Modifiche tecniche : top e flop della stagione 2013

Volevo, attraverso questo post, proporre ai lettori alcune novità tecniche che abbiamo visto in questa stagione. Alcune di queste si sono dimostrate molto preformanti altre meno.
Attraverso un piccolo sondaggio che troverete sulla spalla destra del blog, potrete votare le migliori soluzioni tecniche e le peggiori decretando così la soluzione TOP e quella FLOP della stagione 2013.
TOP

T-Tray Red Bull
La Red Bull utilizzava una sorta di “boomerang” montato fra lo skid-block e il T-Tray. Questo particolare stratagemma permetteva alla RB9 di poter alzare di qualche mm lo splitter mentre la vettura era in movimento e permetteva di utilizzare un assetto picchiato molto più esasperato rispetto alle altre vetture.
Il primo pezzo, quello che comprende lo splitter deve essere di almeno 1000 mm. Adrian Newey, grazie a questo sistema, riesciva a farlo ruotare di qualche mm verso l’alto nella parte anteriore grazie al boomerang in materiali compositi che agisce proprio come una molla ma con poco carico
Questo particolare in carbonio circa a metà è tenuta da un interessante sistema di fissaggio che consente una flessione determinata prima di inchiodarsi. IMMAGINE
Quindi riassumendo il tutto possiamo enunciare che il T-Tray della Red Bull si va a deformare verso l'alto a valori di carico superiori ai 200 kg. E' per questo che in tutti i test effettuati dalla FIA non era stata trovata nessuna irregolarità.
Questo permetteva alla Red Bull di poter d abbassare tutta la parte anteriore dell'auto sollevando il T-Tray per evitare un consumo eccessivo del pattino. Per cui non solo l'ala anteriore sarebbe più vicina a terra, ma anche tutta la parte anteriore della macchina con un netto incremento di carico aerodinamico della vettura.
Traction Control  "legale" Red Bull
A partire dal Gp di Singapore, sulla Red Bull RB9 è stato instalto una sorta di controllo di trazione ritenuto legale dalla Federazione.
La Red Bull aveva iniziato a lavorare a questo sistema durante l'estate ma è stato introdotto in vettura soltanto a settembre. Il sistema essendo legale non è completamente automatizzato ma deve essere “attivato” da pilota. Il sistema sfrutta sia il ritardo di accensione sia certe funzioni della cambiata.L'uso dell’acceleratore “inganna” l’elettronica del motore, che reagisce tagliando la potenza a quella che avverte come una differenza eccessiva fra l’apertura della farfalla e la coppia erogata in quel momento. In questo sistema ricopre un ruolo fondamentale anche il sistema di frizione ma sempre rimanendo nella legalità.
Scarichi a rampa (Red Bull, Lotus e Sauber)
Questo tipo di soluzione, si è dimostrato molto più performante rispetto alla soluzione a bulbo che è stata utilizzata da Mercedes, Ferrari e McLaren.
La soluzione adottata dalla Red Bull e Lotus fin dall'inizio della stagione e poi ripresa a metà stagione anche dalla Sauber si è dimostrata più semplice da mettere a punto e molto più redditizio in termini di carico generato, in quanto i gas di scarico hanno sempre un appoggio che li conduce verso la zona compresa tra la ruota posteriore e la zona esterna del diffusore. Questo permette di avere una maggiore stabilità della vettura nelle varie fasi di velocità, poiché l’effetto Coanda limita lo spostamento in senso trasversale degli stessi nonostante l’interferenza dei flussi aerodinamici provenienti dalla parte anteriore della vettura e dalla parte superiore delle pance.
Passo lungo Lotus
Durante il Gp di Monza, la Lotus ha introdotto sulle proprie vetture un allungamento dell'interasse. Questo allungamento è stato ottenuto inclinando in avanti i bracci delle sospensioni anteriori di circa 5-6 cm. In conseguenza a questa modifica è stata anche avanzato in avanti il muso della vettura.
Il passo e di conseguenza il baricentro sono elementi fondamentali per qualsiasi vettura in quanto influenzano il comportamento dinamico della vettura (trasferimenti di carico, beccheggio, rollio).
Come sappiamo, le vetture di Formula 1 hanno un baricentro piuttosto basso con centri di rollio e beccheggio situati al di sotto del baricentro stesso. Le vetture dotate di un muso più basso avranno di conseguenza un baricentro più basso mentre il baricentro sarà più alto per le vetture dotate di muso alto (scusate l'uso ripetuto di basso e alto ma altrimenti non riuscivo ad esprimere il concetto).
Nelle vetture dotate di un muso piuttosto alto (per esempio Ferrari) dovuto al rialzo della scocca all'anteriore si tende ad allungare l'interasse della monoposto per ovviare all'innalzamento del baricentro. Quindi in casa Lotus vorrebbero migliorare la distribuzione dei pesi della propria vettura per sfruttare al meglio le nuove gomme della Pirelli in modo da alleviare il processo di degradazione termica degli pneumatici.
Ricordiamo che il Regolamento Tecnico impone le seguenti norme: peso minimo è pari a 642 Kg (640 Kg nel 2012) e viene calcolato a secco, ossia senza carburante a bordo. Ne consegue una minima variazione della distribuzione dei pesi imposta dalla FIA: non meno di 292 Kg all'anteriore (291 Kg nel 2012), non meno di 343 Kg al posteriore (342 Kg nel 2012).
Riassumendo possiamo dire che i principali benefici della Lotus E21 a passo lungo sono stati i seguenti:
- allungando il passo, inclinando verso l'avantreno la sospensione anteriore, si va a modificare la distribuzione dei pesi spostandola verso il retrotreno. Modifica che potrebbe comportare un beneficio soprattutto in trazione;
- miglioramento dell'andamento dei flussi all'avantreno della vettura con un incremento generale di carico aerodinamico complessivo. Tale modifica migliora il comportamento della vettura sulle curve veloci
Polysil
Per migliorare lo scambio termico tra cerchione e pneumatico viene utilizzato sul cerchione una sorta di vetro liquido con pigmento nero opacizzante che viene utilizzato per migliorare la conducibilità termica.
L'unico produttore mondiale di questo innovativo prodotto è la Nanopront è il prodotto si chiama Polysil. Si tratta di un rivestimento a base di silicio atomico con caratteristiche rivoluzionarie che permette la protezione del substrato ricondizionando la struttura superficiale.

foto mentre viene spruzzato il vetro liquido sul cerchione

Con uno strato di pochi micron ad elevata durezza superficiale (9H) ,le superfici presentano anche
una elevata resistenza all'abrasione.Questa "vetro liquido" pesa il 95% di una normale pittura e ha una resistenza alla temperatura di 1100°C. Attualmente le verniciature di una ruota di Formula 1 pesano dai 65 ai 85 grammi. Grazie a questo prodotto la verniciatura pesa solamente 5 grammi e oltre a migliorare la conducibilità termica ha dato un miglioramento di 3 punti al CFD in quanto vengono generate meno turbolenze
Nelle gare in cui la pista non era molto calda per aumentare lo scambio termico tra cerchione e pneumatico veniva rivestito con il Polysil anche la parte interna del cerchio. Questo nuovo trattamento è finalizzato ad incrementare la temperatura nella faccia interna del cerchio. attraverso un aumento del gloss, aumenta la rifrazione del calore, diminuendo la dissipazione dello stesso, mentre non impedisce che il calore scaturito dalle frenate passi all'interno. Questo prodotto, in questa stagione è stato utilizzato da Mercedes, Red Bull, Ferrari e McLaren ma sicuramente nell prossima stgione verrà usato anche da molti altri team. S-Duct Red Bull e SauberQuesta particolare feritoia, permette il passaggio di un determinato flusso d'aria fra la parte inferiore e quella superiore del muso ed impedisce l'accumulazione di uno strato limite sopra di esso. Lo slot inferiore (vedi foto) allevia l'alta pressione presente sotto il muso della vettura e l'accumulo dello strato limite nella parte inferiore del naso.

Osservando attentamente la foto in alto, si nota che la feritoia a è posizionata nella parte inferiore del telaio visto che sotto il muso è stato vietato farlo a partire dalla stagione 2009 (la Ferrari usava questo sistema sulla vettura 2008).
Il regolamento tecnico all'art. 3.7.3, stabilisce che si possono realizzare fori nella parte anteriore se servono a raffreddare l'abitacolo e non devono avere scopi aerodinamici.
I tecnici di entrambe le monoposto, hanno deciso di utilizzare un muso dotato di un leggero scalino, nonostante alcuni problemi che può avere il flusso d'aria in quella zona.Questo sistema, utilizzato sia dalla Sauber che dalla Red Bull viene chiamato dagli esperti S-Duct in quanto, sul muso della vettura, è stato introdotto un condotto d'aria avente la forma di "esse rovesciata".
Se osservate le foto dei musi di Red Bull e Sauber potrete notare che esiste una similitudine: non hanno coperto lo scalino sul muso con il vanity panel che il regolamento tecnico permette di usare.
Il muso con lo scalino, pur essendo meno esasperato rispetto a quello della scorsa stagione, causa, alcuni, problemi di scorrimento del flusso d'aria sopra il muso. Per risolvere questo problema, gli aerodinamici, hanno pensato al sistema S-Duct.
Attraverso le simulazioni al CFD si capisce che, sia in Red Bul, che in Sauber, hanno usato questo sistema per limitare il distacco della vena fluida dopo il gradino nella parte superiore del muso ed in questo modo si impedisce l'accumulazione di uno strato limite "spesso" (ingrossato) sotto il muso.
Come già scritto in alto, lo slot inferiore allevia l'alta pressione presente sotto il muso della vettura e l'accumulo dello strato limite nella parte inferiore del naso.

Foto 1

Sospensione rotante Lotus
La monoposto che insieme alla Red Bull ha sfruttato nel migliore dei modi gli pneumatici Pirelli è stata la Lotus E21. Questa vettura si è dimostrata molto veloce fin dall'inizio della stagione in quanto aveva un ottimo carico ed ed un ottimo bilanciamento dovuto, soprattutto, alla sospensione posteriore rotante. Il sistema sospensivo, sviluppato nella scorsa stagione e migliorato durante questi mesi, è di tipo pull rod con il puntone ancorato in basso sull'ammortizzatore.
Questo componente è di tipo rotante con barra di torsione collegata tramite una biella orizzontale. Questo tipo di soluzione permette di compattare gli ingombri spostando, inoltre, i pesi verso il basso, abbassando in questo modo il baricentro globale della monoposto.
La scatola del cambio è predisposta per il collegamento dell'ammortizzatore che , quando viene sollecitato dal puntone, attiva la rotazione verso l'esterno assorbendo le asperità del tracciato.
L'ammortizzatore al suo interno è composto da una serie di lamelle equidistanti tra di loro e fissate allo stelo. L'azione frenante, all'interno dell'ammortizzatore, è garantita dall'attrito progressivo delle lamelle con il fluido ad alta densità presente all'interno.

Scatola del cambio Mercedes
E' stata una delle poche novità tecniche che abbiamo visto sulle monoposto di Formula 1 nella stagione 2013 anche se non si tratta di una vera e propria novità in quanto un sistema analogo era già stato usato dalla Ferrari nel 2004.
In fa se di progettazione della W04 hanno realizzato un sistema per poter variare velocemente la geometria delle sospensioni posteriori in modo da adattare nel migliore dei modi la vettura alle gomme. Viene utilizzata nella zona della scatola del cambio una seconda pelle di carbonio che oltre ad irrigidire ulteriormente  la fusione in titanio crea una vera e propria seconda struttura in cui va a collegarsi il sistema sospensivo.
FLOP
Sospensione pull rod di Ferrari e McLaren
Gli ingegneri McLaren e Ferrari hanno puntato molto sulla sospensione pull rod in modo da sfruttare la massima altezza permessa dal regolamento nella zona anteriore. Il sistema sospensivo è stato identificato sia dalla Ferrari che dalla McLaren come il principale problema della monoposto soprattutto quando la Pirelli ha deciso il cambio di carcassa degli pneumatici.
La scelta su questo sistema sospensivo era stata fatta per la Ferrari nella stagione 2012 e la McLaren in questa stagione esclusivamente per fini aerodinamici ma i benefici dati da questo sistema sospensivo sono stati praticamente nulli. Anzi, hanno creato parecchi problemi soprattutto nel trasferimento di carico tra anteriore e posteriore e anche "nell'elasticità" delle regolazioni.
Mozzi soffiati
Alcuni team hanno cercato di realizzare un sistema di soffiaggio dell'aria calda che proviene dai dischi dei freni e che viene espulsa nella parte centrale del mozzo introdotto. In basso potete osservare il sistema utilizzato sulla Williams FW35
Questo sistema era già stato introdotto lo scorso anno sulla Red Bull RB8 ma era stato bocciato dalla Federazione in quanto i fori applicati al mozzo per espellere l'aria ruotavano insieme alle ruote e quindi erano considerati dispositivi aerodinamici mobili.
Il sistema Williams, considerato legale dalla Federazione, per espellere l'aria utilizza un apposito collegamento (tubo) ancorato al portamozzo e quindi non è stato considerato come corpo in movimento. Questo sistema cerca di ricreare lo stesso effetto dei copri cerchi che la Federazione ha proibito nella stagione 2009. I team che hanno utilizzato questo particolare sistema hanno accusato parecchi problemi durante i pit stop a causa della filettatura del dado molto corta.
Feritoia sotto il muso Ferrari
La Ferrari F138 durante i test e nelle prime gare della stagione ha utilizzato sulla propria monoposto una particolarissima feritoia sotto il muso (vedi foto in basso).
Questa feritoia è stata creata in quanto nella zona sotto il muso si crea un forte blocco dei flussi che viene evitato grazie a questa soluzione. Grazie a questa soluzione veniva pulito lo strato limite nella zona inferiore del telaio. In un intervista a fine stagione, l'ex D.T Pat Fry ha ammesso che ad inizio stagione questa particolare soluzione tecnica ha dato buoni riscontri ma poi l'hanno abbandonata in quanto con lo sviluppo della vettura non dava più nessun tipo di vantaggio aerodinamico. 
Sistema di scarico Williams
La Williams è la scuderia che durante la stagione non ha capito come far funzionare gli scarichi sfruttando l'effetto Coanda.
Al termine della stagione, gli ingegneri di Grove hanno abbandonato   il sistema di scarico a bulbo che sfruttando l'effetto Coanda indirizzava i gas caldi in uscita dagli scarichi tra la ruota posteriore e la zona esterna del diffusore in modo da generare la minigonna termica e quindi aumentare il carico nella zona del retrotreno. I tecnici della Williams non hanno mai nascosto, durante questa stagione, di non riuscire a sfruttare in pieno gli scarichi e perciò hanno deciso di ritornare alla soluzione classica, utilizzata nella scorsa stagione, che va a soffiare i gas caldi nella zona centrale del profilo inferiore dell'ala posteriore.
Gli ingeneri della Williams hanno "lottato" con il sistema di scarico fin dai test invernali in quanto avevano progettato la propria monoposto per utilizzare una carrozzeria posteriore dotata di "rampe" come sulla Red Bull sfruttando anche i tunnel nella parte bassa per portare un determinato flusso d'aria nella zona centrale del diffusore.

Questa soluzione si è dimostrata disastrosa ed è stata rimossa dopo due giorni di test e si è pensato di usare un sistema di scarico simile a quello della Mclaren 2012. Anche con i "bulbi" la Williams ha avuto parecchi problemi nonostante i dati ricavati in galleria del vento fossero stati ottimi. Ricordiamo che l'effetto Coanda è molto difficile da simulare in galleria del vento così come è difficile simulare il "pompaggio" del motore in quanto l'aria deve essere riscaldata.

Considerando che le gallerie del vento sono dei sistemi chiusi, se viene riscaldato un determinato flusso d'aria si alza di parecchi gradi la temperatura globale presente in galleria con il rischio di sballare tutti i risultati.