quarta-feira, 2 de novembro de 2016

Análise Técnica - Fórmula Vee

Paulista de Automobilismo
A Fórmula V, VW, Vee, ou ainda, Vê, foi muito popular na década de 1960, 1970 e até 1980, depois caiu um pouco no esquecimento. Voltou nesta forma atual na década de 2010. A categoria visa ser uma categoria de base, ou categoria escola para aspirantes ao automobilismo profissional. O carro utiliza tecnologia bem defasada, mas tem algumas características interessantes por ser, de fato, um monoposto. O nome do chassis é Naja 01, e a categoria existe desde 2011 com praticamente o mesmo carro, mudando somente o motor.

O CHASSIS

Como é comum no automobilismo nacional, o carro foi feito na mão primeiro, e depois foi feito um desenho do chassis no AutoCAD para usar de referência na fabricação de outros. O engraçado é que no blog da F-Vee eles fazem questão de mencionar que fizeram um primeiro protótipo na mão, desmerecendo um projeto iniciado com um desenho. Enfim, o primeiro chassis, ou estudo de chassis, é o que está presente na foto abaixo.

F-Vee
Reparem que a ventoinha característica dos VW boxer é um empecilho para conectar o santo-antônio ao resto da estrutura. O chassis, se feito dessa forma, ficaria muito flexível, mole, e isso traria problemas de torção indesejados. A partir daí decidiram não utilizar a ventoinha original e com a experiência adquirida nesse primeiro chassis, desenharam uma outra versão com nós melhor definidos e menos propensa à torção.

F-Vee
O chassis utilizado até hoje é bem parecido com o desenho, mas na ilustração acima ainda faltam alguns elementos e alguns outros sofreram mudanças. Apesar da boa triangulação em vários locais do chassis, alguns pontos poderiam ser melhorados. Este é o caso da estrutura superior dianteira, a área logo ao lado dos braços do condutor e o assoalho.

F-Vee
Na imagem acima tracei duas soluções para a falta de triangulação nessa área dianteira. A solução da esquerda parece ser mais eficiente se poucas mudanças no chassis fossem necessárias, já a da direita seria mais leve, porém, haveria uma dificuldade para fixar a coluna de direção e um retrabalho no chassis como um todo seria necessário.

F-Vee
Em relação a área lateral próxima aos braços do condutor, uma solução seria a traçada na imagem acima. Acredito que não triangularam a estrutura nesse ponto por que ficaria difícil colocar o mecanismo para a troca de marchas e dificultaria o movimento dentro do habitáculo, sendo necessário aumentar o espaço. Com um mock-up de madeira, ou um estudo ergonômico melhor e um desenho no CAD, ou papel mesmo, esse problema poderia ter sido sanado antes de comprar qualquer tubo.

F-Vee
Na imagem acima é possível ver que o assoalho não está triangulado. Aos que tiverem dúvida se as chapas têm alguma função estrutural, têm pouca. Os pequenos locais de fixação não são suficientes para que a chapa faça parte da estrutura. Tracei, em vermelho, uma possível solução para este problema. Passando para a parte traseira do chassis, é possível observar que há um tubo em dobra próximo à carcaça do câmbio e ao ponto de fixação do amortecedor.

F-Vee
Utilizando somente tubos retos pode-se fazer a estrutura mais rígida e menos trabalhosa para fabricação. Tracei em vermelho uma possível solução para essa questão do tubo dobrado e da fixação do amortecedor. Em relação aos suportes do câmbio, também há possibilidades de melhoria. Na imagem abaixo tracei, em vermelho, uma solução para a falta de triangulação e má definição dos nós na porção traseira. Em amarelo tracei uma solução para os suportes do câmbio.

F-Vee
Como podem observar, o câmbio teria de ser colocado um pouco mais para a traseira, a fim de otimizar os nós da parte do assoalho, juntando com os da parte de fixação dos amortecedores. Voltando um pouco para a parte dianteira do F-Vee, as fixações da coluna de direção são bastante propensas à vibrações e poderiam ter seus pontos de apoio triangulados, a fim de reduzi-las.

F-Vee
Tracei, em vermelho, os pontos onde a coluna poderia ser melhor apoiada, além da chapa central. Se eu fosse o responsável por esse projeto, tentaria construir a coluna em vez de utilizar uma já existente, visto que raramente é possível utilizar peças de outro carro em um projeto de forma eficiente, e, além disso, a coluna é de fácil fabricação.

F-Vee
Um ponto em que ficou evidente a falta de planejamento em CAD, ou no papel mesmo, foi a fixação do cilindro auxiliar de embreagem (ou burrinho de embreagem), que pode ser visualizado na imagem acima. O tanque de combustível na maioria dos F-Vee parece ser de alumínio. O regulamento técnico da F-Vee não especifica nenhum produto de algum fabricante especialista na construção de células, tanques ou reservatórios de combustível. O que está no regulamento é que o tanque precisa ser do tipo pirâmide, de aço inox, alumínio ou plástico. Se o tanque for de plástico, é necessário ser homologado pela FIA (aqui o regulamento cita a ATL, mas não especifica nenhum produto deles).

F-Vee
O tanque fica atrás do condutor, e o bocal para abastecimento não fica em local apropriado. Se eu fosse o responsável pelo projeto teria utilizado algum tanque projetado por uma empresa especialista, dando um pouco mais de segurança ao carro. Além disso, colocaria o bocal para fora do habitáculo. O espaço interno do habitáculo, como já descrevi anteriormente, não foi pensado com um pouco mais de tempo e com todas as peças necessárias, o que causa alguns problemas. Um desses problemas é o tamanho da pedaleira. Na foto abaixo é possíve ver que os cilindros de freio e embreagem tiveram de ser retrabalhados para poderem ser fixados na pedaleira.

F-Vee
Na imagem acima é possível ver como foram desbastados e estão apertados entre si. Se um pouco mais de tempo fosse aplicado nesta parte do projeto, talvez esse tipo de trabalho a mais poderia ter sido evitado. Se observarem a fixação dos cilindros de embreagem e freios na imagem abaixo, eles estão melhor fixados, e, além disso, não parecem ser iguais aos das outras imagens. Isso causa outro problema. Se o diâmetro dos cilindros mestres forem diferentes, isso pode causar uma força de frenagem diferente. Alguns carros podem ter desempenho melhor ou pior por causa dessa diferença.

F-Vee
Para fechar essa questão do chassis, a última coisa que gostaria de chamar a atenção é sobre a quantidade de tubos dobrados utilizados no chassis. Tubos retos e com nós bem definidos formam um pórtico espacial, ou estrutura tubular, mais rígida e menos propensa aos esforços internos solicitantes, como venho explicando em diversas outras análises, como a do Stock Car e Brasileiro de Turismo.

A SUSPENSÃO DIANTEIRA

A suspensão dianteira é a mesma do Fusca, com algumas modificações. Entre essas modificações, a famosa catraca, para regular a altura, e um suporte para a bateria utilizada no carro. Na imagem abaixo é possível ver essas duas modificações. A carga das molas e amortecedores é livre. Feixes de mola são utilizados. Utilizar a suspensão dianteira de Fusca em um carro do tipo fórmula é um pouco fora de contexto. Os braços são localizados muito às extremidades (para caber dentro dos para-lamas no Fusca) e isso acaba causando um problema de esterçamento induzido, tanto no Fusca quanto no F-Vee. Em ambos os casos esterçamento induzido pode ser perigoso, mas no F-Vee a situação é mais crítica pois o carro atinge maiores velocidades.

F-Vee

A suspensão de Fusca não permite muitos ajustes de geometria. O ajuste de cambagem geralmente é feito por arruelas, que funcionam como espaçadores no ponto de fixação das bandejas. Não é possível ajustar o ângulo de caster. O ângulo de convergência é ajustado pelos terminais de direção. A variação dinâmica da geometria não é das melhores também. Cambagem positiva é comum em rolagem. Na imagem abaixo é possível verificar essa característica.

F-Vee / Sportmotors
Por fim, essa estrutura retangular e os pontos de fixação do amortecedor não reagem aos esforços de aceleração e frenagem muito bem. Se uma bandeja no formato triangular fosse utilizada, a estrutura poderia ser mais leve e melhor desenhada para auxiliar na questão da geometria também. Última coisa a mencionar, o centro de rolagem está bem próximo do nível do solo.

A SUSPENSÃO TRASEIRA

F-Vee

A suspensão traseira é parecida com a do Fusca, mas tem componentes desenvolvidos especialmente para o F-Vee. Tracei, mais uma vez em vermelho, possíveis melhorias. As do chassis já tinham sido apresentadas, mas a do braço que substitui o famoso facão ainda não tinha sido exposta. Quem fez o Naja 01 tinha total liberdade de alinhar o braço com o nó da estrutura, não sei por que não o fez. Ainda em relação a este braço, temos a questão da fixação do amortecedor.

F-Vee / Sportmotors
Reparem que ele é fixado a uma chapa, que está fixada ao braço mencionado anteriormente. Essa chapa ainda foi furada várias vezes, com várias possibilidades de fixação da peça do que parece ser alumínio. Em alguns carros essa chapa é mais longa. Essa diferença de comprimento, e de ângulo, em relação ao braço afeta a convergência das rodas traseiras. Os furos mencionados acima enfraquecem a estrutura em um local onde grandes forças dinâmicas serão reagidas, o que pode ser perigoso.

F-Vee
Não existe ajuste de cambagem, nem de caster e o de convergência é precário. Existe gambiarra, como a das arruelas que comentei na suspensão dianteira. Se quisermos regular a altura do F-Vee acabamos colocando um alto grau de cambagem nos pneus traseiros, isso ocorre devido ao desenho da suspensão. Além de todos os pontos mencionados, o centro de rolagem é bastante alto na traseira, acima da altura dos semi-eixos.

O CONJUNTO FINAL


A interação entre as duas suspensões, ou seja, a distribuição do momento de rolagem, pode nos dar uma ideia do comportamento dinâmico do F-Vee. A distribuição de peso do carro deve ser por volta de 45% na frente e 55% na traseira. Já sabemos que o centro de rolagem dianteiro está próximo ao nível do solo e o traseiro está um pouco acima da linha dos semi-eixos. Supondo que os feixes de mola sejam pouca coisa mais rígidos que as molas de twister utilizadas na traseira, que os pneus são os mesmos em todos os quatro cantos e que as pressões destes são mais ou menos as mesmas, podemos prever que a transferência de carga na traseira será maior e mais rápida do que na dianteira, causando um comportamento sobre-esterçante. Mesmo com a suspensão dianteira tendo vários problemas, ainda assim o carro deve sair bastante de traseira. No vídeo acima dá pra confirmar esse comportamento, a partir do momento em que a transferência de carga ocorre, a saída de traseira é grande. No S do Senna isso é bem visível. Outra coisa a mencionar é que a suspensão dianteira problemática também causa uma saída de frente, principalmente quando a carga vertical no eixo é baixa, caso das curvas em aclive, como a ferradura e o laranjinha. Quer dizer que o carro sai de frente e de traseira? Sim, de frente em casos mais específicos, como curvas de baixa e em aclive, e de traseira quando a transferência de carga é maior e em curvas em declive, como o S do Senna. Esse é o comportamento ideal para um carro de corrida? Acredito que não.

F-Vee

O sistema de suspensão, freios, e até transmissão de um carro é pensado para trabalhar em harmonia com aquele carro. Se alguém vai pegar estes componentes e utilizar em um outro carro, é importante saber o que está se fazendo e quais são as limitações. Outra coisa que me chamou a atenção foi a carenagem. Há dutos que não levam a lugar nenhum e há indícios de que a carenagem seria utilizada para direcionar o fluxo para fora do centro do carro, mas há bastantes componentes expostos ainda. Na imagem acima é possível ver o que comentei. O carburador, parte do coletor de admissão e do cabeçote estão expostos. Seria mais interessante algum tipo de duto de arrefecimento do motor na parte inferior do carro, e aquele duto mostrado na figura, juntamente com um coletor de admissão novo, poderia ser utilizado para fornecer ar frio ao carburador. Nos F1600 há entradas de ar na lateral inferior, como pode ser observado na figura abaixo.

F1600
De uns tempos para cá os F-Vee não utilizam mais motores VW boxer a ar, e sim os VW da família EA111, arrefecidos a água. Na imagem abaixo é possível ver um desses F-Vee. Reparem que a carenagem agora possui uma entrada de ar específica para o coletor de admissão. Além disso, é possível observar o radiador do sistema. Para mim, o F-Vee não é um carro interessante do ponto de vista da engenharia. Existem várias possibilidades de melhoria e, novamente, deixo claro que é a minha opinião, é um carro fora de contexto. Seu irmão, o F1600, também entra na conversa aqui.

F-Vee / Sportmotors
Construir um carro com tecnologia da década de 1960 quando se tem uma facilidade grande para se utilizar tecnologia atual é estranho, no mínimo. Peças de Fusca, Brasília, Variant e derivados não são mais tão abundantes e baratas quanto eram na época em que a categoria F-Vee era popular e realmente era uma escola para os pilotos em ascensão. Além disso, peças de carros novos podem ser tão baratas e fáceis de se achar hoje em dia quanto as de Fusca eram na época. Querer recriar uma categoria do passado pode ter seu valor histórico e fazer um grupo de classe-média feliz por poder participar de fins de semana de corrida em Interlagos, mas vender a categoria como a grande categoria de base de fórmula, a escola de pilotos e a maior categoria de fórmula do mundo é, na minha opinião, perda de tempo. Os F-Vee ao redor do globo não seguem um projeto padrão, então não se pode dizer que a categoria é a mesma em todos os países, o que, por consequência, tira o título de maior categoria do mundo. Em relação à questão de ser a maior base, escola, para os pilotos em ascensão, acredito que seja um pouco complicado. Se compararmos a F-Vee com a F3 ou F4, o abismo de tecnologia entre elas é tão imenso que é complicado chamar a F-Vee de degrau inicial. A F-Inter seria, na minha opinião, mais merecedora do título e oferece muito mais para o piloto do que a F-Vee nessa questão. Acho que é preciso encarar a categoria como o que ela realmente é, um passatempo para um grupo de pessoas de média idade para cima, que viam seus ídolos disputarem corridas com carros que tinham a mesma essência. Não há problema nenhum nisso. É isso pessoal, se chegaram até aqui, agradeço a leitura e até a próxima postagem!
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2 comentários:

  1. Tai gostei do texto, não sou engenheiro, apenas um "piloto" de classe média que gosta de se divertir em algum autódromo nesse nosso Brazil.

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