Dinamica del motociclo

Risorse umane qualificate e attrezzature di alto livello permettono a uno speciale gruppo di ricerca di mettere a punto innovazioni d’eccellenza nel settore motociclistico.
All’interno dell’Università degli Studi di Padova, e in particolare nel contesto della facoltà di Ingegneria Meccanica, sono attivi diversi laboratori di ricerca che operano in svariati settori industriali. Tra questi riveste particolare importanza il cosiddetto “Motorcycle Dynamics Research Group” (in breve: Dinamoto) struttura di ricerca che si occupa della “dinamica del motociclo”. Il prof. Vittore Cossalter, responsabile del laboratorio, spiega: «Il nostro gruppo nacque negli anni ’90, in concomitanza con il “boom” industriale di Aprilia, la cui sede principale si trova qui vicino, a Noale in provincia di Venezia, con l’obiettivo di mettere a punto attrezzature specifiche e soluzioni, sia meccaniche che a livello di software multibody, per studiare la dinamica della motocicletta». Più precisamente, l’attività del gruppo di ricerca mira a calcolare, al variare di diversi parametri (quali la massa, la velocità, la rigidezza del telaio, il tipo di propulsione, ecc.) caratteristiche quali la posizione del baricentro, il valore dei tensori d’inerzia, il comportamento degli pneumatici, ecc.
Quando il simulatore è davvero speciale
«Uno dei nostri progetti più ambiziosi – riprende Cossalter – ha riguardato lo studio e la messa a punto di un simulatore di guida estremamente realistico, destinato a testare “su un campo virtuale” il comportamento di una motocicletta, a partire dalla velocità sino all’usura degli pneumatici. Il simulatore può anche costituire uno strumento per l’addestramento base dei piloti, i quali possono iniziare a cimentarsi in manovre tipiche quali le accelerate, le frenate con o senza ABS, i cambi corsia, la guida con fondo stradale bagnato, ecc., come se fossero in pista ma senza rischiare reali cadute». Il simulatore, infatti, si blocca nel momento in cui la moto (virtualmente) perde aderenza ed esce di strada, dando l’idea al guidatore di subire una vera e propria caduta. Cossalter: «L’effetto è talmente reale che chi prova questo simulatore non di rado cerca di ripararsi nel momento in cui si rende conto che sta per cadere. Per un attimo, cioè, dimentica che in realtà non corre alcun rischio». Il simulatore è in definitiva un sistema meccanico capace di oscillare, comandato da un software speciale che integra “in tempo reale” le equazioni differenziali del “sistema moto” in cui sono inseriti centinaia di parametri: caratteristiche degli pneumatici, coefficiente di aderenza, velocità, accelerazione, peso e guida del pilota, ecc. Il simulatore permette anche di testare attrezzature e sistemi innovativi che possono aiutare il pilota nella guida in modo “virtuale”, prima di effettuare i test direttamente sulla motocicletta. «Da questo punto di vista – precisa Cossalter – stiamo mettendo a punto una serie di accorgimenti nell’ambito dei programmi di ricerca europei in collaborazione con decine di partner».
Una risorsa preziosa
Dinamoto è cresciuta nel corso degli anni e attualmente opera non solo con Aprilia, ma con molti marchi prestigiosi nel settore motociclistico, quali Ducati, Harley-Davidson, ecc., e con industrie che operano nella produzione dei relativi componenti (per esempio: Michelin e Dunlop per quel che riguarda gli pneumatici). Si tratta quindi di un centro di ricerca che può attirare e interessare diverse imprese, comprese quelle di piccole e medie dimensioni operanti nel settore in qualità di subfornitrici di dispositivi meccanici e loro sottocomponenti: telai, ammortizzatori, freni, ecc. Si tratta di una risorsa per le aziende che intendono “progredire” nel mondo della motocicletta, sfruttando competenze specifiche di alto livello, strumenti adeguati e magari anche il supporto di altre imprese per progetti di ricerca condivisi. Il gruppo “Motorcycle Dynamics”, inoltre, opera all’interno del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università degli Studi di Padova, nel quale sono utilizzate diverse e importanti strumentazioni, in particolare macchine per la prova a fatica dei telai, e banchi per misurare la rigidezza (e relative componenti torsionali e flessionali) dei telai stessi, eseguendo prove dinamiche con sollecitazioni tra 0 e 30 Hertz. Sono stati poi messi a punto sistemi per determinare la posizione del baricentro del motociclo, che è una misura importantissima, come spiega Cassalter: «La moto può essere considerata come un corpo rigido sottoposto a un sistema di forze variabili durante la corsa. Determinare l’esatta posizione del baricentro, significa conoscere il comportamento della moto al variare della condizioni di corsa, ed è per questo che abbiamo effettuato diverse consulenze per alcuni team del settore sportivo». Sono anche interessanti la macchina “vibrante”, che è stata ideata per individuare il “tensore d’inerzia” della moto, e l’attrezzatura per identificare le “caratteristiche” (inerziali, di smorzamento e di rigidezza) del pilota: caratteristiche che vengono trasferite alla motocicletta, al fine di identificare un modello plausibile del sistema “moto + pilota” e di ottimizzarne la stabilità.
Vittore Cossalter aggiunge: «Non solo. Disponiamo di una vera e propria officina, con macchine utensili per asportazione di truciolo e altre di varia natura, con le quali costruiamo e montiamo le attrezzature che servono alle nostre prove». Ciò dimostra che oggi un centro di ricerca può essere una vera e propria “industria al servizio delle industrie” impegnata a far crescere la competitività delle aziende che vi si rivolgono.
Quanti progetti!
Oltre al simultaore di guida, il “Motorcycle Dynamics Research Group” sta realizzando altri numerosi progetti e molti sono stati già messi a punto. Per esempio, ha studiato e costruito un innovativo veicolo elettrico a tre ruote, molto più stabile di uno scooter, con un’autonomia superiore ai 100 km. Cossalter: «Peccato che in Italia non ci sia ancora la giusta sensibilità, a mio parere, per incentivare questo tipo di trasporti, che invece sarebbero perfetti per migliorare la viabilità urbana». Di recente, inoltre, gli studenti della facoltà di Ingegneria hanno progettato e realizzato una nuova motocicletta da corsa attraverso la preliminare prototipazione virtuale e il calcolo dei modelli matematici di ogni singolo componente. Il comportamento “complessivo” e la stabilità della moto, denominata “Victoria”, sono stati poi ottimizzati attraverso uno speciale software multibody. «Nonostante fosse un lavoro “da studenti”, la risposta della moto è stata ottima, come tra l’altro hanno dimostrato i test eseguiti sulla pista di Monza dal pilota Federico Aliverti. Ciò dimostra che il nostro è un metodo buono e che, se le aziende ci credono, insieme possiamo raggiungere grandi risultati», conclude Vittore Cossalter.
Motocicletta, quale futuro?
L’incontro col “Motorcycle Dynamics Research Group” ha permesso di fare il punto sulla situazione dell’attuale fase economica, con particolare riferimento al mondo della motocicletta e allo stato di salute delle PMI che operano nel settore.
Secondo il prof. Cossalter, «il momento è davvero difficile, e non solo per la crisi economica generale, che sta colpendo tutti i settori industriali, ma anche perché il mondo del motociclismo è arrivato a un bivio». Quale? «Per anni lo sviluppo delle case motociclistiche ha rincorso l’aumento di potenza delle moto; oggi la potenza è talmente elevata che non è possibile andare oltre, perché altrimenti le moto sarebbero incontrollabili. Dunque, è venuta meno la spinta primaria della ricerca in questo campo, che è quella di “andare più veloci”, e questo ha rallentato la crescita di tutto il settore». Dunque, come vede il futuro? «Il trend attuale riguarda più che altro la diminuzione dei consumi e l’aumento della sicurezza. Se per esempio in città circolassero più motoveicoli, il traffico sarebbe ridotto drasticamente, ma per incentivare la mobilità urbana a due ruote occorrerebbero piste e strade preferenziali e una maggior “cultura stradale”. Nel futuro, quindi, dovranno essere maggiormente approfonditi questi aspetti, ma è anche vero che la motocicletta rimane e resterà principalmente il mezzo che permette di aprire le ali alla libertà e alla passione. Parola di motociclista DOC».
 

 

 

 

 

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