Il mass damper: la magia tecnica che fece la fortuna di Alonso
17 Febbraio 2021Dall’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:
Applicazioni pratiche
Oggigiorno, l’uso del mass damper si concentra soprattutto in campo edile, poiché la sua presenza consente 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, il tuned mass damper era fruibile anche sulle vetture di Formula 1.
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 che venisse dichiarato illegale. Il funzionamento di tale dispositivo può essere spiegato attraverso 4 elemeti fondamentali:
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 risultava particolarmente utile per stabilizzare il muso della vettura in curva, mantenendo costante il flusso aerodinamico e rendendo la vettura più guidabile.
Rosso: ampiezza delle oscillazioni del mass damper
Verde: ampiezza delle oscillazioni della vettura con mass damper
La messa al bando
I vantaggi legati al mass damper furono tali da rendere le Renault R26 quasi imbattibili 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:
Art. 3.15 del regolamento tecnico
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.
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.
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 (anche senza mass damper) era tale che la scuderia francese replicò il successo della stagione precedente, laureandosi campione del mondo anche nel 2006.
