forma.
Il primo step è stato disegnare il fianco, riportando le dimensioni fondamentali quali il passo
e le ruote, poi si è disegnato il profilo della vettura. I particolari sono stati disegnati
successivamente e contemporaneamente in tutte le altre viste.
In seguito è stata disegnata la semipianta riportando le semicarreggiate e il passo, poi i
prospetti anteriore e posteriore.
In questo modo sono stati definiti tutti gli ingombri della vettura.
Per disegnare la linea del cofano si è tenuto conto dell’angolo di attacco anteriore, del
posizionamento a norma del faro anabbagliante, e dell’angolo di visuale di Oscar. Nel
cofano sono state aggiunte le prese d’aria per espellere l’aria calda proveniente dai radiatori.
Rispettare la norma sull’angolo di uscita è stato semplice per via dello sbalzo posteriore
molto ridotto.
La fiancata ha un profilo rientrante verso la portiera, con uno sfogo d’aria in uscita dietro ai
passaruota anteriori, ed un brancardo a sbalzo che ha la funzione di incanalare il flusso
d’aria verso i radiatori del circuito di raffreddamento del motore.
Molto importante è stato definire con precisione l’andamento del roll bar perché questo
costituisce la base intorno a cui tracciare il montante B, che insieme al montante A,
rappresenta la base di partenza per disegnare la forma dell’abitacolo e del cofano posteriore
nella zona del lunotto. Il tracciamento della fiancata nella zona della portiera e del cofano
posteriore, nella parte più avanzata, ha dovuto tenere conto della condizione di non
interferenza con il telaio, condizione non sempre facile da ottenere. Per seguire la forma
originale del telaio progettato dal team Maserati si è dovuto prevedere un finestrino laterale
che seguisse l’andamento dei montanti; l’unico modo per consentirne il movimento di
apertura e chiusura è stato quello di conferirvi un profilo cilindrico, ovvero con curvatura a
raggio costante.
Secondo la normativa di omologazione, la condizione di non interferenza tra telaio e ruote
anteriori va verificata per ruote sterzate di 25°; non si è reso necessario compiere verifiche
al riguardo, dal momento che il nostro studio non ha previsto la modifica del telaio
originale.
Una volta definiti i profili dei principali elementi della carrozzeria nel pieno rispetto della
regolamentazione e di ogni esigenza di omologazione, il lavoro è stato incentrato sul
disegno. Le difficoltà principali sono arrivate dal rispetto delle regole di proiezione
ortogonale nel disegno di elementi curvi e dal profilo complicato, come le parti della zona
dell’abitacolo, il lunotto posteriore ed il cofano. Dalle 4 viste previste da norma non si
riesce a definire con univoca interpretazione il profilo della carrozzeria: per riempire questo
vuoto interpretativo, sono state eseguite le sezioni trasversali e assiali. Il tracciamento delle
sezioni ha comportato una verifica integrale del complessivo e la correzione di alcune
inesattezze. Le sezioni realizzate sono state quelle trasversali e quelle assiali; non si è
ritenuto utile ai fini di una maggiore comprensione del disegno il tracciamento delle sezioni
longitudinali. L'intervallo con cui sono state eseguite le sezioni trasversali è stato di 200 mm
in misure reali a partire dall'origine, al fine di ottenere una più precisa resa visiva
dell'andamento del profilo. Nello sbalzo anteriore le sezioni sono state infittite e realizzate
ogni 150 mm in misure reali, al fine di riprendere con precisione l'andamento delle prese
d'aria. Le sezioni assiali sono eseguite ogni 100 mm in misure reali a partire dal punto più
alto del tetto, per descrivere l'andamento dell'abitacolo: si sono realizzate in questo modo 3
sezioni assiali.
Alla base del parabrezza, sotto al cofano, è prevista la zona raccogli acqua la cui funzione è
quella di espellere l’acqua che defluisce dal vetro anteriore. Attraverso una semplice
canalizzazione posta al centro della base del parabrezza (punto più basso del raccogli
acqua), l’acqua viene fatta defluire a terra senza che vada a ristagnare. Il raccogli acqua per
semplicità non viene rappresentato.
Per la forma dell’autovettura si è scelta una fisionomia relativamente semplice: in
particolare, sia all’anteriore che al posteriore non si sono previste forme bombate in
corrispondenza dei passaruota. L'intento è stato quello di conferire una forma lineare e
semplice alla fiancata. Si è pensato che la carrozzeria avesse già sufficienti caratteristiche di
eleganza e di equilibrio. Un design elaborato avrebbe infatti appesantito la linea e rischiato
di creare problematiche di penetrazione aerodinamica. Va comunque detto che le scelte
progettuali non hanno risentito dell'influenza di valutazioni di carattere aerodinamico, dal
momento che queste esulavano dagli obiettivi del corso.
Considerazioni sul posizionamento del manichino Oscar
Avendo l’esigenza di omologare la vettura come veicolo da strada, si è reso necessario
ripensare la cellula abitativa e ricollocarvi Oscar. Per una migliore analisi del problema si è
confezionato un Oscar bidimensionale con la stessa scala adottata nel disegno (scala 1:5),
tenendo presente le dimensioni reali normalizzate:
- altezza di 1780 mm
- ingombro del casco di 30 mm in direzione radiale.
La normativa impone vincoli restrittivi al posizionamento di Oscar, si deve avere:
- un angolo di visibilità maggiore o uguale di 7° tra l’orizzontale (nel nostro caso parallela al
terreno) e il punto più basso visibile;
- un angolo di visibilità maggiore o uguale di 7° a sinistra;
- un angolo di visibilità maggiore o uguale di 16° a destra;
- il complesso busto-testa deve ruotare attorno al punto H senza che il capo, dotato di casco,
incontri alcun ostacolo nel proprio movimento in avanti.
In relazione a queste specifiche si è reso necessario rivedere il posizionamento del punto H
e l’altezza del tetto nel progetto del team Maserati.
Per dare ad Oscar una collocazione più eretta ed accrescere il suo angolo di visibilità si è
deciso di innalzare il tetto della vettura incorporando l’airbox; si è arretrato ed abbassato il
punto H: le coordinate del nuovo punto H sono: x = 1415 mm, y = 305 mm, z = 350 mm. Si
è data ad Oscar una configurazione meno estrema e più ergonomica, anche se l'assetto
complessivo rimane sportivo. Nel posizionamento di Oscar si è prestata particolare
attenzione alla distensione delle braccia dal momento che l'auto per cui è progettata la
carrozzeria ha necessitato di un adattamento alla circolazione stradale, e si è così dovuto
rispondere ad esigenze di comfort e abitabilità. La soluzione trovata coniuga le istanze di
natura normativa, con la garanzia di una maggiore comodità di guida.
Gruppi ottici
Il gruppo ottico anteriore è composto dal faro anabbagliante standard, dal faro che contiene
la luce di posizione e la luce abbagliante, e dall'indicatore di direzione. Per l'indicatore
abbiamo previsto una forma di “J” rovesciata, costituita da led arancioni.
Il gruppo ottico posteriore ha una superficie piana che consente di avere un angolo di
visibilità di 180° e non crea problematiche per il rispetto delle norme di omologazione. La
forma del gruppo ottico ricorda un trapezio rovesciato. Lungo il perimetro sono posizionati
led rossi che hanno la funzione di luci di posizione; in frenata è previsto che i led
incrementino la loro intensità luminosa per richiamare l'attenzione della vettura che segue,
acquisendo la funzione di luce di stop. All’interno del gruppo ottico sono presenti
l’indicatore di direzione e una ulteriore luce di stop. Nel fanale sinistro abbiamo collocato il
faro bianco di retromarcia, mentre nel fanale destro il fendinebbia posteriore, ed entrambi
occupano la stessa posizione nel complesso ottico.
Al posteriore, nella posizione alta e centrale della vettura, è presente la terza luce di stop
composta da una fila di led rossi.
La realizzazione del gruppo ottico anteriore ha comportato maggiori problematiche per il
rispetto delle norme d’omologazione dell’autoveicolo.
I vincoli normativi sono i seguenti:
- localizzazione nella vettura del faro anabbagliante:
- altezza minima da terra: 500 mm;
- altezza massima da terra: 1200 mm;
- distanza minima dei bordi interni del faro: 600 mm;
- distanza massima del bordo del faro dal bordo esterno fuori tutto: 400 mm;
- angoli di visibilità (i vincoli più difficoltosi da rispettare per questo tipo di veicolo):
esterno/interno: 45°/10°;
alto/basso: 15°/10°.
Inoltre “i bordi esterni della superficie illuminante del faro abbagliante non devono essere in
nessun caso più vicini dell’estremità della larghezza fuori tutto del veicolo rispetto ai bordi
esterni della superficie illuminante dei proiettori anabbaglianti”.
Tutte le norme sono state rispettate con ampio margine.
Le prese d'aria
La presenza del radiatore di raffreddamento principale nella zona sottostante il cofano ha
richiesto una presa d'aria di dimensioni notevoli. Gli sfoghi (o estrattori) di questa presa
d'aria sono collocati sul cofano e sono dimensionati in modo da garantire l'uscita adeguata
dell'aria in ingresso. Il posizionamento appena descritto delle prese d'aria garantisce un
effetto deportante utile a dare stabilità al veicolo.
Il contenimento dell'airbox nella carrozzeria ha reso necessaria una soluzione alternativa per
conferire al motore il necessario apporto di aria di raffreddamento. A questo scopo si è
optato per una coppia di prese d'aria laterali. I due radiatori di dimensioni ridotte in
posizione posteriore e vicina al motore sono raffreddati da una coppia di prese d'aria
collocate nella zona antistante il passaruota. Gli sfoghi per l'estrazione dell'aria in ingresso
dalle tre prese d'aria appena descritte sono collocati nel posteriore della vettura e sono
complessivamente 4, posizionati in maniera simmetrica, 2 in zona centrale e 2 in zona
bassa. Nel dimensionamento si è prestata attenzione a che l'area complessiva degli sfoghi
fosse il più possibile analoga a quella delle prese d'aria.
Suddivisione della carrozzeria
La carrozzeria deve essere pensata come composta da più parti per garantirne agevolmente
il montaggio e l'assemblaggio. Nel pensare la suddivisione ottimale della carrozzeria si è
dovuto tenere in considerazione il vincolo di apertura del cofano anteriore e posteriore e
delle portiere.
La carrozzeria è suddivisa nelle seguenti parti:
- cofano anteriore, per cui è prevista l'apertura controvento con pistoni;
- montante A e zona retrostante al passaruota anteriore;
- tetto;
- portiera;
- montante B e brancardo;
- paraurti anteriore;
- passaruota anteriore e zona antistante al passaruota;
- cofano posteriore;
- passaruota posteriore e zona retrostante al passaruota.
Dimensioni principali della vettura
Passo: 2800 mm
Carreggiata anteriore: 1660 mm
Carreggiata posteriore: 1650 mm
Lunghezza: 4575 mm
Larghezza: 2030 mm
Altezza: 1250 mm
Sbalzo anteriore: 1125 mm
Sbalzo posteriore: 650 mm
Angolo di attacco anteriore: 8°
Angolo di attacco posteriore: 16°
Altezza da terra: 140 mm
Pneumatici anteriori: 245/35 ZR19
Pneumatici posteriori: 345/35 ZR19
Considerazioni finali
Le difficoltà maggiori si sono incontrate nel progetto dell'abitacolo e nel tracciamento delle
sezioni, sia trasversali che assiali.
Il risultato dello studio della carrozzeria è una vettura dalla linea semplice e pulita con
un'attenzione all'equilibrio del complessivo resa evidente dalla fusione della linea di cintura
con le linee del cofano anteriore e del passaruota posteriore, per creare un tratto continuo e
sinuoso lungo tutto lo sviluppo della vettura. Sono stati introdotti tratti caratteristici da GT
come il brancardo sporgente, e grandi prese d’aria garantire un adeguato raffreddamento ai
radiatori e al motore, di elevata cubatura (5998cc V12).
Anche se omologabile per la circolazione su strada questa Maserati rimane comunque un
veicolo per gente appassionata di automobili estreme, dove tutto è votato alla ricerca della
massima prestazione. Il comfort è il minimo indispensabile per chiarire che ci si trova pur
sempre al volante di un'auto stradale, ma non certo un'auto da tutti i giorni.
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