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Www.torvergata-karting.it XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Progettazione di una carena aerodinamica e di un roll bar di sicurezza per.

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1 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Progettazione di una carena aerodinamica e di un roll bar di sicurezza per un go kart da land speed record Gruppo di Ricerca Tor Vergata Karting Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università di Roma Tor Vergata

2 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Land Speed Record Competizione atta a determinare la massima velocità raggiunta da un veicolo terrestre Esistono specifici regolamenti che definiscono: -Le classi di appartenenza dei veicoli che vi partecipano; -I vincoli e le misure di sicurezza da rispettare; -Le modalità di svolgimento.

3 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Aeroporto militare di Pratica di Mare (Roma) Land Speed Record Location: Bonneville Salt Lake Flats (Utah, USA)

4 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Land Speed Record with Kart Analisi Scelta della traiettoria del Record Zona di spinta Libera accelerazione Percorrenza a velocità costante Percorso di valutazione Spazio di arresto

5 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Test di set-up: Definizione dellassetto ottimale del kart; Definizione della posizione pilota; Valutazione comportamento carena e sistemi di fissaggio. Test di ottimizzazione: Valutazione accoppiamento propulsore - veicolo; Determinazione del miglior rapporto di trasmissione; Simulazione del record. RollBar: Progettazione strutturale; Realizzazione. Carena: Progettazione aerodinamica; Realizzazione. Propulsore: Ottimizzazione curve di coppie e potenza; Land Speed Record with Kart Analisi Sperimentazione Sviluppo Verifica Regolamenti: Modalità di svolgimento; Omologhe Kart. Sopralluogo presso la location: Scelta della pista; Definizione della traiettoria. Test di Coast Down Determinazione dei parametri caratteristici del Kart; Analisi di sensibilità; Previsione parametri obbiettivo; Stima spazi di accelerazione.

6 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Land Speed Record with Kart Analisi Rules Regolamenti Nazionali ed Internazionali Omologhe Kart Statuto FIA per il riconoscimento dei Record Appendice D (svolgimento) Appendice B (classificazione veicolo) Statuto FIK per le norme dei campionati Naz.-Internaz. Fiches tecniche: -Propulsore -Telaio -Pneumatici -Imp. Freni

7 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Land Speed Record with Kart Sperimentazione Go kart: CRG 100 Road Rebel Motore: Maxter 100 2T Circuito: ISAM Anagni Pilota: Gianmaria Gabbiani Strumentazione: PI Delta Clubman Kart Kit Supporto tecnico: Racing Team CIK, PI Research Valutazione sperimentale delle resistenze passive tramite test di Coast Down Strumentazione di telemetria Nellordine: centralina PI Delta Clubman, cruscotto PI X-Kart, sensore velocità sistemato sulla ruota anteriore, sensore RPM e sensore temperatura dellacqua

8 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Il design del roll bar di sicurezza

9 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Il RollBar Sviluppo Rules RollBar per kart per disabili Regolamento Nazionale Karting R.N.K. 10 Art. 2.2 RollBar per vetture da competizione Allegato J Art RollBar per FSAE 2008 FSAE Rules Art

10 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Il RollBar: design Sviluppo Il punto di partenza…. ….rollbar per disabili. Il punto di arrivo…. ….rollbar per il Record di Velocità.

11 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 La modellazione FEM Modello ad elementi BEAM; Giunzioni modellate con materiale rigido Vincoli: traslazioni bloccate alle interfacce; Condizioni di carico conformi allallegato J Z Y X ° 5°00 Δθ y Δθ x ZYX Direzione Carico (N)

12 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Diametro tubi: 30 mm Max Stress: 376 MPa Peso: 12,5 Kg Il RollBar: progettazione strutturale Sviluppo ModelloMax StressPesoSicurezza Tubi 32mm322 MPa13.4 Kg30 % Tubi 30mm376 MPa12.5 Kg18.3 % Tubi 28mm445 MPa11.8 Kg3.3 % Analisi FEM della struttura sottoposta ai carichi imposti dai regolamenti. Diametro tubi: 32 mm Max Stress: 322 MPa Peso: 13,4 Kg Materiale di riferimento: Acciaio 4130 Limite di snervamento 460 MPa Diametro tubi: 28 mm Max Stress: 445 MPa Peso: 11,8 Kg

13 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Il RollBar: lassemblaggio Sviluppo Accoppiamento con il telaio Accoppiamento con la carena

14 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Il design della carena aerodinamica

15 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Obiettivi e vincoli di progetto Minimizzazione area frontale; Raffredamento motore; Aderenza ruote- strada; Stabilità; Peso; Integrazione del roll cage di sicurezza; FxFx CgCg CpCp P FzFz MxMx

16 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Levoluzione della carena Step 1: geometria e ingombri; Step 2: minimizzazione area frontale; Step 3:integrazione del roll bar; Step 4: variazione di forma;

17 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Analisi CFD Pulizia e semplificazione CAD; Mesh di superficie (ANSA ); Mesh di volume (TGRID 3.6.8); Soluzione (Fluent )

18 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 I parametri di soluzione Software: Fluent Solver: 3D, pressure based, steady Viscous Model: K-, Realizable, non equilibrium wall functions Materials: Aria, ρ=1.225 Kg/m3 ν=1.7894e-5kg/ms Boundary condition: In: velocity inlet (65m/s) Out: pressure outlet (p= Pascal) Turbulence specification method: Intensity (I=0.1%) and length scale ( =0.05m) Strada: moving wall, translational (65 m/s) Ruota: moving wall, rotational (502 rad/s) Solution Controls: Default Parametri: Turbulence Intensity e numero totali di iterazioni

19 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Si decide quindi di adottare la soluzione con coda rialzata di 6°, che presenta migliori caratteristiche di stabilità Risultati La configurazione a fondo piatto genera un ottimo valore di Cx, ma ci sono problemi di instabilità (momento di beccheggio) FDFD CDCD FLFL CLCL CPCP [N] x [m]y [m]z [m] Piatto Venturi 3° Venturi 6°

20 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 La carena: realizzazione Sviluppo Realizzazione stampo Rifinitura: taglio eccessi di materiale e lucidatura Separazione dallo stampo Applicazione strati di tessuto e resina Misura e taglio forme di tessuto Applicazione distaccante

21 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Conclusioni Estato presentato liter di progettazione di roll bar e carena per un go kart da land speed record; Il lavoro di progettazione è stato poi seguito dalla realizzazione fisica dei componenti; Prossimi sviluppi interesseranno lottimizzazione del propulsore e la campagna di test in pista.

22 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Il team LSR Go Kart Marco E. Biancolini Fabio Renzi Marco Urbinati Gianluca Manieri Gianmaria Gabbiani

23 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Gli sponsor…

24 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008 Progettazione di una carena aerodinamica e di un roll bar di sicurezza per un go kart da land speed record Gruppo di Ricerca Tor Vergata Karting Dipartimento di Ingegneria Meccanica Università di Roma Tor Vergata


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