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arquibancadas, casco anti forza g laterale
   
 
attenzione: il casco qui raffigurato è il casco ufficiale della sauber-alfaromeo formula 1 del 2018 e non rappresenta il nostro progetto: è stato inserito semplicemente per illustrare e presentare il progetto stesso
   
tipologia idea formula 1
azienda  
anno 2015
descrizione
sistema per diminuire o annullare lo sforzo muscolare in un soggetto sottoposto a una variazione della forza g (in particolare nelle curve)
autori giulia bucella, ottorino piccinato
 

ottorino piccinato, da sempre appassionato di formula 1 e di sport motoristici in genere (è fondatore anche del +40 team overforty, nostro brand sportivo) ha notato che alcuni circuiti hanno delle curve che sottopongono i piloti ad enormi sforzi per resistere alla forza g laterale a causa della grande aderenza al suolo dovuta alla particolare configurazione aerodinamica di queste particolarissime vetture

in pratica le vetture percorrono certe curve con tale velocità e aderenza all'asfalto che il pilota deve compiere notevoli sforzi fisici per tenere la testa in posizione verticale o comunque centrata rispetto al busto, opponendosi all'enorme forza g (in questo caso centrifuga, quindi verso l'esterno) che si viene a creare, anche con l'aumento di peso del casco indossato

a volte si superano anche i 5g: significa che i muscoli del collo devono opporsi all'aumento di peso di 5 volte verso l'esterno di collo, testa e casco

ciò comporta un notevole affaticamento, soprattutto se la curva è lunga e il circuito è breve e quindi, nell'arco dei 300 km circa di un gran premio, il pilota vi passa decine e decine di volte

per esempio c'è una curva verso sinistra nel circuito di interlagos (san paolo, brasile) che è lunga molti secondi (un'eternità in formula 1) e che quindi in passato ha costretto i piloti ad installare delle cinghie e delle molle nell'abitacolo per aiutare i muscoli a contrastare la forza g laterale

questa curva si chiama "arquibancadas" ed è questo il motivo per il quale abbiamo così denominato la nostra idea

ma il problema non risiede soltanto nello sforzo fisico prolungato ma anche nel disturbo alla concentrazione dei piloti; infatti giro dopo giro aumenta lo stress a causa della competizione stessa, della lotta con gli avversari, del controllo della vettura, della valutazione della tenuta delle gomme, ecc...

se si aggiunge anche lo sforzo fisico e la preoccupazione di opporsi alla forza g laterale ecco che vi è un inevitabile calo della concentrazione

il nostro progetto, che è molto più di un'idea teorica, risolve tale problema

e lo fa attraverso meccanismi già in commercio, senza cioè che si debba produrre nulla di costoso o impossibile da realizzare

in pratica un piccolo sacchetto si gonfia all'esterno del collo quando un semplice sensore di forza g rileva un aumento eccessivo di spinta laterale

il sistema si sgonfia immediatamente quando invece la vettura torna in rettilineo per non tenere il pilota troppo bloccato e impedirne il naturale movimento, seppur minimo, all'interno dell'abitacolo

è semplice e di facile realizzazione e, per chi desidera addentrarsi in questioni più tecniche, di seguito ne diamo una spiegazione nei particolari

   
   
   
  in evidenza in giallo la curva arquibancadas che ha originato l'idea e ha dato il nome al progetto  
   
   
  il sistema funziona grazie alla presenza di uno o più elementi gonfiabili che rispondono alla variazione di forza g o a altri stimoli esterni: è pensato per far sì che lo sforzo muscolare in un soggetto che subisce una variazione di forza g venga ridotto

per quanto riguarda lo stato dell'arte un principio che si può avvicinare a quello che stiamo presentando è il sistema pneumatico di apertura e chiusura delle valvole nei motori ad alte prestazioni

un altro sistema affine è quello degli airbag usati in campo motociclistico e con funzionamento elettronico

questi dispositivi infatti utilizzano degli accelerometri che, collegati a un sistema di aria compressa, gonfiano gli air bag in caso di necessità

il nostro sistema si compone principalmente di cinque parti:

(a) sensore per il rilevamento della forza g (forza di gravità)

(b) sistema di trasmissione dati

(c) pompa per la compressione e la decompressione dell'aria

(d) elemento/i gonfiabile/i

(e) valvola (opzionale)

il sistema può essere utilizzato secondo due modalità:

- se l'elemento/i gonfiabile/i è tenuto in pressione, nel funzionamento il sensore a rileva le variazioni di forza g

i dati vengono trasmessi alla pompa mediante l'apposito sistema di trasmissione dati (b)

la pompa (c) ha il compito di sgonfiare l'elemento/i gonfiabile/i (d)

- se invece l'elemento/i gonfiabile/i non è tenuto in pressione, il sensore (a) rileva le variazioni di forza g

i dati vengono trasmessi alla pompa mediante l'apposito sistema di trasmissione dati (b)

la pompa (c) ha il compito di gonfiare l'elemento/i gonfiabile/i (d)

quando il sensore (a), poi, rileva una diminuzione di forza g, questo segnale viene inviato al il sistema di trasmissione dati che, connesso anche alla valvola (e), fa sì che questa sgonfi l'elemento/i

il sistema può essere attivato anche in assenza di variazione della forza g

il sistema, gonfiando l'apposito elemento gonfiabile (d), sostiene ad esempio il casco o la testa del pilota finché necessario

quando il sensore rileva una diminuzione della forza g, la valvola (e) ha il compito di sgonfiare totalmente o parzialmente l'elemento gonfiabile (d).

in modo analogo il sistema potrebbe supportare altre parti del corpo e/o essere utilizzato in altri ambiti (kart, rally, aeronautica, sci e altro)

i disegni successivi presentano il funzionamento del sistema