sábado, 13 de agosto de 2016

Análise Técnica - Fórmula Inter

Rodrigo Ruiz
A F-Inter é uma categoria de monoposto com foco em ser uma categoria escola, um segundo degrau partindo do kart para os pilotos que querem se profissionalizar. O carro utilizado pela categoria é, de longe, um dos mais bem projetados e construídos no automobilismo nacional. Nesta postagem vamos detalhar o que faz com que digamos isso.

A BASE E A EXPERIÊNCIA

O carro utilizado na F-Inter é construído exclusivamente para a categoria pelo José Minelli. O Seu Minelli, como é chamado no box da categoria, é um construtor de carros de corrida de longa data, conhecido pela atenção ao detalhe. O MG-15, como é chamado o carro da F-Inter, é baseado no Minelli M3, carro que o Seu Minelli construiu para competir na Fórmula 1.6 no sul do Brasil. O F-Inter MG-15 é diferente do M3, mas tem muita coisa em comum.

Pitlane
A geometria de suspensão, direção e o tipo de suspensão é o mesmo no MG-15 e no M3, pude confirmar isso com o Seu Minelli em uma das minhas conversas com ele. As rodas, sistema de fixação delas, grande parte do chassis e da tecnologia de fabricação é a mesma entre os dois também. A suspensão traseira tem o mesmo arranjo nos dois carros, mas os amortecedores e molas são diferentes no MG-15. Os pneus dianteiros parecem ser do  mesmo tamanho, os traseiros são um pouco maiores no MG-15.

Pitlane
O motor, a carenagem, asas, assoalho, enfim, todo o desenho de fora do carro é diferente entre os dois. As proporções são maiores no MG-15. Acompanhei um treino de desenvolvimento do MG-15 e perguntei algumas coisas para o Seu Minelli, rigidez de molas, barras estabilizadoras, pontos de fixação e outras coisas que me interessavam na época. Seu Minelli foi muito atencioso e respondeu à todas as minhas dúvidas. Acabei descobrindo que o MG-15 não utiliza barras estabilizadoras e que a potência pode ser controlada eletronicamente, através do módulo de injeção da Protune. Isso se deve ao fato de que o carro precisa ser dócil e previsível para o início da categoria, pois os pilotos são todos oriundos de competições amadoras, e a segurança é um fator importantíssimo para o dono da categoria, Marcos Galassi, e para a equipe técnica, o Seu Minelli e seus companheiros de ofício.

Pitlane
Confesso que achei que o projeto do carro inteiro tinha saído da cabeça do Seu Minelli, afinal, ele está na ativa desde a década de 1970 e tem muita experiência. Dando uma olhada na internet atrás de informações sobre o M3, me deparei com esta postagem aqui. Na postagem é mencionada alguma coisa sobre um monoposto Vector de F-Ford e sua relação com o Minelli M3, que é uma réplica deste primeiro. Citando o referido blog, "no ano de 1997, o piloto Zaqueu Morioka comentou com José Minelli sobre um carro que estava dando o que falar na F2000 americana. Era um Vector, monoposto que fez sucesso na Europa em 1995 e 1996 na F-Ford. O carro veio para o Brasil e aí começou a história do Minelli M3. Foi adquirido pela Minelli Racing Car, gabaritado e homologado. Em Outubro de 1997, José Minelli apresentou para a Ford o primeiro chassi extraído do novo gabarito. Mas somente em 2002 esse carro foi para as pistas gaúchas no Campeonato Gaúcho de F-Ford, a categoria hoje denominada Fórmula 1.6."

Race-Cars
Acima é possível observar um Vector F-Ford 2000 de 1994. Reparem na geometria de suspensão, que é a mesma do M3, e a mesma do MG-15. A asa dianteira e traseira também são bem parecidas. A carenagem já é bem diferente. A Vector fabricou, além do F-Ford 2000, vários F-Ford 1600. A posição dos amortecedores, formato das fixações, carcaça do volante e embreagem, formato dos tubos do chassis, grande parte do chassis, até mesmo o formato dos reservatórios de expansão e alívio de pressão de óleo foram copiados pelo Seu Minelli para o M3 e posteriormente para o MG-15. Abaixo há uma outra foto desse Vector F-Ford 2000.

Race-Cars
Gostaria de deixar claro que apesar de grande parte do projeto não ter sido do Seu Minelli, a fabricação e cuidado com os detalhes é completamente mérito dele. Não adianta se ter um ótimo projeto com uma execução pífia. Por um outro lado, não adianta se ter uma execução maravilhosa com um projeto ruim. Neste caso, temos um bom projeto e uma boa execução.

Race-Cars
Na foto acima é possível ver o primeiro Vector F-Ford 1600, de 1993. O projeto do carro foi iniciado em 1992, por Wiet Huidekoper e Chris Fox, lá no Reino Unido. Ambos os profissionais têm longa carreira no esporte a motor, atualmente Chris Fox é dono da Fox Racing Developments, trabalhando principalmente com peças de reposição para veículos de competição históricos, como os Lola T70. Wiet Huidekoper teve uma carreira mais ampla, trabalhando em F1, Le Mans e DTM. Como podem perceber, o carro foi projetado por gente bastante competente e com uma educação técnica de nível alto, não é à toa que foram campeões da F-Ford durante alguns campeonatos.

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O carro da imagem acima é a versão de 1995, chamada de MG-95, coincidência engraçada, visto que o carro da F-Inter se chama MG-15. Como podem perceber, mudam algumas pequenas partes, mas o conceito e a maioria das partes importantes permanece a mesma desde que o primeiro carro foi feito. Estes carros produzidos pela Vector estão na ativa até hoje no Reino Unido. A F-Ford perdeu um pouco de sentido em todo o mundo como uma categoria profissional, e lá não foi diferente. No entanto, muitos pilotos amadores ainda correm com estes carros e mantém o campeonato vivo, mesmo longe dos holofotes de outrora. Isso esclarecido, é óbvio que não há mais investimento como há na F3 e GP3, por exemplo, então quem quer se aventurar fica dependente de projetos antigos, visto que empresas como a Dallara, Signatech e outros construtores de carros de corrida não têm mais interesse em desenvolver carros para uma categoria que não é, infelizmente, prioridade e pólo de desafios técnicos. As categorias de base mencionadas, F3 e GP3, continuam em saúde muito melhor do que a F3 Brasil, e mesmo as categorias amadoras do Reino Unido e Europa estão em saúde muito melhor do que as nacionais. A F-Inter vem, com todas as dificuldades presentes no nosso país, tentar ser um degrau muito mais barato e um primeiro contato com o monoposto para os jovens (ou não tão jovens) vindos do kart ou para quem quer realizar o sonho de andar em um carro de corrida. Convenhamos que não é necessário, e muito menos viável, fibra de carbono e um trem de força híbrido para realizar estas funções. Portanto, um carro com tecnologia antiga pode ser utilizado para isto. Fico imaginando se o Chris Fox ou o Wiet Huidekoper imaginam que o carro que projetaram há mais de 20 anos cruzou o atlântico e ainda se faz útil para alguém. Fico imaginando também se receberam alguma remuneração por isso. Enfim, o MG-15 é uma versão atualizada pelo Minelli e alunos da FEI participantes da Fórmula SAE, nos parágrafos a seguir vamos detalhar o que é original e também o que foi atualizado. Iniciemos pelo vídeo abaixo.


A SUSPENSÃO DIANTEIRA

É do tipo duplo A, monoshock. e acionada por pushrods, com os triângulos superior e inferior fixados com terminais rotulares e rótulas Aurora. A suspensão monoshock é um tipo de suspensão simplificada, mais barata do que um sistema de pushrods bishock comum por ter somente um amortecedor e mola, ao passo que os conjuntos normais geralmente possuem duas molas e dois amortecedores. Essa é praticamente a única vantagem do sistema, visto que o controle das rodas dianteiras fica comprometido, pois só há um amortecedor e uma mola para controlar e atenuar as oscilações das duas rodas. Além disso, os movimentos de uma roda acabam afetando a outra diretamente. Não notei a presença de barra estabilizadora no sistema. As bandejas serem equipadas com terminais rotulares e rótulas é fator essencial para manter a geometria de suspensão, visto que buchas em PU ou outros elastômeros iriam se deformar e alterar a geometria.

F-Inter
Na foto acima é possível ver os pushrods conectando a bandeja inferior à peça ilustrada na foto abaixo, chamada de rocker ou bellcrank, que transfere o movimento da bandeja para o amortecedor e a mola. Reparem que ela pode se movimentar transversalmente, o que diminui um pouco da influência que o movimento vertical de uma roda exerce na outra. Se não houvesse essa possibilidade de movimento, a roda interna à curva facilmente perderia contato com o solo em uma curva. O Seu Minelli gosta dessa característica de fazer a curva em três rodas, ele diz que é mais fácil de acertar o carro por conta dela. Eu, particularmente, não gosto, pois o pneu externo à curva fica sobrecarregado e o interno fica sem utilidade, o que gera uma queda de performance total do conjunto. No entanto, como todos os carros da categoria têm o mesmo sistema, isso não importa muito.

F-Inter
Terminais rotulares e rótulas são bastante comuns em suspensões de competição. São chamados também de uniballs ou balljoints. O uso de terminais rotulares deve se limitar a certas fixações de um sistema de suspensão. O erro mais comum é colocá-los na ponta das bandejas, fixando na manga de eixo ou no cubo de roda, o que os coloca em flexão devido aos esforços de frenagem e da compressão e extensão da suspensão. É um erro feio e mais comum do que muita gente imagina, e que não está presente no F-Inter MG-15, nem no M3 e nem nos F-Ford da Vector. Em uma das minhas andanças pela internet me deparei com um blog que tem duas postagens interessantes sobre o uso dos terminais e rótulas. Apesar de não estarem 100% corretos, explicam a questão da flexão de maneira fácil. Se alguém se interessar, pode acessar a primeira parte aqui, e a segunda parte aqui.

F-Inter
Na foto acima é possível ver que terminais rotulares são utilizados nos braços de direção e na fixação das bandejas no chassis. Não dá pra ver que a fixação das bandejas na manga de eixo é feita por rótulas, mas é. Também é possível ver parte do crashbox dianteiro, à esquerda da foto. A marca de rótulas e terminais rotulares Aurora é uma das melhores no mercado, e saber que o MG-15 a utiliza é mais uma prova do bom nível do projeto. Os amortecedores são da marca Bilstein, sem ajuste. As molas são Eibach, outras duas marcas muito boas. Abaixo podemos observar a caixa de direção do MG-15. É do tipo pinhão e cremalheira, condizente com a proposta e parece ter sido feita juntamente com o sistema de suspensão e direção, o que é essencial para não causar esterçamento induzido. Em relação à geometria de direção, a famosa geometria de Ackerman, posso dizer que ou é a de Ackerman ideal ou é pró-Ackerman. Posso confirmar que não é anti-Ackerman, já vi um desses sendo manobrado.

F-Inter

A SUSPENSÃO TRASEIRA

A suspensão traseira é do tipo duplo A, bishock, e acionada por pushrods. Conta com os terminais rotulares e as rótulas Aurora também. Da mesma maneira que na suspensão dianteira, os terminais rotulares e rótulas são utilizados na fixação das bandejas ao chassis e às mangas de eixo. Os amortecedores são iguais aos dianteiros

F-Inter
Na foto acima dá para ver no corpo do rocker um pequeno furo. Esse furo serve para a fixação da barra estabilizadora, que não é utilizada. Também é possível para ver as molas e amortecedores Bilstein fixados na carcaça da transmissão, por meio de um suporte. Um braço da suspensão traseira está fixado em uma chapa relativamente fina e sem nenhuma triangulação. É possível distribuir os esforços de maneira melhor. Talvez se o chassis tubular fosse estendido até a carcaça do câmbio, os pontos de reação à carga da suspensão traseira poderiam ser melhor definidos. Olhando o M3, é possível ver que os pontos de fixação são iguais aos do MG-15, e já vi arranjos similares em outros carros de competição.

F-Inter
Forças não respeitam a estrutura de nenhum mecanismo, elas simplesmente agem de acordo com a posição onde são geradas e onde são reagidas, a estrutura que se vire para reagi-la. A maneira da estrutura fazer isso é se deformando. Não entraremos profundamente na questão deformação, mas todas as coisas se deformam, o quanto e como essas coisas se deformam dependem do tipo de esforço e do material. Se projetarmos o mecanismo de forma que as forças sejam reagidas na mesma direção da estrutura, teremos menos esforços internos solicitantes, como momento fletor, forças de cisalhamento e momentos torsores, tendo que se preocupar somente com forças de tração e compressão, o que simplifica tanto a análise quanto a estrutura em si. No caso de uma aceleração, a perna dianteira da bandeja traseira superior seria comprimida, e a traseira seria tracionada. Por causa do desenho da bandeja traseira, além de ser tracionada, ela sofreria a ação de um momento fletor, o que a deformaria mais do que a dianteira. No caso de uma frenagem, quase o oposto aconteceria, a perna dianteira seria tracionada e a traseira seria comprimida, mas ainda sofreria a ação de um momento fletor. Abaixo pode-se observar um modelo LMP2 da Oak Morgan-Nissan. A abordagem de projeto foi a mesma do que esse LMP2 no Vector, no M3 e no MG-15, mas neste caso a carcaça do câmbio foi desenhada para alojar os componentes da suspensão traseira e prover a reação necessária para as forças que aparecem quando o carro anda.

Racecarsdirect
Voltando um pouco na questão da geometria, tanto na suspensão dianteira quanto na suspensão traseira, o controle de convergência é bom e não causa esterçamento induzido. O arranjo de suspensão também provém ganho de cambagem negativa na compressão.

O CHASSIS E ALGUMAS COISAS MAIS

O chassis é dito tubular semi-monocoque porque há uma camada de fibra de carbono no habitáculo. Há um crashbox feito de alumínio posicionado na dianteira. Ele tem a função de dissipar a energia em caso de uma batida frontal. Os sidepods em plano inclinado têm a função de, em uma batida em T, manter o bico do carro indo para baixo do outro carro, evitando atingir o piloto. Aproveitaram para colocar algumas coisas naquele espaço, mas os sidepods inclinados não são necessários para nenhuma outra função que não seja um incremento na segurança.

F-Inter
Os freios são um aspecto interessante deste projeto. O sistema é composto por 4 discos ventilados, que desconfio serem fabricados pelo Seu Minelli, pinças Wilwood de competição com 4 êmbolos, e distribuição de carga dianteira e traseira regulável pelo cockpit. Os discos são sólidos e ventilados, o que é bom para performance, melhor que isso só os slotados. Discos perfurados acabam trincando mais facilmente devido aos furos serem concentradores de tensão. As pinças Wilwood são de ótima qualidade. Os cilindros mestres e as linhas de freio também são de marcas boas e devem dar conta do recado.

F-Inter
Acompanhando o sistema de freios, temos as mangas de eixo e as rodas em magnésio. Material leve, que reduz a massa não-suspensa. No entanto, é mais caro que o aço ou alumínio. Os pneus são Pirelli PZero Slick - 225/40 VR13 na dianteira e 265/540 VR13 na traseira. Quando vi os pneus pela primeira vez, achei que eram os mesmo da F3 Brasil, mas, consultando o site da Pirelli e da F-Inter, descobri que não são os mesmos pneus. Talvez esse pneu fosse utilizado em alguma categoria extinta do nosso automobilismo e eles voltaram a fabricá-lo. Enfim, a Pirelli é uma boa fornecedora de pneus e a fábrica dela é em Campinas, o que ajuda a segurar os custos.

Rodrigo Ruiz
Em várias ocasiões vi o que está na foto acima, pneus com os ombros pronunciados e o miolo um pouco abaulado. Talvez um pouco mais de pressão aumentaria o contato com a área de maior aderência dos pneus. O tanque de combustível é fabricado em borracha. Tem o intuito de suportar maiores esforços no caso de um acidente e não se romper facilmente, como é mais comum de acontecer com tanques de alumínio. O carro pesa 490 kg sem combustível, e tem dimensões que podem não parecer lógicas do ponto de vista da dinâmica veicular a princípio, com uma bitola traseira mais estreita, mas, como detalhamos nas postagens sobre dinâmica, esta é só uma das variáveis que influenciam o comportamento do carro. Em relação à aerodinâmica, asa dianteira, asa traseira e difusor estão presentes. As asas são bastante reguláveis, mas nas etapas geralmente se utilizam pouco esses ajustes.

TREM DE FORÇA

O motor utilizado no MG-15 é o Ford Duratec 2 litros, 16 válvulas. O coletor de admissão e de exaustão são feitos pelo Minelli. Uma única borboleta é utilizada, sem filtro, somente uma tela para evitar pedregulhos. 2 radiadores de água sob medida para o MG-15 são utilizados. O motor funciona com um sistema de cárter seco, o que ajuda a baixar o centro de gravidade do carro como um todo. Quem gerencia o motor é o módulo PR440 da Pro Tune, e existem 2 mapas, um com 165 hp e um com 191 h. O giro máximo é de 6500 rpm. Um dashlogger da Pro Tune também é utilizado.

F-Inter
A caixa de câmbio utilizada é a famosa Hewland MK8/9. É composta por engrenagens de dentes retos, com 5 relações. Seu Minelli tem ampla experiência com esse câmbio, inclusive me contou que ele era um dos únicos a montar e preparar esse câmbio nos tempos em que começou a ser utilizado nos carros de corrida aqui no Brasil, ainda importado do Reino Unido. O câmbio foi nacionalizado da mesma maneira que o chassis, através de engenharia reversa.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Rodrigo Ruiz
O carro foi muito bem projetado, e é muito bem construído. O nível de projeto é bom, com parâmetros e soluções de engenharia interessantes, mesmo com mais de 20 anos nas costas. Várias coisas que considero importante também são consideradas importantes por quem fez o carro. Peças bem acabadas, soldas bem feitas, chassis limpo e claro, e peças de fornecedores de boa ou ótima qualidade, como Pirelli, Aurora e Pro Tune. Há algumas possibilidades de melhoria de performance e de melhoria de custo, mas o carro é, de longe, o monoposto atual mais bem projetado e construído no automobilismo nacional. Se chegaram até aqui, agradeço a leitura e até a próxima postagem!
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