ESAMI 2011 DISEGNO DI CARROZZERIA – Per concludere la F630: ultima ma interessante interpretazione della nuova Enzo Ferrari dagli studenti di Ingegneria del Veicolo di Modena

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FACOLTÀ DI INGEGNERIA “ENZO FERRARI” CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA DEL VEICOLO
CORSO DI “DISEGNO DI CARROZZERIA E COMPONENTI”
DOCENTE:
Prof. Fabrizio FERRARI
STUDENTI:
Enrico IORI, Diego PERESSUTTI, Nicola RUOZZI, Massimiliano VARANI, Alessandro VINCENZI
ANNO ACCADEMICO 2010-2011

FERRARI F 630
INTRODUZIONE
L’oggetto dello studio è stato lo sviluppo e la definizione di una nuova carrozzeria sulla base del layout meccanico del modello Maserati MC12, vettura vincitrice di 4 titoli FIA GT consecutivi, dal 2005 al 2008.
L’obiettivo del progetto è quello di realizzare una futura Ferrari in tiratura limitata che cerchi di evocare nel futuro cliente la sensazione di essere al volante di una Formula 1, sia dal punto di vista estetico che dal punto di vista prestazionale.

Per quanto riguarda il punto di vista prestazionale, le caratteristiche della nuova vettura saranno paragonabili a quelle della Maserati MC12, anche se sono state effettuate importanti modifiche(vedi paragrafo1).
Infatti, nonostante la macchina abbia una chiara impronta corsaiola, si sono voluti rispettare i parametri di omologazione necessari per consentire al veicolo la normale circolazione su strada.
Per questa ragione, dapprima ci si è concentrati sull’individuazione e sul rispetto dei limiti regolamentari e successivamente sono state effettuate le scelte progettuali.


PIANIFICAZIONE E SVOLGIMENTO DEL LAVORO
Il lavoro in team per la realizzazione di questo progetto si è articolato attraverso le seguenti fasi:
 Realizzazione di diversi bozzetti a matita cercando di rispettare la consegna di progettare una Ferrari formula 1 stradale
 Scelta di un bozzetto definitivo, che riassumeva le caratteristiche migliori dei bozzetti creati in precedenza
 Importazione su software CAD del telaio della Maserati MC 12, in modo da potere avere le misure fondamentali del layout meccanico
 Posizionamento del manichino OSCAR (ossia del punto H) nel rispetto delle normative sulla sicurezza in caso di urto e sugli angoli di visibilità. Per una corretta posizione del manichino Oscar è stato necessario modificare la forma dei montanti anteriori e della linea di curvano.
 Disegno della carrozzeria, tramite il software Solid Works, adattando la linea creata in precedenza ai vincoli imposti dagli ingombri del telaio e dalle norme per l’omologazione stradale
 Dimensionamento e collocazione delle prese d’aria
 Scelta e posizionamento dei fari e della targa, verificando che rispettino le norme di omologazione
 Creazione delle proiezioni ortogonali e del piano di forma tramite Solid Works
 Ricalcatura manuale del piano di forma su carta lucida
Si è deciso di utilizzare il software Solid Works poichè esso permette di ottenere in modo molto più rapido rispetto ad un disegno effettuato a mano le proiezioni ortogonali ed il piano di forma della vettura, nonostante la creazione della matematica necessaria al software grafico sia un lavoro molto impegnativo.

SCELTA DELLA SCALA E RAPPRESENTAZIONE DELLE PROIEZIONI ORTOGONALI
La scala di rappresentazione utilizzata è la 1:5, poiché essa è un adeguato compromesso tra praticità e necessità di dettaglio.
Per quanto riguarda le proiezioni ortogonali , si è deciso di utilizzare la rappresentazione maggiormente diffusa nel campo del design automobilistico, quindi le viste realizzate sono:
 Il fianco sinistro, posizionato al centro del foglio di lavoro;
 La pianta, posizionata sotto al fianco;
 I prospetti anteriore e posteriore, posizionati rispettivamente alla sinistra e alla destra del fianco
Data la simmetria della carrozzeria , ci si è limitati a rappresentare la sola metà sinistra dei prospetti e della pianta, quella in cui è presente il posto guida
QUOTE FONDAMENTALI E MISURE SPECIFICHE
DIMENSIONI PRICIPALI (mm o gradi)
LUNGHEZZA COMPLESSIVA
4638
LARGHEZZA COMPLESSIVA
2221
ALTEZZA COMPLESSIVA
1280
PASSO
2800
SBALZO ANTERIORE
1124
SBALZO POSTERIORE
616
CARREGGIATA ANTERIORE
1660
CARREGGIATA POSTERIORE
1560
ALTEZZA MINIMA DA TERRA
138
ANGOLO DI ATTACCO
7°
ANGOLO DI USCITA
21°
LUNGHEZZA DI DEFORMAZIONE LONGITUDINALE
350

BOZZETTO
Dopo aver riportato gli ingombri del layout meccanico della vettura su un foglio elettronico in Autacad, ed aver fissato le dimensioni fondamentali che la futura carrozzeria dovrà avere, si sono tracciati i primi bozzetti a matita della vettura (qui sotto se ne riportano solo due generali, ma per ogni paricolare – prese d’aria, fanali, ed altro ancora – ne sono stati realizzati molti altri).
Nonostante le geometrie siano appena accennate, sono comunque comprensibili le ideee generali che guiderranno la creazione del profilo della vettura, delle prese d’aria e dei dispositivi di illuminazione.
Non è stato necessario reallizzare bozzetti particolarmente curati (ombreggiature, particolari, …) o figurini a colori poichè, grazie alla modellazione tridimensionale della vettura, si ha –ad ogni passo- un riscontro visivo delle geometrie create. Inoltre, sempre grazie all’uso di software di modellazione, è possibile creare un qualunque figurino (a colori o non) per indagini di mercato o per la futura commercializzazione della vettura.
POSIZIONAMENTO DEL MANICHINO
Dopo aver ricostruito il telaio della maserati MC 12 sul software AUTOCAD abbiamo provveduto all’inserimento di “Oscar”, il manichino regolamentare rappresentante un ipotetico guidatore di dimensioni medie.
Dato che la vettura da progettare, seppur estremamente sportiva, è una stradale, si è cercato di aver una posizione di guida sufficientemente confortevole garantendo al contempo una buona visibilità.
Il posizionamento del manichino lo si può notare dalle immagini seguenti:
La posizione del manichino da noi riportata in figura risulta essere quella più bassa possibile, pertanto se sono verificati il rispetto degli angoli di visuale in questa configurazione lo sono sicuramente anche nelle configurazioni più rialzate.
L’assegnazione della posizione del manichino si riduce alla scelta del punto H (rappresentante la cerniera virtuale tra coscia e busto del manichino), e dell’angolo compreso tra la linea rappresentante il busto dell’occupante e la verticale: tale angolo assume un valore ideale, in termini di confort, pari a 25° (quindi molto vicino al valore da noi scelto di 24°).
Il posizionamento del manichino non si riduce solo a valutare il confort e l’abitabilità dell’abitacolo, ma anche (e soprattutto) per soddisfare la sicurezza in prova di crash (durante l’urto, la rotazione del tronco superiore del manichino rispetto al punto H deve avvenire senza che la testa entri in contatto con una qualunque superficie della carrozzeria fino al raggiungimento del volante) e controllare gli angoli di visibilità (che per normativa non possono essere inferiori a determinati valori).
Sempre riferendosi all’immagine precedente, è stato necessario modificare i montanti anteriori e la linea del parabrezza per soddisfare le normative vigenti in termine di sicurezza (ottenendo contemporaneamente una miglior comodità dell’interno ed una maggiore accessibilità dell’abitacolo), la modifica ha comportato una traslazione del curvano verso l’anteriore di circa 350 mm.
Gli angoli di visibilità caratteristici sono:
 Sul fianco, tra il piano parallelo al terreno e quello tangente al cofano :
9° nella parte centrale della vettura ; 7° sul punto più alto (da normativa deve essere di almeno 5° su tutto il cofano e 7° in almeno un punto);
 In pianta, tra il piano parallelo a quello longitudinale della vettura passante per l’occhio del manichino ed i piani tangenti ai due montanti (vedere l’immagine soprastante):
48° a sinistra (da normativa deve essere uguale o superiore a 15°)
68° a destra ( da normativa uguale o maggiore a 45°).
Le coordinate del punto H del manichino regolamentare(rispetto un sistema di riferimento ottenuto dall’intersezione dell’asse anteriore con il piano longitudinale della vettura) sono invece:
X = 1197 mm Y = 17 mm Z = 300 mm

ANALISI DEGLI ELEMENTI DELLA CARROZZERIA
Prese d’aria
Nella parte frontale della vettura sono presenti le due prese di ingresso dell’aria per l’impianto di raffreddamento del motore; la loro dimensione e geometria è stata scelta tenendo presente gli ingombri e la posizione dei relativi radiatori a liquido. Dal punto di vista estetico si è cercato di esaltare l’aggressività del frontale della vettura in accordo con il family feeling Ferrari, ricorrendo (per rispettare la normativa in termini di sicurezza) alle classiche griglie nere.
Oltre alle due prese d’aria laterali, all’anteriore è poi presente un’apertura centrale che ha la funzione di convogliare aria sotto il pianale della vettura (aria che verrà incanalata verso gli estrattori posteriori) per esaltare l’effetto suolo; oltre a questa funzione tecnica, la presa migliora l’aspetto della vettura ispirandosi ai musetti frontali delle vetture da F1.
L’acqua di raffreddamento dei radiatori dell’acqua viene poi espulsa attraverso le due prese d’aria realizzate sul cofano ; lateralmente, in prossimità della portiera, sono invece presenti due piccole aperture che permettono lo sfogo dell’aria calda proveniente dai freni anteriori.
Nella parte posteriore della fiancata sono presenti due vistosi ingressi per l’aria di raffreddamento dei radiatori dell’olio; la presa si sviluppa progressivamente lungo il fianco della vettura in modo da avere basse perdite aereodinamiche durante l’avanzamento della vettura e contemporaneamente migliorare il taglio stilistico del fianco.
L’uscita dell’aria calda proveniente dai radiatori dell’olio ed eventualmente dal complessivo motore (testata, basamento, cambio, frizione, …) è realizzata dalle tre aperture (ovviamente protette da una griglia
metallica) posteriori: queste consentono anche di “vivacizzare” il posteriore della vettura che altrimenti risulterebbe piuttosto anonimo.
Sempre attraverso le aperture posteriori si è deciso di far passare i quattro scarichi del motore (due per lato): questi hanno la classica sezione circolare poichè non vi sono ragioni tecniche (maggiori prestazioni del motore, miglior raffeddamento,…) per adottare sezioni più complesse (e costose); il loro passaggio attraverso le aperture grigliate consente di evitare pericolosi surriscaldamenti della carrozzeria.
Nella parte posteriore del tettuccio si trova lo snorkel adibito all’alimentazione d’aria del motore. Il particolare posizionamento scelto nonostante presenti il difetto di generare una certa rumorosità all’interno dell’abitacolo può essere considerato come un emblema di carattere della vettura che qualunque appassionato di vetture sportive apprezza, senza dimenticare che questo è il posizionamento migliore per alimentare il motore con aria fresca ed in maniera regolare (essendo posizionato in alto, il “pescaggio” risente il meno possibile di effetti scia o dell’inquinamento generato dalle altre vetture).
Se si osserva attentamente il taglio del cofano posteriore si può notare come lo snorkel sia fisso con il telaio della vettura, questo perchè si è voluto evitare di “tagliare” il condotto dell’aria con delle parti mobili,
tagli che richiederrebbero una notevole precisione di accoppiamento ed eventuali guarnizioni di tenuta per evitare inflitrazioni (di acqua, sporcizia,…) e trafilamenti (in velocità, quando l’air box è in pressione).
Gli estrattori situati nella parte posteriore della vettura oltre a rendere estremamente sportiva la linea garantiscono un effetto aerodinamico poiché favoriscono il deflusso dell’aria proveniente dal sottopianale della vettura, favorendone lo schiacciamento a terra.
Portiere e cofani
A causa della “compattezza” della vettura non risulta facile l’accesso dell’abitacolo da parte del guidatore (e dell’eventuale passeggero); per migliorare questo aspetto si è pensato quindi di abbandonare la tradizionale apertura delle portiere “classica” per passare ad un’apertura “ad ali di gabbiano”: in questo modo si riece ad aumentare la sezione di ingresso con conseguente maggior facilità di accesso da parte del guidatore; inoltre il sistema di apertura crea un segno distintivo che favorisce il riconoscimento del modello e ne aumenta il pregio.
Un sistema di apertura di questo tipo non è però esente da difetti: oltre a richiedere una maggior complessità nei meccanismi che compongono le cerniere, è necessario disporre di strutture d’attacco più rigide e resistenti del solo tettuccio; si rende quindi necessaria la creazione di una struttura portante che vada dai montanti anteriori a quello posteriore.
Per quanto riguarda il cofano anteriore della vettura, si è deciso di movimentare solo la parte centrale per evitare antiestetici tagli sulle rimanenti parti; in ogni caso, il cofano anteriore può servire solo come accesso facilitato alla parte anteriore del telaio della vettura (regolazione sospensioni, dispositivi antirollio,…) dato che il poco spazio disponibile sottocofano non permette la creazione di un vano portabagagli di volume soddisfacente. L’asse delle cerniere di questa parte è situato vicino al curvano, dove la vicinanza con il telaio permette un sicuro ancoraggio senza bisogno di ricorrere a strutture portanti supplementari.
Infine, il cofano posteriore (cofano poichè serve solo a coprire il motore) è incernierato sul montante posteriore e si apre sottovento. Come già scritto in precedenza, lo snorkel rimane fisso al telaio, quindi è necessario far girare la linea di taglio del cofano posteriore attorno alla presa d’aria.
Sempre sul cofano posteriore, è ricavata un’ampio cristallo che non serve per la visibilità del pilota durante le manovre di retromarcia (per questo sono presenti gli specchietti retrovisori ed una telecamera con visore interno all’abitacolo) ma per poter esporre il “monumentale” motore V12 con cui è equipaggiata la vettura, principale punto d’attrazione per ogni appassionato; la superficie può essere realizzata in policarbonato (o simili) con i vantaggi rispetto al vetro tradizionale di una maggior resistenza all’impatto ed un minor peso, non è stato ritenuto necessario creare delle aperture sul cofano posteriore per il raffreddamento del propulsore dato la presenza delle ampie uscite grigliate al posteriore (già descritte in precedenza).
Per eventuali chiarimenti riferirsi alle immagini seguenti:

Gruppi ottici
Per creare una distinzione stilistica rispetto ai precedenti modelli Ferrari si è deciso di realizzare il gruppo ottico anteriore con diverse unità, ciascuna associata ad un particolare compito:
Sia il gruppo abbagliante che quello anabbagliante/posizione sono realizzati con le medesime dimensioni (grupppo ottico HERTA suggerito dal professore), mentre le frecce frontali hanno dimensioni più contenute pur conservando la medesima forma sferica.
Le misure principali delle luci anabbaglianti sono deducibili in figura, come si può vedere sono pienamente rispettate tutte le distanze regolamentari:
 Distanza tra le luci anabbaglianti : 1494 mm (da normativa minimo 600 mm);
 Distanza dell’anabbagliante dal fuori tutto : 366 mm (massimo 400 mm);
 Altezza da terra : 614 mm (deve essere compresa tra 500 mm e 1500 mm).
Oltre al rispetto delle normative, si è cercato di posizionare i gruppi ottici in zone non interessate da punti rigidi del layout meccanico nè in zone termicamente sollecitate (radiatori dell’acqua).
Per i gruppi ottici posteriori si è invece mantenuta la linea classica Ferrari con i quattro gruppi circolari multifunzione:
Nei quattro settori circolari esterni si ha una serie di LED che nel normale funzionamento svolgono la funzione di luci di posizione, mentre durante la frenata aumentano di intensità luminosa per adempiere la funzione di luci di arresto, coadiuvati anche dalla fila centrale di LED sul cofano.
Le parti centrali dei quattro gruppi svolgono invece funzioni diverse: i due gruppi più esterni servono come indicatori di direzione posteriori, mentre quelli più interni servono uno come luce fendinebbia posteriore (parte sinistra) mentre l’altro come retromarcia (parte destra) (per maggiori informazioni riferirsi all’immagine precedente).
Sono poi presenti due catarifrangenti a fondo rosso posizionati sotto i gruppi ottici circolari.
Infine, si è deciso di realizzare gli indicatori di direzione laterali integrati negli specchietti retrovisori per mantenere una linea “pulita” e nel contempo mantenere una certa funzionalità.
Il rispetto degli angoli di visuale non pone particolari problemi dato il posizionamento vantaggioso dei fanali rispetto la superficie della carozzeria:
Dalla figura si può vedere come gli unici limiti che può incontrare il fascio luminoso sono rappresentati dall’angolo inferiore sul piano laterale (angolo che per normativa deve essere almeno 10°) e dall’angolo interno sul piano orizzontale (anch’esso di almeno 10°), entrambi abbondantemente superati.
Tagli della carrozzeria
Le varie parti che compongono la carrozzeria sono visualizzate nell’immagine seguente(ad ogni colore corrisponde una parte); il criterio che abbiamo seguito per posizionare i vari tagli è quello di cercare di avere le linee di divisione il più nascoste possibile, in modo da dare un’idea di carrozzeria in un unico pezzo: pertanto i tagli seguono dolcemente le curvature della superficie oppure ne vivacizzano l’andamento.