Il mass damper: la magia tecnica che fece la fortuna di Alonso

Il mass damper: la magia tecnica che fece la fortuna di Alonso

17 Febbraio 2021 0 Di Ivan Mancini
Tempo di lettura: 4 Minuti

Dall’edilizia alla Formula 1: alla scoperta del mass damper, il dispositivo – ora illegale – che rese le Renault quasi invincibili

 

Un po’ di fisica

Il mass damper, conosciuto anche come tuned mass damper (smorzatore a massa risonante) è un dispositivo in grado di assorbire una porzione di energia presente in un sistema vibrante, in maniera tale da attutire le oscillazioni e mantenere in equilibrio la restante parte del sistema. Questo avviene grazie all’inerzia di una massa sospesa che, muovendosi in senso opposto al sistema in cui è inserita, ne ammortizza le oscillazioni (effetto damping). Il dispositivo può essere schematizzato nel seguente modo:

Diagramma delle forze di un mass damper
Nel momento in cui il sistema (M) subisce una sollecitazione, il mass damper (m) si oppone all’oscillazione smorzandone gli effetti

 

Applicazioni pratiche

L’uso dei mass damper si concentra in campo edile, poiché consentono la costruzione di grattacieli resistenti alle sollecitazioni dei terremoti o del vento. Un altro settore che beneficia di questo dispositivo sono le linee dell’alta tensione, ma anche le navi da crociera e le pale eoliche. In passato, però, prima che la FIA lo vietasse, i mass damper erano sdoganati anche sulle vetture di Formula 1.

Funzionamento di un mass damper edile
Funzionamento di un mass damper edile

Il sistema fu introdotto per la prima volta sulla Renault R25 di Alonso e Fisichella in occasione del Gran Premio d’Italia 2005; successivamente altri costruttori provarono a replicarlo, prima di essere dichiarato illegale. Il funzionamento di tale dispositivo può essere spiegato attraverso 4 elemeti fondamentali:

Schema esemplificativo del mass damper

La massa in questione è un piccolo disco (1), dal peso di 9-15 kg, compresa tra due molle (2 e 3) di costante elastica differente, appositamente tarate. Il sistema è inserito in un involucro chiuso (4) collegato direttamente al telaio della vettura, ed è sormontato da un piccolo cilindro (5) che misura l’altezza dal suolo.

La massa, muovendosi verticalmente grazie al sistema di molle, genera un’oscillazione verticale in grado di interferire con le vibrazioni prodotte dalla ruota al passaggio su un’aspertà, ad esempio un dosso oppure un cordolo. Il sistema, dunque, risultava particolarmente utile per stabilizzare il muso della vettura in curva, mantenendo costante il flusso aerodinamico e rendendo la vettura più guidabile.

Andamento delle ampiezze di oscillazione con e senza mass damper nel tempo
Blu: ampiezza delle oscillazioni della vettura senza mass damper
Rosso: ampiezza delle oscillazioni del mass damper
Verde: ampiezza delle oscillazioni della vettura con mass damper

La messa al bando

I vantaggi furono tali da rendere la R26 quasi imbattibile fino al Gran Premio di Germania 2006, quando la FIA dichiarò illegale lo smorzatore. Il mass damper, infatti, era a tutti gli effetti un dispositivo mobile che influenzava l’aerodinamica della vettura, cosa vietata dal regolamento.

Ad eccezione della carrozzeria modificabile dal pilota […] ogni particolare specifico della vettura che possa influenzare le sue prestazioni aerodinamiche:
a) Deve soddisfare le regole relative alla carrozzeria.
b) Deve essere rigidamente legato alla parte interamente sospesa della vettura.
c) Deve rimanere immobile in relazione alla parte sospesa della vettura.

Art. 3.15 del regolamento tecnico

Gli ingegneri Renault provarono a dimostrare la legalità del sistema attraverso un dossier di 60 pagine, all’interno del quale dichiararono che lo smorzatore era parte integrante delle sospensioni; la FIA, tuttavia, respinse la tesi difensiva e bannò definitivamente il dispositivo.

Design del mass damper a cura di Giorgio Piola

La decisione fu vista di buon grado da parte dei rivali – Ferrari e McLaren in primis – che, pur avendo sviluppato una tecnologia simile, non furono in grado di trarne vantaggio; tuttavia, il distacco dalla Renault era tale che la scuderia francese replicò il successo della stagione precedente, laureandosi campione del mondo.

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