Post rig virtuale: utile strumento o semplice esercizio?

ReVenge

Il post rig è uno strumento di analisi sperimentale, usato in maniera estensiva dalle case auto e dai reparti corse ufficiali ormai da diversi anni.
Ma come è fatto?

Senza entrare troppo nei dettagli, un post rig (termine inglese ormai universalmente adottato anche nelle altre lingue per semplicità), consiste in un sistema di quattro o più attuatori elettroidraulici, alimentati da una centralina, a sua volta controllata da un computer.
 

Post rig

Il numero degli attuatori varia generalmente da quattro a sette, a seconda che si vogliano simulare solo i movimenti assoluti e relativi della scocca e delle ruote o anche gli effetti aerodinamici.

La vettura viene posizionata con le ruote in corrispondenza degli attuatori che imporranno alle ruote stesse sollecitazioni di tipo standard, sollecitazioni che descrivono un particolare tipo di fondo stradale o sollecitazioni registrate su un tracciato specifico, riproducendo i movimenti principali delle ruote.

Le potenzialità di uno strumento del genere sono notevoli poiché consente di provare infinite combinazioni di parametri vettura con lo scopo di definire la configurazione ottimale a seconda degli obiettivi attesi.

Ad esempio per una vettura stradale uno degli obiettivi sarà il compromesso tra la maneggevolezza ed il comfort di marcia, nel caso di una vettura da competizione uno dei punti chiave sarà la configurazione delle sospensioni che genererà il miglior bilanciamento aerodinamico.

Ovviamente si tratta di sistemi di prova il cui costo può variare da centinaia di migliaia di euro fino a qualche milione di euro a seconda della complessità del sistema e, di conseguenza, alla portata solo di organizzazioni con doti economiche notevoli quali costruttori auto, costruttori di componenti o centri prova.

Eseguire le prove sulla vettura reale, provare diverse configurazioni su geometria delle sospensioni, tipologia e regolazione degli ammortizzatori, distribuzione dei pesi, ecc., significa disporre dei particolari fisici, con ulteriore dispendio economico legato alla costruzione di diversi prototipi.

Proprio per ovviare a ciò, negli ultimi vent'anni, le tecniche di simulazione numerica hanno ricevuto un impulso notevole ed è stato sviluppato un gran numero di modelli dedicati all'analisi del comportamento dinamico del veicolo.

Sia in ambito vetture di serie che motorsport, programmi per la simulazione del tempo sul giro o dei comportamenti transitori delle vetture sono ormai strumenti di uso abbastanza comune.

Ma quale può essere il valore aggiunto di un post rig virtuale?
In realtà potrebbero essere molteplici.

Pensiamo alla preparazione di una campagna di test su post rig reale: definire una matrice di configurazioni non è semplice, a volte è necessario esplorare gli estremi prima di individuare la zona di ottimo.

La simulazione sul post rig virtuale aiuterebbe a ridurre il numero di configurazioni, eliminando quelle inutili con notevole risparmio di tempo e costi.

In fase di definizione di una vettura completamente nuova, la possibilità di simularne ed ottimizzarne il comportamento prima di costruire qualsiasi prototipo è un aspetto fondamentale nell'ambito della gestione tecnico economica dell'intero progetto.

Lo sviluppo di un post rig virtuale non è una novità, essendo stato trattato come argomento nell'ambito di programmi di ricerca ed essendo disponibile come routine in alcuni programmi di simulazione veicolo esistenti, ma tutti con quache limite di utilizzo.

Qualche anno fa, fummo impegnati nella definizione di un post rig virtuale che, nei limiti del livello di sviluppo del momento, usato per simulare una vettura dell'allora campionato WTCC, aveva fornito indicazioni molto interessanti per la messa a punto degli ammortizzatori.

Con il calcolo delle grandezze fondamentali, alcune delle quali sono illustrate di seguito a titolo di esempio:
 

Calcolo delle grandezze fondamentali

e simulando un modello fisico dell'ammortizzatore su un banco prova ammortizzatori, anch'esso virtuale, era possibile definire le curve caratteristiche degli ammortizzatori che fornivano il miglior compromesso prestazionale.
 

Banco prova ammortizzatori

Detto così sembrerebbe uno strumento perfetto e già disponibile soprattutto per quelle strutture, quali team privati o costruttori di prototipi e piccole serie, che non dispongono di risorse economiche tali da noleggiare un post rig reale.

Purtroppo non è così perché ai vantaggi di costo, alla possibilità di eseguire simulazioni, anche notte tempo solo con l'utilizzo di un computer e di provare infinite configurazioni prima di costruire i prototipi fisici dei componenti, si affiancano altri aspetti quali la messa a punto del modello, la cui affidabilità sarà tanto maggiore quanto più grande sarà il numero delle simulazioni eseguite su tipologie di vetture e componenti diversi, nonchè la disponibilità di dati degli pneumatici per la definizione del modello più appropriato degli stessi, dei dati caratteristici della vettura, che non sempre sono disponibili o richiedono dispendio di risorse economiche e temporali ingenti per essere generati.

Potrà quindi il post rig virtuale diventare uno strumento utile alla portata di tutti?

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