L’uovo di Colombo

La sicurezza è un tema importante. Per offrire sempre maggior protezione agli occupanti di un autoveicolo, è importante che il mezzo sia dotato di strutture che assorbano adeguatamente l'energia che si sprigiona in caso d'urto.

Entrando nel merito, dobbiamo ricordarci una formuletta semplice semplice: F = m x a. F è la forza risultante dal prodotto della massa (m) per l'accelerazione (a). E' doveroso specificare che per "accelerazione" si intende qualsiasi variazione di velocità, in positivo e in negativo. In caso di frenata (o di qualsiasi altra variazione in negativo della velocità), fisicamente si ha un'inversione del "verso" dell'accelerazione.

Tornando a noi, la formula menzionata poc'anzi, applicata agli autoveicoli, genera fondamentalmente una sorta di circolo vizioso. Mi spiego: durante un incidente, il veicolo subisce l'effetto di una forza (F), che scaturisce dalla brusca variazione di velocità (in negativo). Questa forza, risultando da un prodotto, è direttamente proporzionale alla massa del veicolo stesso. Ora, se - per assurdo - i veicoli fossero rigidi, la totalità della forza scaturita sarebbe trasformata in energia cinetica, il mezzo si arresterebbe e poi istantaneamente "rimbalzerebbe" all'indietro, riacquistando subito velocità, quindi con un'ulteriore inversione del verso dell'accelerazione. Praticamente, il comportamento che hanno le palle da biliardo. Chiaramente, tutte queste "accelerazioni" causerebbero degli scuotimenti che avrebbero effetti catastrofici sull'organismo degli occupanti. Per questo le vetture sono dotate di zone ad assorbimento d'energia. Per questo esistono anche gli air bag.

Il compito delle zone d'assorbimento è proprio quello di assorbire, deformandosi come una spugna stretta tra le mani, l'energia che altrimenti sarebbe scaricata sui passeggeri del mezzo. Ovviamente, anche questi particolari hanno un limite di efficienza oltre il quale non riescono più a dissipare l'energia che, trasferita alla cellula rigida di sopravvivenza dell'abitacolo, e quindi a suoi occupanti, genera quella forza che "ci spinge" in avanti (a sua volta dipendente dalla nostra massa). Ad assorbirla ci pensano i pretensionatori e l'airbag: i primi ci frenano e il secondo garantisce un "atterraggio morbido". Semplificando molto, il processo è questo. Per ridurre ai minimi termini l'energia scaricata sugli occupanti, è necessario realizzare vetture con zone d'assorbimento e sistemi di ritenuta sempre più efficienti. Tutto ciò genera, in soldoni, un aumento delle dimensioni e, quindi, del peso dei veicoli, per mantenere, a parità di efficienza, valori di abitabilità accettabili. Aumentando il peso e, quindi, la massa, aumenta anche la forza generata dallo stesso veicolo, in caso d'urto. Aumentando l'energia, è necessario aumentare l'efficienza delle zone d'assorbimento... Ed eccoci al circolo vizioso di cui sopra.
Tralasciando tutto quanto relativo alle dotazioni di serie, notevolmente arricchitesi, questo è il motivo principale dell'incremento del peso e delle dimensioni delle vetture, avvenuto negli ultimi anni.

La maggiorazione delle dimensioni genera, da far suo, tutti i problemi relativi alla mobilità che gli abitanti delle grandi aree urbane conoscono benissimo. Per aggirare il problema, ci sarebbero i materiali compositi e le strutture a "nido d'ape", diffusissime sulle vetture da competizione ma ancora relativamente costose e difficili da applicare su larga scala nella produzione in serie, perlomeno secondo i classici canoni costruttivi.
L'unico tentativo moderno di creare una vettura "piccola e sicura" è stata la Smart ForTwo, ma andando ad esaminare nello specifico i risultati di questa in un crash frontale, scopriamo che la supermini tedesca non si comporta ottimamente e ciò è essenzialmente derivato dall'esiguità delle zone ad assorbimento d'energia, derivata dalle dimensioni molto ridotte.
Come si fa, quindi, a produrre in serie (a prezzi accettabili) un'automobile piccola e sicura al punto da minimizzare le sollecitazioni sui passeggeri e i problemi relativi alla mobilità? La risposta si chiama Pinifarina Nido

PININFARINA NIDO

Il prototipo è stato progettato cercando alternative ai canoni consolidati.
Il principio è lo stesso che permette ad un tuorlo d'uovo di rimanere integro all'interno del guscio, nonostante lo si scuota. Esaminando la struttura di un uovo da un punto di vista tecnico, scopriamo che esso contiene un efficientissimo sistema d'assorbimento d'energia, efficace a 360°: l'albume.

La viscosità di quest'ultimo, permette al tuorlo di fluttuare liberamente all'interno del guscio e di filtrare e dissipare una gran parte di sollecitazioni. L'integrità del tuorlo è preservata, nonostante lo stesso sia intrinsecamente fragile. Assimilare la cellula di sopravvivenza della scocca ad un guscio d'uovo e l'abitacolo, con gli occupanti, al tuorlo, è stato il ragionamento che ha condotto alla realizzazione della Nido.

Questa vettura a motore posteriore, lunga 2890 mm, largha 1674 e alta 1534, presenta una scocca, dotata di zone ad assorbimento d'urto e di una cellula rigida di sopravvivenza che contiene un guscio, che costituisce l'abitacolo - con tutti i comandi di guida - il quale, in caso di sollecitazioni dovute ad un urto frontale (o ad un tamponamento), è libero di scorrere longitudinalmente su un apposita slitta.
I due elementi, in condizioni normali, sono rigidamente collegati da un terzo elemento con struttura "honeycomb", detto crashbox, che entra in azione in caso d'urto.

Simulando un incidente, una prima parte di sollecitazioni sono assorbite dai corti longheroni della scocca che, per aumentarne l'efficacia, sono riempiti di materiale plastico espanso. L'energia che non verrebbe dissipata da questi, viene trasferita alla cellula rigida e quindi al guscio costituente l'abitacolo che scorre lungo la slitta, frenato dal crashbox, che grazie alla struttura a nido d'ape, assorbe buona parte della forza trasmessa. La quantità d'energia rimanente è dissipata dalla struttura della plancia. Quest'ultima presenta una struttura morbida e componenti (riscaldatore e condotti d'aria) sviluppati per fungere, a loro volta, da elementi assorbitori.
I sistemi di ritenuta classici, airbag e pretensionatori, fanno il resto...

Ovviamente, per permettere ad un abitacolo di scorrere liberamente all'interno della scocca, è necessario realizzare collegamenti flessibili per tutti i comandi di guida. Qui interviene la tecnologia "steer and brake by wire" che trasforma sterzo e pedaliera in semplici comandi elettrici che mandano impulsi a servomotori. Il cambio è, ovviamente, automatico.

Oltre al "crashbox" frontale, l'abitacolo della Nido è protetto anche da omologhi situati posteriormente e lateralmente, che limitano le sollecitazioni anche per altri tipi di urti. A corollario di tutto, vi è un'ottimizzazione del comportamento in caso d'investimento d'un pedone e una particolare attenzione all'ecologia, con l'uso esteso di materiali plastici a basso impatto ambientale.

In Pinifarina è allo studio un piano di fattibilità industriale, relativo all'ipotesi di produzione relativa a circa 120 vetture / giorno, nell'arco di cinque anni, per un totale di circa 100.000 unità.

Il "genio italico" non si smentisce...

Fotogallery: Pininfarina Nido