Capitolo 8
Conclusioni
È stato schematizzato il motoveicolo, visto come assieme di corpi rigidi opportunamente vincolati; è stato definito cinematicamente l’anteriore, per quanto concerne le quote ciclistiche che maggiormente sono utilizzate per caratterizzare la dinamica del motoveicolo (inclinazione dell’asse di sterzo, avancorse, avanzamento o offset, etc.).
Inoltre, sono state ricavate espressioni riguardanti la cinematica della moto; in particolare, il lavoro è stato concentrato nello studio dell’angolo di ster-zo effettivo, della differenza fra angolo di rollio del motoveicolo e angolo di rollio della ruota anteriore, dell’influenza della forma delle ruote sull’altezza del baricentro (sul piano mediano longitudinale) e sul punto di contatto a terra. Le relazioni sono state ricavate con diversi livelli di semplificazione e sono state messe a confronto, per capire la loro validità. Sono state ricavate le relazioni degli angoli di deriva e per quello anteriore è stato eseguito uno studio sul livello di complessità.
Dopo aver definito dal punto di vista cinematico il motoveicolo, si sono ricavate le velocità di traslazione e rotazione, utili per il calcolo dell’energia cinetica. Grazie all’utilizzo delle equazioni di Lagrange sono state ricavate le equazioni del moto di tre modelli di motoveicolo (Semplificato, Intermedio Complesso), tutti a 5 gradi di libertà, che differiscono per il grado di compli-cazione. Inoltre, stati elaborati due modelli di pneumatico, da associare ai tre di motoveicolo.
Grazie all’utilizzo di un pilota virtuale, in grado di gestire la coppia di sterzo e la forza di trazione, è stato possibile simulare alcune manovre (raffica
112 di vento laterale in rettilineo, cambio di corsia, curva ad U). Le simulazioni sono state implementate con il software Simulink°c
.
È stata scelta la curva ad U come manovra per confrontare i risultati ottenuti dai vari modelli; per ognuno di essi sono stati effettuati vari tipi di studio.
Con il modello Semplificato sono stati messi a confronto i due modelli di pneumatico ed è stata valutata l’importanza degli effetti giroscopici dovuti alla rotazione delle ruote.
Anche con il modello Intermedio sono stati messi a confronto i due modelli di pneumatico; inoltre, sono stati paragonati i risultati con quelli del modello Semplificato. È stato eseguito uno studio sugli effetti giroscopici dovuti alla presenza di organi rotanti nel propulsore.
Infine, è stato fatto un confronto fra i modelli Intermedio e Complesso, per mettere in luce l’importanza dell’accuratezza con la quale è ricostruita la cinematica anteriore. Da queste prove si sono tratte essenzialmente le seguenti conclusioni:
• Un modello di pneumatico di tipo lineare è adottabile solo quando gli angoli di rollio rimangono piccoli, in quanto trascura il fenomeno di saturazione, presente ed importante nella realtà.
• Gli effetti giroscopici, dovuti sia alla rotazione delle ruote che agli or-gani rotanti nel propulsore, danno contributi importanti per quanto concerne la coppia che il pilota deve applicare allo sterzo. Inoltre, gli effetti dovuti al motore dipendono dalla configurazione costruttiva (longitudinale, trasversale, verso di rotazione, etc.).
• Un modello di motoveicolo che non tiene conto della presenza di avan-corsa e avanzamento, non è attendibile, qualora si vogliano ottenere risultati validi sulla coppia applicata allo sterzo.
• Soprattutto per grandi angoli di rollio e di sterzo, una ricostruzione della cinematica anteriore complessa risulta preferibile.
In seguito sono stati introdotti indici per mettere in relazione le azioni compiu-te dal pilota con le conseguenze che esse hanno sulla dinamica del veicolo. Utilizzando queste quantità sono stati effettuati studi sulla risposta dei mode-lli di motoveicolo alla variazione di alcuni parametri di progetto (angolo di
113 inclinazione dell’asse di sterzo e avanzamento).
I risultati che si sono ottenuti essenzialmente da questo tipo di studi sono: • Angoli di inclinazione dell’asse di sterzo più piccoli (in valore assoluto)
favoriscono la maneggevolezza del motoveicolo.
• Valori dell’avanzamento maggiori favoriscono la maneggevolezza del motoveicolo.
Queste conclusioni sono risultate valide per i vari modelli; tuttavia, i valori degli indici di maneggevolezza sulla stessa manovra differiscono da modello a modello, confermando quanto affermato in precedenza.
I valori di coppia di sterzo sono stati confrontati con quelli ricavati du-rante prove effettuate con un motoveicolo opportunamente strumentato su una manovra simile a quella utilizzata nel presente lavoro. Gli andamenti sono risultati simili, tuttavia sono state riscontrate differenze imputabili alle seguenti considerazioni:
• La prova in pista è stata effettuata velocità non costante. • Il circuito ha un profilo altimentrico non piatto.
• Il pilota, muovendo il busto, necessita di una coppia di sterzo minore per effettuare la stessa manovra.
Alla luce delle considerazioni appena fatte, risulterebbe interessare sviluppare un modello nel quale la parte superiore del pilota sia separata dal mainframe e collegata ad esso per mezzo di una coppia rotolidale. Tuttavia, risulterebbe necessario anche elaborare un nuovo modello di pilota per riprodurre il com-portamento reale del busto.
Un’ulteriore sviluppo potrebbe riguardare l’introduzione delle sospen-sioni, scindendo l’avantreno ed il mainframe in due corpi ciascuno, colle-gati con vincoli opportuni, sui quali sarebbero applicate molle e smorzatori, con valori che potrebbero essere ricavati con prove sperimentali (potrebbero essere introdotte anche le caratteristiche di non linearità, tipiche delle sospen-sioni reali).
È stata messa in evidenza l’impossibilità di riprodurre manovre a velocità non costante, dovuta al modo di agire del controllore. Per ovviare a questa
114 situazione, sarebbe opportuno aggiungere al modello di pilota un control-lo in grado di applicare una coppia frenante sull’asse della ruota anteriore e, contemporaneamente, interrompere l’erogazione del motore. Tuttavia, sarebbe necessario inserire in ingresso al sistema l’andamento di velocità voluto (eventualmente ricavato con prove sperimentali).
