: : : robotpig.net - Desmosedici RR

Ducati Desmosedici RR - ανάλυση

Εισαγωγή.

H Ducati παρουσίασε την πρώτη της μοτοσυκλέτα με άμμεσους δεσμούς με τους αγώνες Moto GP, την Desmosedici RR.
H μοτοσυκλέτα μοιάζει σε μεγάλο βαθμό με την αγωνιστική, εξωτερικά αλλά και στα μηχανικά της μέρη. Θα έχει παρόμοιο κινητήρα, πλαίσιο και αναρτήσεις αλλά και αρκετές διαφορές σε σχέση με την αγωνιστική.

Το άρθρο αυτό βασίζεται στα στοιχεία και τις φωτογραφίες που έδωσε η ίδια η Ducati. Οι φωτογραφίες είναι απο το επίσημο press kit και τα σχήματα απο το robotpig.net.

Κινητήρας.

Ο κινητήρας της μοτοσυκλέτας παραγωγής βασίζεται σε αυτόν της αγωνιστικής. Ειναι τετρακύλινδρος σε διάταξη V με περιεχόμενη γωνία 90 μοιρών. Χρησιμοποιεί δεσμοδρομικό έλεγχο για την λειτουργία των βαλβίδων και ανισοκατανεμημένα διαστήματα ανάφλεξης.
Οι αρχικοί κινητήρες του 2003 λειτουργούσαν σαν ένας δικύλινδρος και η ανάφλεξη γινόταν ταυτόχρονα ανα ζεύγος κυλίνδρων. Ο σκοπός αυτής της διάταξης είναι η μεγιστοποίηση της πρόσφησης των ελαστικών που απ'όσο φαίνεται πολλές φορές αποδίδουν καλύτερα με αραιούς παλμούς ώσης σε σύγκριση με μικρότερης έντασης αλλά πυκνότερους.
Στην μοτοσυκλέτα παραγωγής όπως και στις τελευταίες εκδόσεις της αγωνιστικής πιθανότατα χρησιμοποιείται μια ενδιάμεση σειρά ανάφλεξης, όχι ανάλογη μιας δικύλινδρης μηχανής αλλά ούτε και με ισοκατανεμημένα διαστήματα όπως ένας κλασσικός τερακύλινδρος.

Ο κινητήρας παραγωγής είναι πιθανότατα φαρδύτερος επειδή είναι σχεδιασμένος ωστε να αντέχει πολύ περισσότερο απο τον αγωνιστικό. Επίσης οι βαλβίδες του αν και έχουν παρόμοιο άνοιγμα και διάρκεια υφίστανται πολύ χαμηλότερες καταπονήσεις. Το πολύ άγριο προφίλ των εκκεντροφόρων του αγωνιστικού κινητήρα ανοίγει και κλείνει πολύ γρήγορα τις βαλβίδες μεγιστοποιόντας το χρονικό διάστημα που αυτές βρίσκονται στο μέγιστο άνοιγμά τους. Παράλληλα όμως τις υποβάλει σε μεγάλες επιταχύνσης που εκτός απο μικρή διάρκεια ζωής απαιτούν συχνότατη συντήρηση του πολύπλοκου μηχανισμού desmo. Για τους λόγους αυτούς ο κινητήρας παραγωγής έχει εκκεντροφόρους πολύ ομαλότερου προφίλ.

Ο κινητήρας αποδίδει 200+ άλογα στις 13.000σ.α.λ όντας ένας απο τους ισχυρότερους (αν όχι ο ισχυρότερος) παραγωγής αν και φυσικά υπολείπεται απο τα 250-260 άλογα του αγωνιστικού μοτέρ.

Το launch / traction control της αγωνιστικής έκδοσης θα απουσιάζει στη μοτοσυκλέτα παραγωγής μιας και είναι ευαίσθητη και εν πολλοίς μυστική τεχνολογία.

Πλαισιο.

Σύμφωνα με την Ducati το πλαίσιο της RR μοιράζεται την βασική αρχιτεκτονική και γεωμετρία του με την αγωνιστική μοτοσυκλέτα του 2006. Υπάρχουν όμως και κάποιες σημαντικές διαφορές που διαφοροποιούν την έκδοση δρόμου απο την αγωνιστική. Φυσικά και οι δύο χρησιμοποιούν χωροδυκτίωμα (σχεδόν έστω) απο σωλήνες χρωμομολυβδενιούχου χάλυβα.

Η σημαντικότερη διαφορά εντοπίζεται στα σημεία σύνδεσης του κινητήρα με το πλαίσιο. Ο κινητήρας ειναι εντατό μέρος του πλαισίου και επάνω του εδράζεται η πίσω ανάρτηση. Επίσης χρησιμοποιείται σαν στέλεχος για τον πλήρη τριγωνισμό του πλαισίου. Στην ακόλουθη φωτογραφία φαινεται αριστερά η Desmosedici RR και δεξιά το πλαίσιο της αγωνιστικής μοτοσυκλέτας του 2006.

Στα σημεία που δείχνουν τα μπλέ βελάκια στις δύο εικόνες βλέπουμε την πρώτη σημαντική διαφορά. Ενώ στην αγωνιστική οι σωλήνες καταλήγουν σε ένα κυλινδρικό στέλεχος στην RR ενώνονται με ένα χυτό μέρος με εσωτερικά νεύρα. Εκτός απο την ανθεκτικότερη έδραση του -βαρύτερου- υποπλαισίου στη μοτοσυκλέτα παραγωγής το εξάρτημα αυτό φαίνεται να ενισχύει την τοπική ακαμψία στο σημείο αυτό.
Με τα πράσινα βελάκια φαίνεται μια δέυτερη σημαντική διαφορά (αν και λόγω των περιορισμένων φωτογραφιών και σχημάτων στο σημείο αυτό κάνουμε εκτίμηση και μόνο). Ενώ στο αγωνιστικό πλαίσιο υπάρχει ένας σωλήνας που ενώνει τις εμπρός με τις πίσω βάσεις (το κυρτό στέλεχος που δείχνούν τα πράσινα βελάκια στο δεξιά σχήμα), στην RR ο σωλήνας αυτός φαίνεται να απουσιάζει ή να εδράζεται πολύ ψηλότερα. Το αποτέλεσμα είναι στο σημείο αυτό να έχουμε ελαστικότερη έδραση του κινητήρα στη μοτοσυκλέτα παραγωγής.

Ο λόγος για τις διαφορές αυτές είναι διττός. Πρέπει να μειωθούν οι κραδασμοί του κινητήρα, ο οποίος εδράζεται απ'ευθείας στο πλαίσιο χωρίς ελαστικούς συνδέσμους, ενώ επίσης δεν έχει αντικραδασμικούς άξονες. Ακόμα θα πρέπει να αλλάξει η ελαστικότητα του πλαισίου στα ανάλογα επίπεδα ωστε να λειτουργήσει καλύτερα με λάστιχα δρόμου αλλά και με αναβάτες που δεν έχουν την εμπειρία και τις ικανότητες των αναβατών του παγκοσμίου πρωταθλήματος.

Η λύση που απ'όσο φαίνεται ακολουθήθηκε είναι αυτή που ακολουθούν και οι περισσότεροι κατασκευαστές (οι 4 ιαπωνικές εταιρίες δηλαδή). Το πίσω μέρος γίνεται όσο πιο άκαμτο είναι δυνατόν και επιλέγεται η ύπαρξη ελαστικοτητας (σε ορισμένα επίπεδα μόνο) στο εμπρός μέρος, κοντά στο λαιμό του τιμονιού). Η ελαστικότητα αυτή επιτρέπει στους τροχούς να ακολουθούν τις ανωμαλίες του οδοστρόματος υπο μεγάλη κλίση (ελαστικότητα στον εγκάρσιο άξονα). Επίσης υποβοηθά την λειτουργία της εμπρός ανάρτησης (ελαστικότητα κατα τον διαμήκη άξονα). Αν και ελάχιστη σε απόλυτες τιμές η ελαστικότητα του πλαισίου στον διαμήκη άξονα μπορεί να κάνει την μοτοσυκλέτα πιο προβλέψιμη στην οδήγηση. Επίσης πρέπει να σημειωθεί πως η ακαμψία κατα την στρέψη στον διαμήκη άξονα είναι πολύ μεγάλη ωστε η μοτοσυκλέτα να μην υποφέρει απο ταλαντώσεις και να είναι σταθερή ακόμα και υπο μεγάλες επιταχύνσεις και απότομες αλλαγές κατεύθηνσης.

Μια άλλη πιθανολογούμενη διαφορά ειναι το φαρδύτερο πλαίσιο στο σημείο που εδράζεται το εμπρός μέρος του κινητήρα. Στην φωτογραφία σημειώνεται με το μπλέ βέλος το στέλεχος του πλαισίου αν και κάτι τέτοιο δεν μπορεί να είναι απόλυτα ακριβές με όσα στοιχεία είναι διαθέσιμα αυτή τη στιγμή.

Αεροδυναμική.

Οι μοτοσυκλέτες έχουν εκ φύσεως προβληματική αεροδυναμική συμπεριφορά. Έχουν ακανόνιστο σχήμα (που συμπεριλαμβάνει και τον οδηγό), πολύ μικρό μεταξόνιο και εκτεθειμένα κινούμενα μέρη (τον οδηγό και τους τροχούς/αναρτήσεις).

Εκτός απο την αεροδυναμική αντίσταση, εξ'ίσου αν όχι σημαντικότερο θέμα είναι αυτό της αεροδυναμικής συμπεριφοράς και ειδικότερα της ευστάθειας. Οι αγωνιστικές Desmosedici έχουν την μεγαλύτερη τελική (συνήθως τουλάχιστον) απο τις άλλες μοτοσυκλέτες και αυτό οφείλεται και στην μικρή αεροδυναμική αντίστασή. Παράλληλα όμως όπως φαίνεται σε πολλούς αγώνες και ειδικά σε γρήγορες πίστες παρουσιάζουν έντονες ταλαντώσεις.

Κάθε ομάδα κάνει ένα συμβιβασμό μεταξύ αεροδυναμικής αντίστασης και αεροδυναμικής ευστάθειας (ή και άνωσης). Για παράδειγμα η Honda RC211V, η πιο επιτυχημένη μοτοσυκλέτα απο την αρχή του motoGP έχει πολύ πιο αντιαεροδυναμικό σχήμα, αφήνει τον οδηγό περισσότερο εκτεθειμένο και έχει πιο απότομες επιφάνειες σε σύγκριση με την Ducati. Αυτό έχει μεν σαν αποτέλεσμα μεγαλύτερη αντίσταση αλλά δεν αφήνει να δημιουργηθεί σχήμα πτέρυγας (τουλάχιστον όχι στον ίδιο βαθμό) όπως η Ducati . Ετσι η RC211V έχει μικρότερη αεροδυναμική άνωση, καλύτερη ευστάθεια και μεγαλύτερη πρόσφυση (στην ίδια ταχύτητα κίνησης) με αντάλαγμα μεγαλύτερη αντίσταση και μικρότερη τελική ταχύτητα.

Φυσικά η πολιτική έκδοση δεν θα υποστεί τις συνθήκες ενός αγώνα motoGP, εξωτερικά έχει σχεδόν το ίδιο σχήμα με την αγωνιστική του 2006 αλλά με μία διαφοροποίηση, την θέση της εξάτμισης, που αναλύουμε παρακάτω.

Εξατμίσεις.

Η θέση της εξάτμισης έχει σημασία για χωροταξικούς αλλά και αεροδυναμικούς λόγους. Ουσιαστικά υπάρχουν δύο σημεία για την τοποθέτηση της εξάτμισης, στο πλάι δίπλα στον κινητήρα και πίσω απο την θέση του οδηγού, στην ουρά της μοτοσυκλέτας. Φυσικά υπάρχουν άπειρες παραλλαγές ή και συνδυασμοί.

Στην πρώτη έκδοση της αγωνιστικής Desmosedici (2003-2004) η εξάτμιση βρισκόταν στο πίσω μέρος, όπως φαινεται στην εικόνα:

Στις επόμενες εκδόσεις (2005-6) και με τους νέους κανονισμούς οι οποίοι ήταν πολύ χαλαρότεροι σε θέματα θορύβου οι εξατμίσεις ήταν πλέον απλούστερες και η ροή των καυσαερίων είχε μεγαλύτερη ορμή. Έτσι πλέον είχαμε τέσσερις απολήξεις, δύο κάτω απο την ουρά τις μοτοσυκλέτας και δύο στο πλάι κάτω απο τον κινητήρα:

Πιθανότατα η ορμή των καυσαερίων απο τις δύο απολήξεις κάτω απο την ουρά είναι παρόμοια σε μέγεθος με το μονό τελικό (όλων των κυλίνδρων) της προηγούμενης έκδοσης με σιγαστήρα, ωστε να διατηρηθεί παρόμοια αεροδυναμική συμπεριφορά.

Στην μοτουκλέτα παραγωγής η οποία ακόμα και με την έξτρα αγωνιστική εξάτμιση πρέπει να πληρεί όρια θορύβου υπάρχει ένα τελικό εξάτμισης με δύο απολήξεις στον ουρά. Η καινοτομία εδώ είναι πως είναι στραμμένο προς τα επάνω και όχι προς τα πίσω.

Η εξάτμιση ειναι μια υπολογίσιμη πηγή ορμής, ένας κινητήρας 1000κ.εκ που περιστρέφεται με 16.000 στροφές παράγει περίπου 8.000 λίτρα καυσαερίων το λεπτό. Παρακάτω θα αναλύσουμε (ποιοτικά) την αεροδυναμική επίδραση της θέσης της εξάτμισης. Η αεροδυναμική ενός σώματος καθορίζεται εκτός απο την γεωμετρία του σχήματός του και απο πηγές ρευστού, όπως είναι η εξάτμιση αλλά και απο προσδεδεμένους στροβίλους (που δεν θα εξετάσουμε εδώ).

Στα παρακάτω σχήματα απεικονίζεται εκτός απο την φιγούρα της μοτοσυκλέτας και του αναβάτη, το ισοδύναμο αεροδυναμικό σώμα, δηλαδή το πως συμπεριφέρεται συνολικά η μοτοσυκλέτα ως προς την ροή του αέρα. Το ισοδύναμο αεροδυναμικό σώμα απεικονίζεται με ανοιχτότερο χρώμα (είναι η περιοχή που δείχνει το ροζ βελάκι - EAB). Επίσης στα σχήματα απεικονίζεται το κέντρο βάρους (κύκλος με μαύρα και άσπρα τετραγωνάκια) και το κέντρο αεροδυναμικής πίεσης (άσπρος κύκλος) αλλά και η απόστασή τους (πράσινο βέλος). Με κόκκινο βέλος απεικονίζεται η φορά των καυσαερίων που εξέρχονται απο την εξάτμιση.

Να σημειωθεί πως τα ακόλουθα σχήματα είναι ποιοτικά και μόνο, δεν βασίζονται σε μετρήσεις και τα μεγέθη που απεικονίζουν δεν είναι αληθινά.

Μεγάλη σημασία για την ευστάθεια της μοτοσυκλέτας έχει η απόσταση μεταξύ κέντρου πίεσης και κέντρου βάρους. Όσο πιο πίσω είναι το κέντρο πίεσης απο το κέντρο βάρους τόσο μεγαλύτερη ειναι η αεροδυναμική ροπή επαναφοράς που σχηματίζεται όταν το σώμα εκτραπεί απο την διεύθηνση κίνησής του.

Στο πρώτο σχήμα βλέπουμε την τοποθέτηση της εξάτμισης στο πλάι της μοτοσυκλέτας:

Εδώ βλέπουμε πως η ροή γύρω απο τη μοτοσυκλέτα ουσιαστικά παραμένει αμετάβλητη, στο πίσω μέρος έχουμε έντονη αποκόληση επειδή ο αέρας δεν μπορεί να αλλάξει τόσο απότομα κατεύθηνση και να ακολουθήσει το σχήμα της μηχανής. Η ορμή των καυσαερίων διοχετεύεται εκτός του ομόρρου της μοτοσυκλέτας και δεν επηρεάζει την αεροδυναμική συμπεριφορά.

Στο επόμενο σχήμα βλέπουμε την εξάτμιση στο πίσω μέρος στην ουρά της μοτοσυκλέτας. Εδώ η ορμή απο τα καυσαέρια τοποθετείται ακριβώς στην περιοχή που υπάρχει πρόβλημα αποκόλησης. Έτσι η ροή δεν διαταράσεται και αποκολλάται αρκετά πιο πίσω. Εκτός απο μικρότερη αεροδυναμική αντίσταση μετατοπίζεται και το κέντρο πίεσης προς τα πίσω εξασφαλίσοντας μεγαλύτερη σταθερότητα. Ουσιαστικά εξομειώνεται η ύπαρξη ενός μακρύτερου και πιο αεροδυναμικού σώματος.

Στην περίπτωση της Desmosedici RR έχουμε μια παραλαγή της διάταξης που περιγράφηκε πιο πάνω. Η εξάτμιση είνα στραμμένη προς τα πίσω αλλά και προς τα επάνω αλλάζωντας το προφίλ του αεροδυναμικού σώματος που σχηματίζεται.

Με τη συγκεκριμένη διάταξη το σχηματιζόμενο προφίλ θυμίζει ανεστραμμένη πτέρυγα και θα πρέπει να μειώνει εως ένα βαθμό την αεροδυναμική άνωση.

Κάτι που πρέπει να σημειωθεί στις δύο τελευταίες περιπτώσεις είναι η εξάρτηση της αεροδυναμικής συμπεριφοράς απο τη λειτουργία του κινητήρα. Βλέπουμε πως όταν ο κινητήρας δουλεύει σε υψηλές στροφές και παράγει αρκετά και μεγάλης ορμής καυσαέρια τότε ενισχύεται η ευστάθεια της μοτοσυκλέτας. Αν και αρχικά φαίνεται πως θα έχουμε αλλοπρόσαλη συμπεριφορά στην πράξη η συμπεριφορά μιας μοτοσυκλέτας είναι αλληλένδετη με τον χειρισμό του γκαζιού. Σε μεγάλες ταχύτητες ούτως ή άλλως ο κινητήρας δουλεύει σε υψηλές στροφές ωστε να αποδόσει την ισχύ που απαιτείται για να υπερνικίσει τις -μεγάλες- αντιστάσεις. Όταν έχουμε επίσης απότομο άνοιγμα του γκαζιού η μοτοσυκλέτα τείνει να ανασηκώσει το εμπρός μέρος λόγο της ροπής αντίδρασης στην πρόσφυση του πίσω τροχού και εκεί ακριβώς ενισχύεται η αεροδυναμική σταθερότητά της ή και μετρειάζεται η αεροδυναμική άνωσή της.

Άρα το συμπέρασμα είναι πως ακόμα και σε εξάρτηση απο τις στροφές του κινητήρα τα καυσαέρια απο την εξάτμιση μπορούν να χρησιμμοποιηθούν για να ενισχύσουν την αεροδυναμική συμπεριφορά της μοτοσυκλέτας.

Επίλογος.

Η Desmosedici RR αν και μάλλον συμβατική στο σύνολό της είναι η κορωνίδα της αγωνιστικής τεχνολογίας της Ducati. Αρκετά απο τα χαρακτηριστικά της θα περάσουν και στις μοτοσυκλέτες παραγωγής των επόμενων ετών ενώ πιθανότατα και άλλοι κατασκευαστές θα βάλουν σε περιορισμένη παραγωγή μοτοσυκλέτες παρόμοιες με τις αγωνιστικές των MotoGP.

σχολιάστε αυτό το άρθρο στο φόρουμ

γραφτείτε στο robotpig.net/forum

I.K.Ερρίπης 271006

Desmo

Στα συμβατικά συστήματα κίνησης των βαλβίδων ο εκκεντροφόρος στρεφόμενος πιέζει την βαλβίδα προς τα κάτω και ταυτόχρονα συμπιέζει το ελατήριο που είναι τοποθετημένο ομμόκεντρα στον κορμό της. Για να επανέλθει η βαλβίδα στην αρχική της θέση χρησιμοποιείται το ελατήριο που εκτεινόμενο την ανεβάζει πάλι επάνω.

Στα δεσμοδρομικά συστήματα χρησιμοποιείται ένας εκκεντροφόρος με δύο έκκεντρα ανα βαλβίδα. Τα έκκεντρα αυτά σπρώχνουν δύο αρθρωτά στελέχη απο τα οποία το ένα ωθεί την βαλβίδα προς τα κάτω και το άλλο προς τα επάνω. Έτσι η βαλβίδα ακολουθεί την κίνηση που διαγράφουν τα άκρα των στελεχών αυτών χωρίς να χρησιμοποιούνται ελατήρια.

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται ένα συμβατικό σύστημα με ελατήριο (αριστερά) και ένα δεσμοδρομικό (δεξιά).

Το μπλέ βελάκι δείχνει την κίνηση προς τα κάτω, στο συμβατικό σύστημα εκτελείται απο τον εκκεντροφόρο και στο desmo απο το ένα έκκεντρο και το μπλέ στέλεχος. Το κόκκινο βελάκι δείχνει την κίνηση προς τα επάνω που εκτελαίται είτε απο το ελατήριο είτε απο το κόκκινο στέλεχος με την βοήθεια του άλλου έκκεντρου.

Το πλεονέκτημα του desmo είναι ο καλύτερος έλεγχος της κίνησης των βαλβίδων. Εφόσον το σύστημα είναι σωστά ρυθμισμένο οι βαλβίδες ακολουθούν ακριβώς την επιθυμητή τροχιά, μένουν ανοιχτές όσο χρειάζεται και ανοιγοκλείνουν όσο απότομα ή ομαλά χρειαστεί. Επίσης δεν σπαταλάται ενέργεια στην συμπίεση των ελατηρίων και ο κινητήρας μπορεί να λειτουργήσει σε υψηλές στροφές όπου τα ελατήρια δεν προλαβαίνουν να επαναφέρουν τις βαλβίδες στην αρχική τους θέση.

Το μειονέκτημα του desmo είναι η μεγάλη του πολυπλοκότητα αλλά και η εκτενής συντήρηση που απαιτείται ώστε να είναι πάντα σωστά ρυθμισμένο. Στην πράξη η μεταλουργία έχει εξελιχθεί ώστε να έχουμε ελατήρια βαλβίδων που μπορούν να δουλέψουν αποδοτικά σε πολύστροφους κινητήρες.

Εκτός απο το desmo εναλλακτική λύση στα συμβατικά ελατήρια είναι τα ελατήρια αερίου ή αλλιώς πνευματικές βαλβίδες όπως αναφέρονται στον τύπο. Η λύση αυτή χρησιμοποιείται εδώ και δεκαετίες στους κινητήρες της Formula 1 και στα motoGP έιχε χρησιμοποιηθεί απο την Aprilia Cube.

κέντρο πίεσης/βάρους

Κέντρο βάρος ενός σώματος ονομάζεται το σημείο όπου ασκείται η συνισταμένη δύναμη του βάρους του. Αν ασκήσουμε στο σημείο αυτό οποιαδήποτε δύναμη το σώμα θα μετακινηθεί στην διεύθηνση της δύναμης αυτής χωρίς να στραφεί σε κανέναν άξονα.

Αντίστοιχα κέντρο πίεσης ονομάζουμε το σημείο όπου ασκείται η συνισταμένη των αεροδυναμικών φορτίων σε ένα σώμα.

weblinks:

ducati.com/desmosedici
motorcycledaily.com
ducati.com/bikes/techcafe

βιβλιογραφία:

-

σχετικά άρθρα:

--> Motoczysz C1 - ανάλυση

--> Έκθεση Μοτοσυκλέτας - 3/06

σχετικά τόπικ στο forum:

--> τεχνολογία MotoGP 2006/7

--> Aprilia V4 engine