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 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. XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

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

Land Speed Record with Kart Analisi Scelta della traiettoria del Record INSERIRE INFORMAZIONI SU COME è STATA PRESA LA DECISIONE DI QUESTO TRACCIATO E DIRLE Libera accelerazione Spazio di arresto Percorso di valutazione Percorrenza a velocità costante Zona di spinta XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

Land Speed Record with Kart Test di set-up: Definizione dell’assetto 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. Analisi Regolamenti: Modalità di svolgimento; Omologhe Kart. Sopralluogo presso la location: Scelta della pista; Definizione della traiettoria. RollBar: Progettazione strutturale; Realizzazione. Carena: Progettazione aerodinamica; Propulsore: Ottimizzazione curve di coppie e potenza; Test di “Coast Down” Determinazione dei parametri caratteristici del Kart; Analisi di sensibilità; Previsione parametri obbiettivo; Stima spazi di accelerazione. Sperimentazione Sviluppo Verifica XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

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

Land Speed Record with Kart Sperimentazione Valutazione sperimentale delle resistenze passive tramite test di “Coast Down” 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 Nell’ordine: centralina PI “Delta Clubman”, cruscotto PI “X-Kart”, sensore velocità sistemato sulla ruota anteriore, sensore RPM e sensore temperatura dell’acqua Strumentazione di telemetria XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

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

Il RollBar Rules Sviluppo Allegato J RollBar per vetture Art. 253.8.4 da competizione Allegato J Art. 253.8.4 RollBar per FSAE 2008 FSAE Rules Art. 3.3.4 Rules RollBar per kart per disabili Regolamento Nazionale Karting R.N.K. 10 Art. 2.2 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

….rollbar per il Record di Velocità. ….rollbar per disabili. Il RollBar: “design” Sviluppo Il punto di arrivo…. Il punto di partenza…. ….rollbar per il Record di Velocità. ….rollbar per disabili. 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 all’allegato J Z Y X -1 -25° 5° Δθy Δθx Direzione Carico (N) XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

Il RollBar: progettazione strutturale Sviluppo Analisi FEM della struttura sottoposta ai carichi imposti dai regolamenti. Materiale di riferimento: Acciaio 4130 Limite di snervamento 460 MPa Modello Max Stress Peso Sicurezza Tubi 32mm 322 MPa 13.4 Kg 30 % Tubi 30mm 376 MPa 12.5 Kg 18.3 % Tubi 28mm 445 MPa 11.8 Kg 3.3 % Diametro tubi: 28 mm Max Stress: 445 MPa Peso: 11,8 Kg Diametro tubi: 30 mm Max Stress: 376 MPa Peso: 12,5 Kg Diametro tubi: 32 mm Max Stress: 322 MPa Peso: 13,4 Kg XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

Il RollBar: l’assemblaggio Sviluppo Accoppiamento con la carena Accoppiamento con il telaio PER LA TESI INSERIRE PARTE DI REALIZZAZIONE CARENA PRIMA DI PASSARE A PARLARE DEL PROPULSORE XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

Il design della carena aerodinamica 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; Fx Cg Cp P Fz Mx XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

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

Analisi CFD Pulizia e semplificazione CAD; Mesh di superficie (ANSA 12.0.3); Mesh di volume (TGRID 3.6.8); Soluzione (Fluent 6.3.26) XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

I parametri di soluzione Software: Fluent 6.3.26 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=101325 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 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

Risultati La configurazione a fondo piatto genera un ottimo valore di Cx, ma ci sono problemi di instabilità (momento di beccheggio) Si decide quindi di adottare la soluzione con coda rialzata di 6°, che presenta migliori caratteristiche di stabilità FD CD FL CL CP [N] x [m] y [m] z [m] Piatto 500 0.183 832 0.069 4.63 5.99 Venturi 3° 561 0.211 637 0.053 4.24 6.01 Venturi 6° 600 0.224 802 0.066 4.05 6 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

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

Conclusioni E’stato presentato l’iter 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 l’ottimizzazione del propulsore e la campagna di test in pista. 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 XXXVII Convegno Nazionale AIAS Roma, 10-13/09/2008

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