Gomme comodissime (elastiche) che non si bucano. Cosa ne pensate?

Ancora una nota posta da me in un altro forum e poi riportata qui.

Questa e' su un nuovo modo di vedere le ruote.

Opinioni in merito sono gradite a meno di quelle che mi facciano notare che e' piu' complicato, lo so gia'.

Regards,
Francesco ))

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***Parte prima: il perche'***
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Agli inizi degli anni "60 le gomme erano parecchio piu' morbide di quelle attuali. Si bucavano piu' spesso ma, diciamocelo, assorbivano parecchio di piu' le asperita' del terreno. Oggi nella ricerca della massima affidabilita' e della massima tenuta laterale, si e' arrivati a produrre degli pneumatici ai quali rimane ben poca elasticita'; cosi' accade che finanche le vibrazioni del rotolamento passano indenni fino al telaio.
La situazione diventa ancora piu' critica se si pensa che in velocita' l'aria presente nella camera d'aria va soggetta a un accelerazione centrifuga colossale. Questo significa che ad alta velocita' l'aria si stratifica in modo compatto sul bordo esterno della camera d'aria e li' diventa solida come un muro. Io sospetto che sia ***anche*** per questo che una buca presa in velocita' da' come risultato uno scossone violento al di sopra di quello che ci si potrebbe aspettare.

Tanto per fare un esempio calcoliamo l'accelerazione centrifuga per una gomma di 80cm di diametro (40cm di raggio pari a 0,4m) per una vettura che viaggia a 130Km/h (36.111 m/sec).

Detti

z velocita' angolare

r raggio della ruota

Pi Pi greco

n nuero di giri al secondo della ruota (z = 2 Pi n)

v velocita'


n 2 Pi r = v => z/(2 Pi) 2 Pi r = v => z r = v =>

z = v/r = 90,277 rad/sec

ora l'accelerazione centrifuga ac e' pari a:

ac = z^2 r = (90,277)^2 * 0,4 = 3260 m/sec^2 = 332,317g

cioe' a 130Km/h abbiamo una accelerazione alla ruota pari a 332g! Ovvio che in queste condizioni l'aria presente nella camera d'aria venga meno alla sua funzione principale: quella di ammortizzare le microasperita'.
Se a questo aggiungiamo che la spalla della gomma e' molto rigida e il battistrada non e' da meno diciamo che la gomma e la camera d'aria nello schema attuale della ruota e' ***quasi*** un fallimento.

Ecco che pero' allora io riprendo una mia vecchia idea, ma la modifico in modo da farla essere piu' efficace.


***Parte seconda: il come***
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Lo schema e' alquanto complesso, ma parte dall'evidenza che in un corpo rigido con velocita' angolare z (la ruota) l'accelerazione centrifuga ac va come z^2*r. Questo significa che per piccoli r, per quanto sia grande la velocita' angolare l'accelerazione diventa bassa. Supponiamo allora di capovolgere il discorso e di mettere la camera d'aria all'interno della ruota contenuta naturalmente in una gomma elastica. Essa parte dal centro e va fino ad un raggio diciamo di 15cm (0,15m). Ecco che abbiamo subito il risultato per i 130Km/h:

ac = z^2 r = 1122,516 m/sec^2 = 124,61891g =^ 125g

molto meglio no?

Naturalmente il battistrada esterno e' anch'esso in gomma, ma questa volta e' gomma piena, che dunque non rischia di bucare. Questo permette alla gomma interna dotata di camera d'aria di poter essere molto piu' morbida e piu' flessibile, in quanto questa non va a contatto con la strada, altro vantaggio. Infine per poter mantenere la necessaria rigidita' della ruota servono strutture radiali e coassiali in metallo che da un lato si appoggino alla gomma e dall'altro collassino le une nelle altre per permettere la flessione in presenza di un'asperita'.


***Parte terza: la realizzazione***
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Ecco allora lo schema in sezione laterale:

       
      /+==============+\
     //       |        \\
    //        |         \\
   //         |          \\ <--- Battistrada in
  //         |||          \\     gomma piena
 //          | |           \\
||         /-----\          ||
||    --- /       \ ---     ||
||-----  |    O    |  ------||
||    --- \       / ---     ||
||         \-----/ <--------||-- Gomma interna
||           | |            ||   dotata di camera 
 \\          |||           //    d'aria
  \\          |           //
   \\         |          //
    \\        | <-------//-----Strutture collassabili
     \\       |        //      verticalmente. Fissano 
      \+==============+/       i vincoli radiali

Ecco ancora lo schema in sezione frontale della ruota:

  +-----------+
  |           |
  |           |
  |           |
  ------|------        C: gomme gemellate con camere
  |  +-+|+-+  |           d'aria
  |  | ||| |  |        
  \  | ||| |  /        D: Disco di metallo centrale
   ||===============      fissa il vincolo laterale
  /  | ||| |  \
  |  |C|||C|  |        B: Battistrada in gomma piena
  |  +-+|+-+  |
  ------|------
  |     D     |
  |           |
  |           |
  |     B     |
  +-----------+

***Parte quattro: conclusioni***
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Abbiamo rivoluzionato la ruota con la camera d'aria posta al centro. Vediamo cosa ne abbiamo ottenuto:

Svantaggi: complessita' e costo maggiori.

Vantaggi: Maggiore elasticita' e comodita' nella marcia.
Minore propensione alle bucature (addio runflat).
Minore dipendenza della risposta dalla velocita'.



***Parte quinta: non c'e ma a me piace il dispari***
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Opinioni in merito sono gradite.

Regards,
Francesco ))

[Regazzoni]

Scritto in origine da frallog

Agli inizi degli anni "60 le gomme erano parecchio piu' morbide di quelle attuali. Si bucavano piu' spesso ma, diciamocelo, assorbivano parecchio di piu' le asperita' del terreno. Oggi nella ricerca della massima affidabilita' e della massima tenuta laterale, si e' arrivati a produrre degli pneumatici ai quali rimane ben poca elasticita'; cosi' accade che finanche le vibrazioni del rotolamento passano indenni fino al telaio.
La situazione diventa ancora piu' critica se si pensa che in velocita' l'aria presente nella camera d'aria va soggetta a un accelerazione centrifuga colossale. Questo significa che ad alta velocita' l'aria si stratifica in modo compatto sul bordo esterno della camera d'aria e li' diventa solida come un muro. Io sospetto che sia ***anche*** per questo che una buca presa in velocita' da' come risultato uno scossone violento al di sopra di quello che ci si potrebbe aspettare.

Non so se citi qualcuno o questo l'abbia scritto tu, ma è un discorso pieno di grossi errori o di imprecisioni.

Le gomme più vecchie non erano affatto più morbide: se una gomma è più morbida di un altra, a vettura ferma lo schiacciamento del pneumatico dovrebbe essere molto più consistente a parità di peso; lo esige la semplice legge che regola la deformazione dei corpi elastici.

Non è vero che le auto di quarant'anni fà assorbivano meglio le asperità, anzi.
Le auto di oggi, grazie a pneumatici più sofisticati, a sospensioni migliori, a supporti elastici di attacco delle sospensioni più intelligenti hanno un filtraggio delle asperità nemmeno paragonabile a quello di auto di decine di anni fà.

La della forza centrifuga dovuta alla velocità ha influenza sul comportamento dei pneumatici, ma non certo a causa dell'aria che pesa pochi grammi (1,2 grammi al litro, quindi, considerando volume e pressione siamo sull'etto o due), ma a causa del battistrada stesso che pesa chili e che oltretutto è nel punto più esterno della ruota (e la distanza dal centro conta al quadrato).

E parlare di aria che "si stratifica in modo compatto sul bordo esterno della camera d'aria e li' diventa solida come un muro" è esotico, ma terribilmente poco scientifico: l'aria non è affatto compatta ne dura come un muro (non scherziamo) ma ha una distribuzione della pressione che sale con una curva cubica (mi pare) man mano che ci si allontana dal cerchio ed ha una pressione massima poco differente da quella del pneumatico fermo.

Una buca presa in velocità è una mazzata (da sempre) perchè a parità di profilo, man mano che aumenta la velocità con cui lo si investe aumenta la velocità verticale a cui la ruota è sottoposta; inoltre più è veloce lo spostamento della sospensione e più gli ammortizzatori (per definizione) ostacolano questo spostamento e il tutto si trasferisce di più al corpo vettura: non centra nulla la durezza dei pneumatici, ma centra piuttosto la semplice cinematica dell'evento.

[Regazzoni]

Per quello che riguarda le gomme con elemento elastico invece di camera d'aria, ci stanno lavorando diversi da anni.

Michelin ha presentato diversi esempi negli anni scorsi.
Questo l'ho fotografato al salone di Milano a novembre: pneumatici di scooter fatti da anelli plastici indipendenti legati assieme dal battistrada; in effetti questo era talmente in disparte che penso sia una cosa presentata qualche anno fa.

[ludico]

si confermo, è da qualche anno che ci stanno pensando, ma non si tratta di ammorbire la gomma, ma solo di sostituire la camera d'aria con delle "molle"

Scritto in origine da Regazzoni

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La della forza centrifuga dovuta alla velocità ha influenza sul comportamento dei pneumatici, ma non certo a causa dell'aria che pesa pochi grammi (1,2 grammi al litro, quindi, considerando volume e pressione siamo sull'etto o due), ma a causa del battistrada stesso che pesa chili e che oltretutto è nel punto più esterno della ruota (e la distanza dal centro conta al quadrato).

E parlare di aria che "si stratifica in modo compatto sul bordo esterno della camera d'aria e li' diventa solida come un muro" è esotico, ma terribilmente poco scientifico: l'aria non è affatto compatta ne dura come un muro (non scherziamo) ma ha una distribuzione della pressione che sale con una curva cubica (mi pare) man mano che ci si allontana dal cerchio ed ha una pressione massima poco differente da quella del pneumatico fermo.
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Preciso solo quanto segue. Il rimbalzo su di un pavimento da' un'accelerazione compresa tra i 500g ed i 700g. Equivalentemente l'aria nella camera d'aria si trova a 350g ( e solo a 130Km/h si badi bene ) e' quasi un muro che non e' piu' in grado di assorbire quasi nulla. Che poi lo sia anche la gomma questo aggiunge danno al danno.

Grazie comunque della risposta.

Regards,
Francesco ))

Encore:

Per Regazzoni.

1) 1.2g (ammesso e non concesso che siano tali) alla bellezza di 350g equivalgono a un mattone da quasi mezzo chilo ad 1g. Beh prenditi un mattone del genere in testa ad 1g e poi vienimi anche a raccontare che non e' un muro.

2) Io parlo anche di coefficienti di elasticita' completamente diversi rispetto a quelli attuali, parlo anche di elastometri completamente nuovi e infinitamente piu' morbidi. Questo per il semplice fatto che la gomma interna non e' piu' a contatto con il suolo e dunque puo' essere molto ma molto ammorbidita. Non mi pare di aver avuto risposte in merito.

3) Il tre non c'e' ma a me piace il dispari.

Regards,
Francesco ))

[Regazzoni]

Scritto in origine da frallog

Encore:

Per Regazzoni.

1) 1.2g (ammesso e non concesso che siano tali) alla bellezza di 350g equivalgono a un mattone da quasi mezzo chilo ad 1g. Beh prenditi un mattone del genere in testa ad 1g e poi vienimi anche a raccontare che non e' un muro.

Attenzione a confrontare le unità di misura.
Perchè un mattone in testa ad 1g significa sentire il peso di un mattone appoggiato alla testa, quindi mezzo chilo.
Non certo quello che fa un mattone che cade sotto la forza di gravità anche perchè quello dipende da che velocità a: un mattone lasciato cadere ad 1g da mezzo millimetro di altezza è piuttosto diverso da un mattone che cade da 30 metri.

[Regazzoni]

Scritto in origine da frallog

2) Io parlo anche di coefficienti di elasticita' completamente diversi rispetto a quelli attuali, parlo anche di elastometri completamente nuovi e infinitamente piu' morbidi. Questo per il semplice fatto che la gomma interna non e' piu' a contatto con il suolo e dunque puo' essere molto ma molto ammorbidita. Non mi pare di aver avuto risposte in merito.

E tu pensi che mettendo uno strato soffice e molto deformabile la ruota funzioni?
se così fosse avrebbero già riempito le ruote di gomma piuma invece di metterla sui sedili.

E poi vorrei ricordarti che tu ti preoccupi della spinta centrifuga dell'aria, ma ti ripeto che questa è decine di volte inferiore alla spinta centrifuga del solo battistrada e che il tutto è inferiore all'effetto della pressione di gonfiaggio del pneumatico. Il tuo sitema avrebbe delle forze centrifughe analoghe vista la quantità analoga di materiale nella zona periferica della ruota.

C'e' un piccolo particolare che ti sfugge Regazzoni: il battistrada e' semirigido, l'aria no.

Regards,
Francesco ))

[Regazzoni]

Scritto in origine da frallog

C'e' un piccolo particolare che ti sfugge Regazzoni: il battistrada e' semirigido, l'aria no.

Regards,
Francesco ))

Si ma visto che la superficie di interfaccia è il battistrada è lì che devi vedere l'effetto.
Non ha nessun effetto la fluidità dell'aria.