sabato, maggio 01, 2010

Sensore di trazione

Da diverso tempo mi sono accorto che per migliorare la mia comprensione della meccanica del traino F3J mi mancava la misura di almeno un parametro: la tensione del cavo di traino. Dal momento che in F3J usiamo un monofilo di nylon, piuttosto elastico, una parte dell'energia coinvolta finisce sicuramente immagazzinata sotto forma di energia potenziale elastica nei 150 (o 300) metri di cavo; questa supposizione è confermata dal fatto che quando vado a cercare l'energia totale del gruppo modello + cavo durante il traino, si vede "comparire" una gran quantità di energia al rilascio del modello e allo zoom, energia che potrà arrivare dal verricello o dai trainatori, ma non così tanta e non così rapidamente (troppa potenza!). Anche dal punto di vista dinamico, il rapporto tra la trazione del cavo e la reazione aerodinamica del sistema deve avere un significato importante per capire il transitorio iniziale di accelerazione e decelerazione che sin dall'inizio osservo in tutte le registrazioni dei miei lanci.
Da alcuni mesi mi sono perciò messo a immaginare come costruire un sensore di trazione, arrivando alla conclusione che è necessaria una cella di carico a trazione, abbinata ad un amplificatore e a un data logger; poi è necessario calibrare la cella e la catena di trattamento e acquisizione del segnale, trovare un posto per installare la cella e infine mettere in correlazione la registrazione della trazione con la registrazione del logger di bordo. Insomma, un po' troppo per togliermi una curiosità.
All'inizio di quest'anno ho però trovato una ditta francese, la Xerivision, che produce una sua piattaforma di acquisizione dati per modelli, dotata di diversi sensori tra cui un sensore di trazione, denominato "MAX 1025" che il modellista francese Patrick Médard già aveva usato per studiare il lancio del suo Radical F3B. Il signor Xerivision, Jean-Louis Eyraud, ha avuto l'idea di inserire la cella tra il paracadute e il cavo, in maniera da non doversi preoccupare dell'orientamento del vettore forza rispetto alla cella, e ha previsto una uscita analogica raziometrica che viene portata verso il logger imbarcato sul modello da un cavo, dotato di un connettore che si separa al momento dello sgancio del cavo di traino. L'intero sensore deve quindi scendere a terra col paracadute, e comunque è inglobato in un guscio in silicone antiurto.
Appena scovato il sensore ho cominciato uno scambio di mail con la Xerivision per conoscere caratteristiche elettriche, disponibilità e prezzi. Intanto mi sono messo a pensare a come registrare il segnale analogico del MAX 1025 con il mio logger Eagle Tree, giungendo alla conclusione di cambiare sistema di logging in favore dell'UniLog di Stefan Merz. Ho quindi ordinato alla Xerivision il MAX 1025, ricevendolo alla fine di febbraio e cominciando quindi una campagna di misure della trazione abbinata a velocità all'aria e altezza.
La comprensione di quello che accade è ancora agli inizi, ma sicuramente qualcosa si è già capito. Ad esempio, credo di poter dire che il transitorio iniziale è interamente dovuto alla trazione del cavo, che arriva a 400 N prima che il lanciatore (un buon lanciatore) lanci il modello, e scende a meno di 100 N in pochi decimi di secondo, gli stessi in cui il modello accelera a oltre 10 G. La trazione quindi si ricostituisce più lentamente, man mano che il modello riesce ad opporsi alla trazione, e si scarica trasformandosi in energia cinetica durante lo zoom. Credo inoltre di avere capito in che modo la trazione e la reazione aerodinamica interagiscono per causare la rotazione del modello verso la traiettoria di salita stazionaria, ma sono ancora idee preliminari. Ho aperto un thread su RCGroups per discutere con altri di questi dati, riscontrando la partecipazione di alcuni dei grossi nomi della F3J e F3B internazionale.
Dopo circa due mesi di uso del MAX 1025, l'unica pecca che mi sento di riconoscergli è la robustezza, elettrica e meccanica. Il primo esemplare che ho ricevuto si è guastato perché un condensatore dell'amplificatore è andato in corto, e Xerivision me lo ha sostituito gratuitamente nel giro di pochi giorni. Inoltre i cavi e le spinette fornite sono sottili, leggere ma fragili, e mi si sono strappate due volte. Ora ho protetto i cavi con una guaina di nylon, e ho stampato delle spine più adeguate, spero così di avere risolto i problemi.

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