Silverstone Setup Meeting: come preparare l’assetto ideale

27 giugno 2013 14:23 Scritto da: Rodi Basso

Viaggio virtuale a Silverstone insieme all’Ingegner Rodi Basso. Scopriamo come settare al meglio una monoposto di F1 sul circuito inglese.

setup

Cari amici di BlogF1.it, siamo pronti per un altro avvincente weekend di gara che ci porta a Silverstone, il Tempio del Motorsport (secondo gli inglesi..).

mclaren-boxImmaginatevi parte del Team e prepariamoci alla gara. Come Ingegnere di Pista provo a guidarvi attraverso i passaggi i passaggi fondamentali per preparare una macchina ad un evento gara o Test. In più, nella mia attività di Motorsport Coach, accompagno giovani universitari, ingegneri di pista, piloti, meccanici e tutto l’ecosistema delle corse a migliorare la loro cultura della materia e, soprattutto, la loro performance umana ancora prima di quella operativa/tecnica.

Quindi definiamo:
– Il setup vettura che genera una specifica di montaggio che viene data ai meccanici
– l’obiettivo di performance che vogliamo migliorare: per qualche Team potrebbe essere il warm-up delle gomme o la stabilità in curve di alta velocità, la stabilità in frenata o ancora la guidabilità motore nelle zone grip-limited e cioè nelle curve lente e così via…
– Un piano d’azione efficace che nel settore specifico viene chiamato Running plan

Esistono diverse filosofie per definire il setup di una macchina da corsa. Mi limito a descrive le azioni scientificamente rilevanti ed il metodo che utilizzerei.

Partiamo da un punto fermo: non si può prescindere dalle simulazioni. Ogni Team ha un dipartimento di Dinamica del Veicolo (alcuni lo chiamano Performance Group) i cui tecnici generano un Software per simulare il comportamento della vettura nei diversi circuiti. Questi Software partono dal profilo del circuito per calcolare le principali grandezze dinamiche e per generare un profilo di velocità che è funzione dei parametri veicolo (aero, meccanica, gomme) che sono stati inseriti. Questi parametri sono in parte fissi tutto l’anno (passo, carreggiata, ecc) ed in parte variabili. I parametri variabili generano il “Setup sheet” che non è altro che la lista dei settaggi vettura che i meccanici monteranno.

Red Bull BoxL’output di questo valore è un profilo di velocità e rpm motore con conseguente calcolo di altre grandezze di interesse,  quali la variazione delle altezze anteriore e posteriore della macchina durante il giro.
Le prime scelte da fare sono il carico aerodinamico ideale, la lista dei rapporti (almeno quest’anno, dato che dal prossimo anno ci saranno nuove regole sul cambio) e la verifica della dinamica delle altezze vettura. Per il primo compito non si dimentica l’esperienza degli anni passati ed il trend dell’anno in corso. Ma una verifica va sempre fatta, soprattutto quest’anno, visto che si notano diverse filosofie di scelta di carico a seconda se si vuole privilegiare la prestazione in qualifica o in gara. A Silverstone il carico aerodinamico potrebbe essere come quello utilizzato a Barcellona. Da lì, si può tentare un scan di carico per valutare potenziali miglioramenti o dubbi da rivedere in pista.

Per quanto riguarda la lista rapporti, la prima marcia è imposta dalla prestazione della partenza che viene valutata in base alle statistiche dell’anno prima, oltre a quelle del week-end. Ovviamente si tiene anche conto del grip stimato in griglia e la pendenza dell’asfalto in quella zona. La settima marcia si decide considerando la top speed imposta dal carico più gli effetti Kers e DRS. Le restanti marce devono semplicemente garantire un salto giri quanto più basso possibile, per favorire una cambiata fluida in Up e soprattutto un delta coppia quanto più piccolo possibile in Down, in modo da compromettere il meno possibile la stabilità in frenata.

Per le altezze i driver principali sono: verifica della zona della mappa aerodinamica in cui lavora la vettura e l’altezza in fondo al rettilineo con il massimo carico di benzina. Quindi si fa un “tuning” delle rigidezze verticali in modo da evitare l’effetto del “bottoming” che in genere si misura con un sensore di temperatura, posizionato sotto lo skid (la parte più anteriore del fondo, praticamente sotto al pilota).

Il punto principale riguarda la dinamica delle altezze all’interno della mappa aerodinamica. La simulazione permette di capire come massimizzare il carico nelle zone grip-limited evitando potenziali zone di discontinuità nelle fasi cruciali della pista: bilancio high speed, inserimento, apex (centro curva, ossia il punto ad accelerazione longitudinale nulla).

Solo l’esperienza in pista ed una dettagliata analisi dei dati, confrontata con i commenti del pilota, possono dare una risposta sui reali effetti delle curve di coefficiente di carico e sulla loro correlazione fra pista e galleria del vento.

Questa prima parte copre il comportamento della macchina vista come un centro di massa, per utilizzare termini da Fisica 1. Rimane la dinamica intorno al centro di massa: il bilancio.
Un bilancio di una vettura da corsa ruota intorno a tre variabili principali: distribuzione pesi (WB), bilancio meccanico (RB) e bilancio aerodinamico (AB) che interagiscono con il bilancio meccanico e di grip delle gomme (ma questa parte del bilancio è un dato di fatto per l’Ingegneria di Pista). E’ possibile combinare questi bilanci con una formula del tipo:

Bilancio equivalente = A x WB + B x AB + C x RB

In cui A,B, e C sono coefficienti empirici che pesano gli effetti della variazione unitaria di ogni singolo bilancio. Tipicamente gli effetti sul veicolo sono nell’ordine di priorità come compaiono nella formula di sopra. In questo modo si ha un indice di riferimento da associare a quando il binomio pilota-macchina si comporta in maniera performante. Dopodiché, di pista in pista si varieranno i singoli parametri a seconda delle varie caratteristiche (cordoli, pista da sottosterzo, da sovra, pista con molta trazione ecc) mantenendo lo stesso valore di Bilancio equivalente. Questo, nella mia esperienza, ha rappresentato quantomeno un buon inizio di setup per iniziare un evento.

Il bilancio dei pesi si implementa con l’opportuna distribuzione della zavorra intorno alla vettura. Quest’anno il range è fissato tra 45.5-46.5%. Ai “miei tempi” si aveva un range più ampio anche se nell’anno era difficile muoversi al di là del 1% di variazione. Considerate che una variazione di 0.2-0.3 % nel weight balance (WB) è percepibile dal pilota. In teoria, si sposta sul posteriore (si riduce il valore) se l’anteriore ha meno potenza (sottosterzo). Sottolineo in teoria…

Il bilancio aerodinamico è visto come rapporto tra il carico aerodinamico frontale e il carico aero totale ad una data velocità (tipicamente 250 km/h) in cui non ci sia variazione di carico longitudinale o laterale. Si modifica con la scelta delle ali posteriore, l’angolo di attacco dell’ala anteriore ed il “rake” della vettura e cioè la differenza tra altezza posteriore ed anteriore ad alta velocità. Silverstone è un circuito con curvoni molto veloci:

silverstone

Il bilancio aerodinamico si decide dal comportamento vettura in inserimento ed in alta velocità (curva 1, 9, le Becketts, curva 15 e l’uscita dall’ultima curva). In una monoposto di F1, 3 mm aggiuntivi di rake corrispondono più o meno ad un grado d’ala. Ma perché privilegiare l’ala al rake o viceversa? Il rake ti da’ carico (ovviamente anche un po’ di drag) e permette di non far lavorare l’ala anteriore in zone rischiose ad alti angoli di incidenza. Infatti, queste zone aerodinamiche rischiano di rovinare il flusso d’aria che passa sotto lo scivolo con conseguente riduzione del carico aerodinamico posteriore.

Il bilancio meccanico come rapporto della rigidezza sull’anteriore su quella totale intorno ai 150 km/h, viene implementata dalla combinazione degli elementi verticali simmetrici e quelli di anti-rollio. Questi lavorano solo in presenza di trasferimento di carico laterale (quindi inserimento e per velocità superiori ai 120-130 km/h in genere). La scelta dipende dalle caratteristiche delle gomme e del circuito (cordoli o irregolarità del terreno).

Effetti secondari, ma ugualmente influenti, vengono dal bilancio di frenata (pressione anteriore diviso pressione totale dei freni) e geometria sospensioni (camber, convergenza).
Dal punto di vista pratico, considerando le caratteristiche del circuito, la top speed e le gomme selezionate, a Silverstone partirei con un setup identico a quello utilizzato a Barcellona. Le differenze che verranno fuori dal punto di vista di setup saranno legate alle condizioni atmosferiche (soprattutto alla temperatura asfalto) e le conseguenze che queste avranno nei confronti del comportamento della gomma.

Per darvi un’idea, possibili ordini di grandezza potrebbero essere:
Weight balance: 46%
Aero balance: 42%
Roll balance: 68%
Brake balance 52% e variabile durante la frenata a seconda di dove si sposta il bilancio vettura nell’apex.

Come l’anno scorso, la Ferrari e la Redbull andranno forte. Attendiamo le reazioni di Mercedes e Lotus ed in generale gli aggiornamenti tecnici che i Team porteranno in pista.

Nel prossimo articolo, parleremo degli obiettivi e del piano d’azione efficace nel Motorsport. Attendo i vostri interessanti feedback o le richieste di approfondimento….e God save the Motorsport!

15 Commenti

  • Sono questi gli articolo che vorrei sempre leggere, visto che troppo spesso gli spunti della F1 sono sempre dati da polemiche regolamentari e beghe politiche… :)

    Vorrei fare una domanda: nel caso di vetture come le GT3 in cui l’aerodinamica conta sì, ma immagino in maniera molto meno determinante che in F1, la “procedura” descritta, rimane la stessa (variando ovviamente i “pesi”, i coefficienti empirici della formula del Bilancio equivalente) o il tipo di approccio è completamente diverso ?

    :)

    • Grazie per il tuo commento. Dal punto di vista ingegneristico, la formula vale sempre. Ovviamente è applicabile a qualsiasi veicolo con gli opportuni coefficienti. Ti aggiungo un ulteriore step che insegno ai miei coachee: questa formula è da visualizzare in ogni fase del giro….
      I coefficienti li trovi attraverso test appropriati. Buon lavoro e sono a disposizione per accompagnarti nel raggiungimento di questo obiettivo.

  • La bellezza delgli sports motoristici, al netto degli imbrogli, dei troppi soldi e delle partigianerie: l’alchimia che si innesca tra l’esattezza matematica ed il talento del pilota.
    Il confine con l’arte – sottilissimo…
    Merci, ing.!

  • Rosso dentro

    Grazie ing.Basso, Grazie BlogF1!

  • EddieErvine91

    come variano le pressione delle gomme al variare delle temperatura dell’asfalto ?

  • @Rior: è sicuramente qualcosa da provare. Fatto sta che ai test non si sono visti dei gran miglioramenti. Quindi i Team temono molto quelle condizioni nell’andare a Silverstone..ma sarà uguale per tutti.

  • Che gran pezzo di articolo!! Una cosa che non ho colto, al variare della temperatura cosa bisognerebbe cambiare a livello di set-up?

    • nei test di barcellona a febbraio con tanto freddo le gomme soffrivano di tantissimo graining soprattutto front….di qui ci sono diverse filosofie per affrontare il problema: credo la migliore sia di irrigidire l’anteriore per “ripulire” la gomma il prima possibile (in genere anti-roll bar più rigida)…parole di un mio ex capo “leggermente” preparato…

      • Gli anni passati si vedeva anche che spesso si riduceva l’angolo di camber per ridurre l’usura delle gomme… Questo tipo di settaggio viene preso anche in considerazione in caso di variazioni di temperatura?

      • Grazie Ing.!! Sempre puntuale!

  • il mio feedback?
    ho letto e riletto 4 volte di fila l’articolo… troppo bello, grazie ing. Basso!

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