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Analisi Tecnica F1Formula 1

Analisi Tecnica: tutti i sistemi di sicurezza delle attuali monoposto di Formula 1





L’incidente di Romain Grosjean ha destato molto scalpore tra gli spettatori del Gran Premio del Bahrain, risvegliando in modo particolare l’attenzione per il livello di sicurezza raggiunto dalle monoposto di F1 dopo anni di encomiabile lavoro svolto dalla Federazione su questo fronte. Vediamo nel dettaglio, analizzando il regolamento, quali sono tutti i dispositivi di sicurezza di cui sono dotate le vetture di Formula Uno oggi.

sicurezza
© Sutton Images

Ho deciso di scrivere questo pezzo seguendo un po’ l’onda del momento, ovviamente: tanti amici e conoscenti in questi giorni mi hanno chiesto come possa essere stato possibile che il buon Romain, dopo un colpo del genere, sia uscito non solo sulle sue gambe, ma anche riportando ferite molto lievi in paragone all’entità visiva dell’impatto.

Andiamo ad analizzare punto per punto il regolamento tecnico 2020:

Carrozzeria

Nel regolamento sono riportate varie zone in cui non è possibile montare alcun componente aerodinamico ma, oltre a questo, sono prima di tutto previste delle strutture “d’impatto laterale“.

3.5.3 Strutture d’impatto laterali – Le strutture di assorbimento dell’impatto definite all’articolo 15.5.2 devono essere completamente racchiuse dalla carrozzeria, in modo che nessuna parte della struttura d’impatto sia in contatto con il flusso d’aria esterno. Quando tagliata da un piano verticale longitudinale, la carrozzeria che racchiude queste strutture di impatto non deve formare sezioni chiuse nella regione tra 300 mm e 875 mm davanti al piano C-C.”

Le strutture d’impatto laterale consistono nei famosi coni anti intrusione, quelli attorno ai quali Ferrari sviluppò il concetto dell’imbocco delle pance più alto.

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Ciò che resta dei coni anti intrusione sulla scocca della VF-20. Buona parte ha ceduto perchè sollecitati a taglio, mentre sono disegnati per resistere a compressione.

I coni anti intrusione sono da molti anni dei dispositivi… “collassabili”, utili a diminuire le forze d’impatto laterali.


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Cono anti intrusione montato sulla Force India nel 2014.
Cono anti intrusione montato sulla Force India nel 2014.

Fondamentale è stato anche l’HALO: realizzato in titanio Grado 5, esso deve essere in grado di resistere a 116 kiloNewton di forza verticalmente, 93 lateralmente e 46 frontalmente. I detrattori di questo sistema dovranno ammettere che senza l’HALO, molto probabilmente, oggi staremo piangendo un pilota di Formula Uno.

La scocca della #8. L'halo ha retto benissimo l'impatto, salvando di fatto la vita al francese.
La scocca della #8. L’HALO ha retto benissimo l’impatto, salvando di fatto la vita al francese.

Serbatoio

Era da parecchio tempo che non si vedeva un incidente che generasse una simile quantità di fuoco attorno alla macchina – o meglio, metà macchina. Il serbatoio delle auto da Formula Uno è situato appena dietro la schiena del pilota, frapponendosi tra il sedile e la Power Unit. All’appendice 6.1 del regolamento si trovano le specifiche per la progettazione del serbatoio:

“6.1.1 – Il serbatoio del carburante deve essere di una singola gomma conforme o superiore alle specifiche degli standard FIA FT5-1999, il raccordo di poliuretano all’interno del serbatoio tuttavia non è obbligatorio. Un elenco dei materiali approvati può essere trovato nella Lista Tecnica No.1 (materiali serbatoio carburante omologati sulla base di FT3-1999, FT3.5-1999 e FT5-1999) sul sito della FIA”.

Si indica quindi il materiale del serbatoio, che all’interno deve avere un’involucro impermeabile in gomma. Le specifiche per i polimeri utilizzabili sono strettamente controllate e regolamentate dalla Federazione.

  • “6.1.2 – (…) può essere mantenuto un massimo di 0,25 litri di carburante all’esterno della cellula di sopravvivenza, ma solo quello che è necessario per il normale funzionamento del motore”;
  • “6.1.3 – Il carburante non deve essere stoccato a più di 400 millimetri dall’asse longitudinale della vettura”;
  • “6.1.4 – Nessun serbatoio di gomma deve essere utilizzato a più di 5 anni dalla data di fabbricazione”.

Queste regolamentazioni impongono le misure per il posizionamento del serbatoio. In gara, le monoposto hanno più di 100 kg di benzina a bordo nelle fasi iniziali. Capirete bene che il serbatoio è un elemento cruciale dinamicamente per l’auto, e dunque il suo posizionamento potrebbe influire moltissimo sul bilanciamento della vettura se fosse lasciato al libero arbitrio degli ingegneri: ecco perché vale la pena regolamentarlo.

Inoltre, le monoposto di Formula Uno, consentono una pressione del carburante all’iniezione di massimo 500 Bar. Diventa quindi vietato, per ragioni di sicurezza, posizionare ogni condotto caricato ad una pressione uguale o superiore ai 10 Bar all’interno del serbatoio della vettura.

Sezione del serbatoio della Sauber BMW F1.08
Sezione del serbatoio della Sauber BMW F1.08. Notare lo spessore anti deformazione appena a sinistra dell’immagine.

“6.3 – Struttura collassabile: Il serbatoio del carburante deve essere completamente circondato da una struttura deformabile, che è parte integrante della cellula di sopravvivenza che deve essere in grado di sopportare i carichi richiesti dai test agli articoli 18.2.1 e 18.3″.

“6.4 – Guarnizioni serbatoio: Il tappo del serbatoio non deve sporgere oltre la carrozzeria. Ogni tubo di sfiato che collega il serbatoio all’esterno deve essere progettato per evitare perdite di liquido quando la macchina è in funzione e la sua presa non deve essere a meno di 250 millimetri dall’asse dell’abitacolo. Tutti i tappi del serbatoio e gli sfiati devono essere progettati per garantire un’efficiente chiusura che riduce il rischio di apertura accidentale a seguito di un incidente o di chiusura incompleta dopo il rifornimento”. 

Il rifornimento al giorno d’oggi è un’operazione molto delicata, bandita durante i pit stop per ridurre il rischio d’incendio nelle fasi di sosta ai box. Notate però come resti regolamentata anche se svolta durante i tempi morti nelle operazioni ai box.

Sistemi elettrici

Sulle monoposto vengono montate varie camere ad alta velocità e sensori per analizzare le varie circostanze in caso di incidente. In particolare, vi è un registratore dati (ADR) che ha varie specifiche, compresa la posizione di montaggio, regolamentate molto strettamente.

“8.8 – Rilevatore dati incidenti (ADR) e camera ad alta velocità per incidenti:
8.8.1 Il registratore deve essere montato e gestito: a) In conformità con le istruzioni FIA. (…seguono istruzioni sul montaggio dello stesso…)”

Inoltre:

“8.8.2 – Il registratore deve essere collegato a due accelerometri da 500g esterni che sono solidamente avvitati alla cellula di sopravvivenza, sul piano centrale della vettura, utilizzando quattro bulloni da 4 millimetri. Uno deve essere il più vicino al centro di gravità dell’automobile nominale pratico e l’altro più avanti possibile all’interno della cella di sopravvivenza. L’accelerometro anteriore può essere montato sul lato inferiore della superficie superiore purché sia saldamente fissato ad una parte strutturale della cellula di sopravvivenza”;

“8.8.3 – Il registratore deve essere alimentato da una fonte nominale da 12V tale che la sua batteria interna possa essere ricaricata in qualsiasi momento quando i sistemi elettronici della vettura sono alimentati e quando i sistemi di auto sono spenti, ma una batteria portatile o ombelicale è collegata”;

“8.8.4 – Un ADR e due accelerometri devono essere montati su ogni macchina in qualsiasi momento durante un evento e in tutti i test in cui hanno partecipato più di una squadra”.

Esempio di ADR fabbricato dalla Motec, usato anche sulle vetture GT.
Esempio di ADR fabbricato dalla Motec, usato anche sulle vetture GT.

Sono previste anche varie camere ad alta velocità, prodotte su specifica e fornitore FIA e obbligatoriamente montate su ogni auto.

Sistema di pericolo medico

Ciascuna vettura ha una luce (in genere montata vicino al tasto di disinserimento della frizione, la famosa N cerchiata appena davanti al cockpit) che, collegata al data logger della FIA, indica in tempo reale alla squadra medica informazioni sulla gravità dell’incidente.

Abitacolo

“13.1.3 – Il pilota deve essere in grado di entrare e uscire dall’abitacolo, senza che sia necessario aprire una porta o rimuovere qualsiasi parte della macchina diversa dal volante (e dall’headrest NDR.). Quando si è seduti normalmente, il conducente deve essere rivolto in avanti e la parte posteriore del suo casco non può essere a più di 125 millimetri d’avanti al piano C-C.”

Fin qui, sembra tutto scontato, direte. Ma poi:

“13.1.4 – Dalla sua normale posizione di guida, con tutte le cinture di sicurezza allacciate e mentre indossa la sua solita attrezzatura di guida, il pilota deve essere in grado di rimuovere il volante e uscire dalla macchina entro 7 secondi e quindi riposizionare il volante in un totale di 12 secondi (…)”.

Tutti i piloti vengono quindi sottoposti a dei test atti a garantire un’uscita celere dall’abitacolo, con una durata massima quantificata in 7 secondi. Ovviamente viene anche indicato che il volante debba avere necessariamente un dispositivo di sgancio rapido omologato. Inoltre, è specificata una distanza minima di 300mm dalla faccia dei pedali in posizione non operativa dalla paratia anteriore della cellula di sopravvivenza.

Estintori

Ogni auto deve avere a bordo un estintore di sicurezza a schiuma, in genere fissato tra le gambe del pilota. L’estintore deve scaricarsi nell’abitacolo e nel vano motore. Deve scaricarsi interamente in non meno di 10 e non più di 30 secondi.

Estintore omologato montato sulle monoposto.
Estintore omologato montato sulle monoposto.

Ovviamente deve avere vari ugelli, che non possono essere diretti verso il pilota.
Ricordate quando a Mick Schumacher scoppiò l’estintore in Austria, facendogli perdere il podio?

Pulsante di attuazione dell'estintore di bordo, a lato del cockpit.
Pulsante di attuazione dell’estintore di bordo, a lato del cockpit.

Cinture di sicurezza

“14.4 – E ‘obbligatorio indossare due cinture per le spalle, una cintura addominale e due cinture per le gambe. Queste cinture devono essere fissate in modo sicuro alla vettura e devono essere conformi alla norma FIA 8853- 2016″

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Viene poi reso obbligatorio un equipaggiamento di imbottiture varie per testa, gambe e braccia, probabilmente una delle cose che ha salvato Romain Grosjean dal perdere conoscenza. Sono inoltre previsti dei sistemi di sgancio rapido del sedile, che tornerebbero estremamente utili alle squadre di soccorso nel malaugurato caso in cui il pilota riporti lesioni spinali o fratture per cui sia necessario estrarlo dall’abitacolo senza fargli compiere movimenti anomali.

La Federazione, dal 1994 in poi, ha rafforzato moltissimo la sicurezza delle monoposto. Bisogna riflettere ora su altri fondamentali aspetti, come la sicurezza delle piste e del personale addetto per evitare che possano replicarsi o interventi non troppo efficaci – come quello per spegnere il rogo della Haas di Grosjean – o marchiani errori dagli esiti potenzialmente drammatici, come nel caso dell’improvvido attraversamento del commissario che per pochi istanti ha evitato l’impatto con la McLaren di Norris.





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Christian Falavena

The author Christian Falavena

Classe '99, appassionato di tutto ciò che va forte e fa rumore, introdotto alla passione per le 4 ruote dal padre. Seguo il mondiale di Formula Uno dal 2007, leggo e scrivo di tecnica dal 2017. Musicista a tempo perso e già perito meccatronico industriale, ora aspirante ingegnere meccanico presso l'Università degli Studi di Ferrara, in cui sono Team Leader nel programma Formula Student.