TÉCNICA Opciones

[avalanche]

Muy interesante esa foto Marzal...

Crash-man tiene razón y según las condiciones en las que vayas a Montmeló no sé hasta que punto vale la pena. Si puedes, yo creo que siempre vale la pena ir y algo se aprende.

Por cierto Marzal, el libro "Race Car Vehicle Dynamics" de Milliken & Milliken al que haces referencia en el primer mensaje. ¿Hasta que punto lo recomiendas? Resulta bastante caro 130 euros y aunque nunca he visto un libro de estas características tan extenso (890 páginas).

Gracias.

[Marzal]

Avalanche, no es un libro más sobre el tema, es El libro sobre la dinámica del automóvil.

Os cuento un poquillo sobre el tema (si ya lo he hecho en algún mensaje anterior disculpadme)

Su escritor es un tal Milliken (el otro Milliken que aparece como autor es su hijo) y es un tipo que tiene 91 años, que construyo su propio avión en los años '20, estudió ingeniería aeronáutica en el MIT y trabajo durante la guerra en el diseño de los B17 y B29. Pero ademas, era un apasionado de los coches de competición, lo que le llevo a investigar sobre dinámica del automóvil. Su investigación llego a oidos de la GM, que le apoyo financieramente en varios proyectos. Desde 1976 tiene su propia consultoria. Debido a la falta de libros sobre el tema, decidió escribir un libro que reuniera sus conocimientos.

Y como muestra, un botón (o mejor tres):

- Hace poco, le llamaron desde Ferrari preguntandole sobre un tema, a lo que él contesto, pueden leerlo en mi libro. Al oir eso, el tipo de Ferrari dijo: "lo se, tenemos diez ejemplares en la oficina"

- Se sigue como libro de texto en varias universidades como parte de masters sobre ingeniería de competición automovilística.

- Estoy leyendo "F1 technology" (que esta muy bien, por otra parte). Cada vez que el autor considera que el tema es complejo, remite al lector a "Race Car Vehicle Dymamics" (todo un cumplido teniendo en cuenta quien es el autor)

Eso si, es un ladrillo enorme, aunque se entiende bien. Con esto quiero decir, que como primer libro sobre el tema puede ser demasiado "denso". He de reconocer que no me lo he leido entero, pero siempre que tengo alguna duda, le hecho un vistazo y la resuelvo.

Tiene capítulos sobre el comportamiento del neumático (fundamental), sobre dinámica (estacionaria y transitoria...con un montón de fórmulas), mucho de suspensiones y transferencia de pesos y un par de temas sobre aerodinámica.

En definitiva, es el mejor libro que hay sobre la "teoria" de un automóvil de competición (y esto no lo digo yo, es lo que he leido)

La pega? pues que cuesta una pasta... y yo lo compre cuando el dolar estaba a 200 pelas!
De todas formas, ese precio me parece excesivo, en Amazon lo tienes por 100 dolares.

[Marzal]

...echo un vistazo...

Estoy yo bueno...si es que no son horas!

...ese peaso botón de edición please!

[veinticuatro]

A las buenas.
Dispongo de una duda para las mentes caritativas que además de poder, quieran ayudarme.

Pués resulta que la última moda en mi oya son los cigüeñales.
Tiempo ha pasado ya desde que trinqué en la biblioteca púdica un libro sobre motores que además de culpar del bajo rendimiento a toda la parafernalia termodinámica, se metía también con la geometría (que es lo que me quema).
He vuelto a por el libro y no lo encuentro.

El caso es que el lío está en que el cigüeñal no es más que una palanca que transforma el movimiento alternativo del pistón en movimiento circular.
La posición idónea de cualquier palanca es cuando la fuerza está situada en ángulo recto respecto a ella. Hasta aquí todo va chévere o como se diga.
La fuerza que produce el orgasmo del motor es siempre vertical, porque el pistón siempre está vertical.
Sin embargo cuando se produce la mayor fuerza el cigüeñal está en el pms, por lo que la palanca que hace es nula.
Aunque después la palanca va aumentando hasta hacerse máxima a 90º para volver a decrecer, la fuerza de la explosión decrece rápidamente según una curva adiabática.
Esto debe provocar una caida en el par motor final.
Además recuerdo que una vez se habló aquí de un motor que movía la culata para que el cigüeñal estuviera a unos 70º cuando se produce la combustión, para evitar este problema.

Me gustaría saber en cuanto se cifra la caida del rendimiento y si habeis oído algo de algún otro sistema que lo solucione.
Porque parece que este problema no existiera al mirar cualquier libro de motores.
Por la cuenta de la vieja me sale que se pierde la mitad del par disponible aproximadamente.

Saludos desde mi imaginación.

[Marzal]

Echad un vistazo a este artículo, es muy interesante. Explica como funciona el "Handford Device" que una extensión que se coloca a los alerones traseros en la CART para reducir la carga aerodinámica, y lo que es más importante, facilitar los adelantamientos.

http://www.cart.com/Tech/Handford.asp

[P. Alvarez]

Aprovecho este peazo de topic para consultaros una cosa, a ver si a alguien se le ocurre alguna idea. Estoy trabajando actualmente en un proyecto, un sistema de adquisicion de datos y telemetria generico, y me he encontrado con un obstaculo bastante grande, y es la captura de la posicion del vehiculo.

Deseo poder realizar un estudio de la trazada cuando se trate de circuitos, como podemos realizar en los juegos de ordenador, pero esto plantea muchos problemas. Un GPS no se puede utilizar, ya que su precision no es suficiente ni de lejos.. por lo que habia pensado en utilizar los acelerometros del vehiculo (los necesito igualmente para las cargas y el circulo de traccion) para utilizarlos como sistema de posicionamiento inercial, y guiarme por esto. Pero evidentemente esta solucion va a ir acumulando errores vuelta a vuelta, y necesitaria ajustar de nuevo los acelerometros, algo solo posible como mucho cuando el monoplaza pase por el pit-wall y ocntando con que la competicion permita la telemetria bi-direccional.

¿Conoceis de algun otro sistema de posicionamiento, absoluto o relativo, que pueda utilizar con este fin? Muchas gracias a todos

[Marzal]

Suena muy interesante P.Alvarez!

Por lo que se, el sistema GPS tiene poca resolución (metros) como para ser útil en un circuito. Sin embargo, creo que leí que se estaba investigando su uso combinado con alguna técnica que mejoraba mucho la resolución (no recuerdo como funcionaba exactamente, pero era algo instalado en tierra...algún sistema de repetidores-comparadores)

Lo que se ha utilizado en circuito es la medición de velocidad/aceleración acompañada de una señal de inicio/final de vuelta. Supongo que el tema consistirá un receptor de radio en el coche que mida el efecto doppler de una señal estática (o al reves)
Triangularizar el circuito completamente mediante varios emisores de radio podría ser otra solución (y evitar el GPS) pero claro, sería más complicado dependiendo de la orografía del circuito.

Tengo entre manos un artículo de la revista "Racecar Engineering" que trata sobre un producto (Microsat de Datron Technology) que combina ambas técnicas; mide el desfase debido al efecto doppler en las señales del satélite. Se ve un grafico que mide la posición a la milésima de grado (habría que calcularlo en metros...)

Y ahora me toca preguntar a mi (si se puede)
Es para algun proyecto de la universidad o esta relacionado con alguna competición real? (que emoción)

[veinticuatro]

En verdad que suena interesante tu propuesta P.Alvarez, aunque mis gustos van más por la mecánica. Sin embargo ahí va lo que se me ocurre.
Estoy de acuerdo contigo en usar los acelerómetros. Aunque desconozco si están basados en la velocidad de las ruedas o en algún sensor que mida la fuerzas inerciales.
Primero se podría trazar un mapa del circuito dando una vuelta lenta por la trazada ideal. Después en las mediciones para el posicionamiento que quieras hacer puedes tomar los vértices de las curvas como referencia según los cambios de sentido de la fuerza centrífuga.
El problema estaría en que al sistema no se le haga la picha un lío en los volantazos de los adelantamientos o en las pasadas de frenada. Supongo que algo parecido sea lo que se emplea en la actualidad.
Y puestos a pedir, pues un sistema que de cámara de video que distinga la carretera del resto. Otra vuelta lenta de posicionamiento, y a comparar imágenes.


Saludos desde mi imaginación.

[Marzal]

Los acelerómetros miden la aceleración en una o varias direcciones (perpendiculares entre si).
A partir de la secuencia de valores obtenidas se pueden integrar la velocidad y la posición (relativa a la posición inicial)

Los vértices de las curvas no me parecen una referencia fiable; el vértice no lo marca la curva, sino el piloto, y por lo tanto puede ser diferente en cada vuelta. Otro modo de marcar un reset a cada vuelta, si dispones de un acelerometro que mida la aceleración vertical, sería tirar un cable que atraviese la pista. El acelerómetro lo registraría como una señal impulso reconocible. Si haces que ese impulso sea de amplitud (o de pendiente) mayor que cualquier otro en el circuito podrías hacer que el sistema vuelva a cero a cada paso por meta. Así el error no se acumularía de una vuelta a otra. Es un poco cutre, pero es sencillo (por lo menos asi contado!)

Claro que esto solo vale si tienes el circuito a tu disposición...!

[nrg]

Los sistemas de adquisición de datos que yo uso generan el trazado del circuito/tramo a través del sensor (sensores) de velocidad y el acelerómetro lateral. Con esto ya se puede conseguir el trazado del circuito (bueno, del circuito que dibuja el piloto). El paso por meta se marca con un emisor-receptor IR.

Pero así sale un churro. Así que el software de la adquisición dispone de un filtro para eliminar ruido de la señal de esos (y todos los demás) sensores. Con esto ya se suelen obtener trazados significativamente parecidos al real, y válidos para establecer comparaciones vuelta a vuelta (tanto en gráficas variable-tiempo, como variable-distancia).

Por si las moscas, tambien lleva un corrector 'manual'. Te das un paseo por el circuito, lo mides, y lo corriges. Esto me parece una chapuza, pero lo tiene.

Un saludo.

[Marzal]

Gracias por iluminarnos NRG!

Tengo una duda mas, a partir de las curvas aceleración-tiempo se podria obtener una curva aceleración-frecuencia mediante una FFT. Podría caracterizarse en frecuencia el input de cada circuito al coche (asi el tiempo que tarda en dar la vuelta nos da igual). Supongo que para la aceleración vertical esto es práctica común pero, y para la lateral?

Con la aceleración vertical tenemos una herramienta para preparar los resortes y los amortiguadores, y con la lateral una forma de calibrar las barras antivuelco para cada circuito.

[nrg]

Buenas,

por lo general el software de todos los sistemas de adquisición de datos incluyen una herramienta FFT para hacer un análisis del espectro de cada señal que recoge.

Yo la encuentro útil para hacer un análisis de la señal de cada una de las suspensiones (tanto para afinar un reglaje, aunque esto es preferible hacerlo en banco, como para encontrar disfunciones en alguna de ellas). Ahora, la FFT que trae el software que yo uso es pésima, por lo que me he currado yo una en LabView, bastante más maja.

Nunca se me había ocurrido utilizar esta herramienta con la aceleración lateral. Y así botepronto tampoco se me ocurre como utilizarla, asi que ahora te toca a ti explicarte

Un saludo.

[Marzal]

Me encanta saber que he acertado por una vez!

Me explico:
Medienta la medida de la aceleración vertical de cada rueda afinas el reglaje de la suspensión de cada rueda (modificas la salida conociendo la entrada del sistema abierto)

Mediante la medida de la aceleración lateral en cada eje podrías estudiar la respuesta del sistema (abierto tambien) frente a la fuerza lateral. Programando un sistema de tres grados de libertad (movimiento lateral, giro alrededor de Z y balanceo) puedes hallar la respuesta estacionaria y transitoria, conociendo los siguientes datos:
- masa y localización del centro de masas
- deriva de los neumáticos (este es dificil!)
- rigidez de las barras antivuelco
- aceleraciones y velocidades (que es lo que conoces)

De aqui conoces todo y puedes por lo tanto calcular las barras antivuelco ideales dependiendo del input de cada circuito. Un paso mas alla sería el de realizar un sistema de cuatro grados de libertad, variar el reparto de masas con la velocidad según la carga aerodinámica va variando o variar las características de los neumáticos con la carga (y muchas otras cosas más)

Asi explicado suena muy facil pero tiene pinta de ser un curro bastante grande. En la escuela de ingenieros donde estudio se desarrolló un programita que realiza esto y puedes asi tratar el vehículo como una función de transferencia dentro de tu sistema.

He leido hace poco sobre como tratan este tema en la F1 y tienen unos pedazo programas que recogen todas las variables imaginables para calcular el tiempo estimado de vuelta, y como afecta el cambio de cada parametro en éste.

Lo único que se me ocurre para categorias inferiores sería hacerse con un programa de análisis de mecanismos tipo ADAMS. Hace poco vi como funcionaba y la verdad es que era muy chulo!

[uri]

Bonito tema el de las simulaciones.

Yo tuve la suerte de poder realizar mi PFC simulando la suspensión de un vehículo, sin tener en cuenta la transmisión (que no nos olvidemos, es otra parte que se debe simular). Si haces ciertas suposiciones no es excesivamente complicado, pero lleva bastante trabajo.

Yo trabajé tanto con Matlab como con ADAMS, y para poder simular sin muchas complicaciones la suspensión, es mucho más fácil, rápido e intuitivo usar el ADAMS.

El principal problema para alguien que no disponga de medios es simular los neumáticos. Hay programas, pero cuestan dinero, y no creo que sean muy baratos (http://www.delft-tyre.com

Tengo por aquí un proyecto sobre simulación de un Formula Student, y validación del modelo usando adquisición de datos. Es solo el texto, pero es bastante interesante y explica todos los modelos usados. Te lo haría llegar si no fuera porque solo lo tengo en papel .

[ADRI�N]

¿En que?

¿Que es eso?

Bueno, sigo atento a la clase de Chino Mandarin que me estais dando. Es un autentico placer.

Besitos.

[Marzal]

Vaya, y yo dandomelas de entedido!

URI, eso que cuentas me interesa mucho, la hora de mi PFC se acerca (debería estar ya con ello) y una de las posibilidades que tengo es echarme al monte y currarmelo a mi bola. Una de las ideas que se me ocurrió tenía bastante que ver con lo que tu hiciste; sería una mezcla de diseño mecánico con diseño de sistemas.

A bote pronto se me ocurrió algo asi como validar el diseño de un vehículo respecto a la capacidad humana para controlarlo (es decir, de cerrar el lazo de control) y si habría otra disposición de los controles del vehículo que permitiera llevar a cabo esta tarea mas eficientemente.

Valeeee, lo reconozco, la idea no es del todo mia, pero la lanzo al aire un columnista de Racecar Engineeging, y me pareció interesante. La pregunta que se hacía era: si para correr dirigimos nuestro cuerpo mediante los pies, ¿por que en un coche lo controlamos con las manos? ¿y por que confiamos a nuestros pies tareas que requieren mucha precisión y sensibilidad como acelerar y frenar?
Por supuesto, lo que sería la monda es que pudiera validarse el concepto en un kart o algo parecido.

Me parece que sería un proyecto bonito, pero claro, a estas alturas meterse en un "jardín" asi...

Creo que tengo demasiados pajaros en la cabeza!

[Marzal]

ADRIAN

ADAMS es un programa de análisis de mecanismos (en realidad es EL programa) y es utilizado por un montón de empresas (entre ellas las de automoción y entre ellas las de competición) para analizar el funcionamiento de mecanismos complejos (por ejemplo las suspensiones de un coche)

El proceso sería este (con el permiso de URI)
-Dibujas las geometrias de las diferentes piezas
-Defines las relaciones entre ellas (los pares cinemáticos) Por ejemplo, los brazos de la suspensión estan unidos al cubo de la rueda mediante rodamientos esféricos
-Impones sobre los componentes las condiciones conocemos o hemos medido (desplazamientos, fuerzas...)

Obtendríamos asi, los desplazamientos, velocidades y aceleraciones de cualquier componente, asi como fuerzas de inercia, reacciones en los pares... (voy bien URI?)

Eso si, a bote pronto, todos los componentes se consideran sólidos rígidos aunque creo que se pueden definir modos y frecuencias de vibración; útil por ejemplo, para la estructura de un coche, que no es infinítamente rígida.

No se si se entiende algo en todo este rollo...

[nrg]

A mi los simuladores también me gustan, pero ya me gustaron más de lo que me gustan ahora. La verdad es que la relación entre trabajo que cuesta hacerlo a resultados que obtienes es poco favorable, sobre todo cuando trabajas con modelos muy sencillos de la dinámica del vehículo (ya no pretendo ni tomar en cuenta el piloto).

En este sentido tengo (por aqui, en algún sitio) la comunicación en un congreso internacional de noseque universidad italiana que han creado un modelo de simulación con más de 500 parámetros (hablo de memoria) para una tal Scuderia Ferrari. Es tan cojonudo que es capaz de optimizar las trazadas en función de las variaciones de la dinámica del vehículo al variar los reglajes (ya me parece un proceso iterativo bastante complejo). Y presumína de que eran capaces de ser 'más rápidos' que los pilotos. Pero acaban reconociendo que no hay manera, al final el piloto acaba inventándose algo y consigue ser más rápido inventandose 'cosas' que el modelo no entiende.

Las que si son interesantes son las simulaciones de suspensiones como las que dice Uri. Yo las hago más o menos igual, modelo los elementos en SW, y estudio su cinemática y dinámica en VN4D, que incluye una herramienta decente (no me atrevo a decir buena) de elementos finítos con lo que los sólidos ya no son infinitamente rígidos . La idea es exactamente como la describes tu Marzal.

También totalmente de acuerdo con Uri, al respecto de que lo más dificil es modelar el neumático. Puede resultar 'sencillo' modelarlo para un movimiento puramente vertical, pero es un coñazo sólo intentarlo para un modelo de dinámica lateral y/o longitudinal. Pagarlo tampoco suele salir rentable.

Un saludo.

[Marzal]

Traducción de "F1 Technology", capítulo Simulation and Design Tools:

"Modelizar la respuesta del coche frente a entradas (de un sistema) es en cierta medida algo sin sentido, si una gran parte del sistema de control (el piloto) se omite. Como los circuitos de hoy en dia tienen solo de 10 a 15 curvas, los pilotos los aprenden en pocas vueltas y rapidamente pilotan en lazo abierto. Las entradas de control incluyen adelantos para compensar desfases en la respuesta, y la magnitud de la entrada se ajusta segun la estabilidad y el amortiguamiento del sistema. Solo cuando las condiciones cambian o esta buscando el límite, el piloto conduce en lazo cerrado. El efecto de un piloto experimentado en la respuesta transitoria del coche es virtualmente eliminarla. Aun mas, el piloto puede conducir de forma no óptima para sobrellevar alguna deficiencia del coche, logrando un tiempo menor que el estimado por el simulador"

Bueno, la parte final del parrafo es la interesante, ya veis que es imposible modelizar a la perfección el coche y sus posibilidades sin tener en cuenta al piloto.

Supongo que SW=Solid Works, pero y VN4D?

No seais tímidos!

[uri]

Marzal, lo que comentas del PFC parece interesante, pero...¿cómo modelarías al piloto y la disposición de los controles? (La verdad es que mi modelo iba a velocidad constante y en linea recta, no necesitaba piloto )

Y la verdad, validarlo en un kart sería lo más sencillo, puesto que el modelo del vehículo sería bastante sencillo (sin suspensiones, altura respecto al suelo constante (si si, ya se que en realidad no es exacto, pero no creo que haya mucha diferencia)).