Minigonne Mobili ed effetto suolo

[nissanGTR]

mi interesserebbe sapere come funzionavano le minigonne mobili che hanno vietato anni fa. teoricamente regolando la deportanza in tempo reale magari tarandola via GPS curva per curva si otterrebbero prestazioni eccezionali ben superiori alle attuali Formula 1

inoltre sbaglio o attualmente l'effetto suolo vero e proprio in F1 non c'è?

[Dodicicilindri]

Rispondo riportando materiale trovato in giro (quindi non è tutta farina del mio sacco):

E' bene fare una precisazione preliminare.

Il termine "minigonna" è generalmente associato all'effetto suolo ma in realtà già nel 1974 alcune scuderie cominciarono a montare bandelle di alluminio che vennero chiamate minigonne perché erano svasate verso l'esterno e in qualche modo richiamavano le minigonne delle donne. Queste bandelle però servivano per l'esatto contrario rispetto all'utilizzo fatto dalla Lotus 78 in avanti. Nel primo caso servivano per cercare di far entrare meno aria possibile sotto la vettura e quindi creare una depressione; nel caso della Lotus 78, invece, servivano per non far uscire aria da sotto la vettura e quindi velocizzarla.

Le "minigonne" vanno poi inserite nel più generale discorso della ricerca del "ground effect" (effetto suolo) che diede il LA al cosiddetto periodo delle "wing cars" (vetture ala).

In realtà, il primo a cercare di montare ali rovesciate sulle fiancate fu Tony Rudd, il progettista della BRM, che fece degli studi su modelli in scala a fine anni '60 ma i risultati non furono soddisfacenti.

Fu poi la March a montare le fiancate a forma di ala rovesciata ma, anche lì, i risultati non furono troppo entusiasmanti anche perché mancava il sigillo laterale che permetteva la deportanza. E' da ricordare che, le ali montate sulle fiancate dovevano servire a creare deportanza così come la creano gli alettoni. Ancora non si pensava all'effetto Venturi.

Tuttavia a quell'ala (che pretendeva di funzionare proprio come un'ala d'aereo, non c'era alcun "Tubo di Venturi") mancava allungamento e quindi non aveva efficienza.

Fu Colin Chapman, quando furono imposti i limiti di sbalzo per l'ala posteriore, a riprendere l'idea e, per ovviare al basso allungamento, sistemò alle estremità delle pance (che si erano allargate per regolamento) le piastre di estremità (tecnicamente "endplates") e qui scoprì l'effetto suolo, quasi per caso.

Fine primavera 1976. La Lotus effettuò dei test alla galleria del vento dell'Imperial College. Il "modello da galleria" utilizzato per le prove preliminari era in gran parte (ed in particolare le piastre) realizzato in legno e compensato (facile da tagliare e sagomare secondo la convenienza); gli endplates erano due fogli piani, abbastanza sottili per essere adattati alle pance direttamente nella galleria del vento durante l'esecuzione delle prove.

Le due piastre di estremità, solo schizzate sul disegno della vettura per preparare il modello, furono tagliate un po' più alte (quasi 1") del necessario e furono montate quasi a contatto del terreno. Controllata l'installazione e la strumentazione di misura, fu dato il segnale di "wind on" e, mentre ci si accingeva alle prime misurazioni, con grande sorpresa le pance laterali letteralmente collassarono tra lo stupore e lo sgomento generale. Senza più il modello integro, niente più prove e la giornata di galleria era già pagata e, si pensava, persa.

Colin Chapman, Peter Wright e Tony Rudd (l'ex progettista BRM che aveva intuito la possibilità di creare deportanza con le ali rovesciate), cominciarono a guardare attentamente il modello poi, al momento di smontare tutto ed andarsene, sembravano stranamente tranquilli e soddisfatti. Probabilmente da quelle pance collassate per un eccesso di carico era nata la F1 ad effetto suolo.

In effetti, il carico aerodinamico atteso era stato calcolato sulla base dei dati di profilo come se si fosse trattato di un'ala standard. Invece, nelle condizioni di prova (in presenza del suolo e dell'endplate che sfiorava la superfice della "camera di prova" della galleria del vento), si era in presenza di un fenomeno del tutto differente in quanto, tra vettura e suolo, si era individuato un "condotto chiuso" a sezione variabile. A quel punto, ai tre venne in mente il teorema di Bernoulli. In pratica la parte sottostante la fiancata veniva equiparato ad un tubo Venturi per cui, in prossimità dello strozzamento creato dalla semiala si generava una depressione. Questo perché l’aria, in presenza di una strozzatura, accelera il flusso e, per il teorema di Bernoulli, ad una velocità maggiore corrisponde una pressione minore.

La dimostrazione pratica di questa teoria è facilmente riproducibile e fa capire benissimo il funzionamento dei profili alari. Prendete un cucchiaio, tenetelo con l'indice ed il pollice all'estremità del manico e fatelo pendere come fosse un pendolo. A questo punto aprite il rubinetto dell'acqua e fatela scorrere abbastanza velocemente in modo da creare un flusso uniforme. Avvicinate il dorso del cucchiaio (sempre tenendolo tipo pendolo) al flusso dell'acqua. Appena il cucchiaio toccherà l'acqua vedrete che lo stesso viene attratto anziché essere respinto dall'acqua.

Si racconta che, dopo i risultati in galleria del vento, Tony Rudd ricevette un messaggio in codice, "The mosquito flies" (La zanzara vola), ad indicare che le sue teorie stavano dando ottimi risultati, anche se ci si arrivò quasi per caso.

Tutto il 1976 (e parte del 1977), furono dedicati allo studio di un dispositivo che permettesse di "sigillare" i lati del condotto per sfruttare la depressione che si generava sotto la vettura. Dapprima le Lotus installarono una sorta di "spazzola" a setole fisse, poi fu montato un pannello incernierato sul lato inferiore delle pance che strisciava con il lato mobile sull'asfalto (variando l'angolo della cerniera, il bordo restava aderente al terreno).

Chapman riuscì poi a trarre un ulteriore enorme vantaggio dal fatto che, per più di un anno, nessuno capì come funzionasse la Lotus 78. Proprio per questo, nessuna scuderia si oppose quando la 78 si presentò prima con le setole piazzate sulle fiancate a mò di scopa, sostituite poi dalle ben più efficaci minigonne. Pensavano fosse una idea bizzarra di Chapman senza capirne le reali motivazioni.

Addirittura Chapman faceva trapelare false notizie per depistare gli altri teams.

Ad esempio, si era sparsa la voce che il segreto della Lotus 78 fosse la mancanza di differenziale. Per avvalorare tale voce, nei box spostavano la 78 alzando la parte posteriore con il classico crick con le ruote. Volevano far credere che era impossibile spostare la 78 proprio per la mancanza di differenziale.

Un'altra voce fatta girare ad arte fu quella di un non ben chiaro nuovo metodo di progettazione e messa a punto fatto in funzione dei pneumatici. In un'intervista rilasciata a Maurice Hamilton a fine 1977, ad una domanda sull'efficienza delle zone laterali della 78 Chapman rispose:

"No, si tratta di un'idea di un certo merito e ci lavoreremo sopra per svilupparla ulteriormente ma, veramente, non credo che lì stia tutta la ragione per le nostre prestazioni attuali. Se volete una spiegazione di tutta la situazione con poche parole, direi che abbiamo fatto un cambiamento fondamentale nelle nostre idee sul rapporto fra la macchina e le sue gomme."

Ecco invece il segreto di tanta velocità ed aderenza in curva:

In rosso sono indicati i profili ad ala rovesciata, quelle gialle sono le minigonne che scorrevano verticalmente in un apposito alloggiamento e garantivano il sigillo al suolo della vettura (avevano un'escursione abbastanza ampia) strisciando sull'asfalto grazie ad un "pattino" in materiale ceramico.

Più era ampia la zona rossa maggiore era l'effetto suolo ricavato. Per questo i serbatoi, un tempo posizionati lateralmente, furono spostati alle spalle del pilota (anche grazie al nuovo regolamento che permetteva di averne solo 1 e non 3) per avere le fiancate libere da ogni ostacolo. La 79 poi era raffinatissima e carenata fino al cambio e l'alettone posteriore non aveva il classico pilone centrale ma 2 sottili paratie laterali che lo sostenevano.

Una delle F1 più belle di tutti i tempi.

Una volta scoperto il trucco tutti i teams si adeguarono e le F1 del '79 avevano tutte i cassoni laterali e le minigonne scorrevoli ma non tutti riuscirono a sfruttare il principio fisico.

La Ferrari, che pure si aggiudicò il titolo, non poteva adottare (se non parzialmente) l'effetto suolo per via del motore boxer che ostruiva i condotti laterali. Tuttavia proprio il vecchio boxer, con la sua potenza e la sua affidabilità, permise a Scheckter di vincere il mondiale.

Le F1 diventarono pesantissime e faticosissime da guidare. L'escursione degli ammortizzatori fu ridotta quasi a zero per ridurre la possibilità che le minigonne si sollevassero dall'asfalto. Lo sterzo era durissimo e l'accelerazione laterale mise a dura prova i muscoli del collo dei piloti (all'epoca non molto attenti alla preparazione fisica) anche perchè, per assurdo, più alta era la velocità in curva e maggiore era la tenuta di strada, minigonne e telaio permettendo.

Ormai "sgamato", Chapman cercò l'esasperazione dell'effetto suolo con la 80 che era un Tubo di Venturi "totale", dal musetto all'alettone, e aveva le minigonne lungo quasi tutto il perimetro della vettura. Tale perimetro era però sinuoso ed arrotondato e le minigonne non riuscivano a scorrere bene facendo passare aria e interrompendo, improvvisamente e pericolosamente, il flusso "magico".

La difficoltà della guida e la pericolosità delle wing cars (il posto di guida fu avanzato fino a porre la pedaliera oltre l'asse anteriore) che fecero più di un ferito (Prost, Surer, Jabouille e altri) e, forse, provocarono l'atroce morte di Depailler provocò la messa al bando delle minigonne scorrevoli e l'imposizione dell'altezza minima dal suolo di 6 cm dal 1981 ma i tecnici aggirarono il regolamento con le minigonne fisse ma flessibili e i correttori d'assetto. In pratica le fiancate avevano delle appendici leggermente ripegate verso l'interno che, in fase di verifica, restavano a 6 cm da terra. Una volta entrati in pista i piloti azionavano un comando che attivava dei martinetti idaulici che, agendo sulle sospensioni, abbassavano la vettura facendo toccare le bandelle e ricreando l'effetto suolo.

Dal 1983 entrò in vigore l'obbligo del fondo piatto e il problema fu eliminato.

Per quanto riguarda le F1 moderne, parte del carico (quello generato dal fondo) lo si ottiene ancora ricorrendo all'effetto suolo, solo che non essendoci più un sigillo lungo le fiancate, l'efficacia è inferiore.

Per recuperare carico si era giunti, all'epoca dei fondi piatti, ad abbassare quanto più possibile le monoposto, col fondo che toccava quasi a terra. Da qui l'instabilità aerodinamica di quelle auto, corretta con l'uso delle sospensioni elettroniche, e che probabilmente portò alla tragedia di Imola '94, quando, abolite le sospensioni elettroniche, la Williams si ritrovò con un mezzo instabile e difficile. Si pensa che l'incidente di Senna fu dovuto infatti alla riduzione di altezza da terra dovuta al raffreddamento delle gomme durante i giri dietro la SC, e al Tamburello il contatto del fondo con la pista azzerò il carico aerodinamico e fece partire l'auto per la tangente.

Fu pertanto introdotta subito dopo la norma che prevedeva uno scalino di 1 cm da applicare al fondo, utile proprio a evitare fenomeni come quello descritto prima.

[Daniele]

mi interesserebbe sapere come funzionavano le minigonne mobili che hanno vietato anni fa. teoricamente regolando la deportanza in tempo reale magari tarandola via GPS curva per curva si otterrebbero prestazioni eccezionali ben superiori alle attuali Formula 1

inoltre sbaglio o attualmente l'effetto suolo vero e proprio in F1 non c'è?

si, in pratica lo hai detto tu come funzionano

l'effeto suolo in f1 c'è ma è dato da appendici diaboliche come ad esempio gli estrattori e non dalle semplicissime minigonne

in f1 l'aereodinamica è troppo complessa... troppe turbolenze

[Dodicicilindri]

Sull'incidente di Senna e sull'effetto suolo:

http://it.youtube.com/watch?v=OhW91FW84hI&feature=related

(dal minuto 8 in poi)

http://it.youtube.com/watch?v=WtcK_TVeshg&feature=related

(meno interessante)

http://it.youtube.com/watch?v=oIcG0Kqio7g&feature=related

(guardare dall'inizio)

E' in spagnolo, ma si capisce.

[nissanGTR]

molto bene grazie! non avevo capito come funzionassero le mini

comunque per assurdo pensavo avessero anche alettoni a deportanza regolabile(per esempio in rettilineo senza carico e in frenata e curva più inclinati) come sulla veyron.

poi ho sentito che c'era una lotus con una ventola per estrarre l'aria dal sotto-vettura e creare il vuoto...ma anche questa fu sgamata e dovette toglierla!

mi sono informato... quest'auto finì con un 100% di vittorie e vinse con distacchi di mezzo minuto! fu vietata perchè considerata provvista di dispositivo mobile e anche perchè quello che trovava per terra la ventola lo lanciava in giro

Modificato 7 Ottobre 2008 da nissanGTR

[Dodicicilindri]

molto bene grazie! non avevo capito come funzionassero le mini

comunque per assurdo pensavo avessero anche alettoni a deportanza regolabile(per esempio in rettilineo senza carico e in frenata e curva più inclinati) come sulla veyron.

poi ho sentito che c'era una lotus con una ventola per estrarre l'aria dal sotto-vettura e creare il vuoto...ma anche questa fu sgamata e dovette toglierla!

Per un certo periodo ('67-'68 se non sbaglio) ci sono stati gli alettoni regolabili, ma alcuni gravissimi incidenti fecero sì che fossero vietati.

Per quanto riguarda la F1 con la ventola, non era una Lotus, ma una Brabham-Alfa, la BT-46B:

Brabham BT46 - Wikipedia, the free encyclopedia

Alla fine lo scopo del ventolone era simile a quello delle minigonne.

Modificato 7 Ottobre 2008 da Dodicicilindri

[nissanGTR]

Per un certo periodo ci sono stati gli alettoni regolabili, ma alcuni gravissimi incidenti fecero sì che fossero vietati.

Per quanto riguarda la F1 con la ventola, non era una Lotus, ma una Brabham-Alfa, la BT-46B:

Brabham BT46 - Wikipedia, the free encyclopedia

Alla fine lo scopo del ventolone era simile a quello delle minigonne.

con la differenza che non rischiava di staccarsi di colpo immagino... magari potevano anche lasciarlo per regolamento. in definitiva le F1 attuali senza restrizioni con la tecnologia moderna avrebbero un grosso margine di miglioramento, ma ogni volta che diventano troppo veloci quindi pericolose vengono depotenziate. comunque un tempo nonostante l'eff.suolo erano ben più lente in curva.

[Dodicicilindri]

Le F1 con regolamento libero potrebbero sfruttando solo tecnologie già esistenti andare 15-20 secondi al giro più forte, ma sarebbero troppo pericolose e forse troppo estreme per i piloti.

[nicogiraldi]

altro interessante esempio del genio di chapman nel settore è la sfortunata twin chassis lotus 88!!

In pratica aveva un telaio mobile !!

Un genio colin , anche se in questo caso i problemi furono molti.

[nicogiraldi]

. Si pensa che l'incidente di Senna fu dovuto infatti alla riduzione di altezza da terra dovuta al raffreddamento delle gomme durante i giri dietro la SC, e al Tamburello il contatto del fondo con la pista azzerò il carico aerodinamico e fece partire l'auto per la tangente.

Fu pertanto introdotta subito dopo la norma che prevedeva uno scalino di 1 cm da applicare al fondo, utile proprio a evitare fenomeni come quello descritto prima.

ma non aveva ceduto il piantone dello sterzo sulla williams di Ayrton?