ProtTipos De Baixo Consumo

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    25-Jun-2015

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- In 1996 Shell Portugal had the idea of making a Portuguese version of the Eco-Marathon Shell.I wrote a book that was supposed to be a helping tool for those wanting to participate for the first time.Unfortunately the race never happened in Portugal, so my book was left in the PC...I now publish it here (attachement below) in case it may be of interest to anyone.Enjoy!

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  • 1. PROTTI P O S DE BAI X O CO N S U M O Iniciao sua construoTiago Novais Barbosa 1996

2. Porto, 1996 E m b ora todos os esfor os fosse m feitos para assegurar a exactid o da informa o prestada nestelivro, nenhu m a responsabilidade pode ser aceite pelo autor ou editores, por qualquer perda, estragos ou ferimentos causados por erros ou o miss es na informa o dada. 2 3. ndicePag. Introdu o4 Regula m e nt o5Regula m e nto de seguran a5Regula m e nto T cnico 7Pr mios 10 Princpio s B si c o s12 Estrutura Geral15 Con stru o 20Carro aria23Ch assis32M otor39Circuito de alimenta o 49Trans miss o52Trav es 54Ro das56Direc o57Sistema elctrico 64Instrumenta o66 Particip a o nas Prova s 68 Con clu s o71 Biblio grafia72 ndice de Foto grafia s e Dese nho s 733 4. Introdu o Nu m a altura e m que se fala cada vez m ais e m protec o do a m biente, as provas de recordes de consu m o co m e a m a ter bastante popularidade, n o s na Europa m a s tamb m e m pa ses co m m e n os preocupa es de consu m o de co m b ust vel, co m o por exe m plo os Estados Unidos da A m rica. Co m as reservas de petrleo a chegare m ao fim, que segundo os m ais pessimistas, e e m condi es rentveis de extrac o, durar o cerca de 30 ou 40 anos, e co m as energias alternativas a apresentare m ainda bastantes inconvenientes, torna-se urgente o investimento na econo mia de co m b ust vel. Al m disso, a econo mia de co m b ust vel passa por m otores a trabalhare m co m misturas m ais pobres, m uito m ais limpos na sua co m b ust o, sendo a investiga o realizada e m provas de econo mia de co m b ust vel de grande importncia para os construtores de auto m veis. Foi co m base nestes argu m e ntos, e inevitavelmente os argu m e ntos publicitrios, que a Shell iniciou este tipo de provas e m 1984 e, desde ent o, m uitas outras provas se organizaram, algu m as m e s m o organizadas por outras instituies. Actualmente a Shell pro m ove provas deste tipo e m Fran a, Inglaterra, B lgica, C anad , Austrlia,Jap o e Finlndia. Os regulamentos destas provas, co m algu m as excep es, tende m a uniformizar-se, co m vista ho m ologa o dos recordes, sendo o m ais difundido o util izado nas Eco-M arathon Shell. C o m o tal, este constituir u m instrumento privilegiado ao longo deste trabalho. Espera-se que este tipo de provas se venha a realizar e m Portugal, e que acolha n o s projectos de faculdades m a s tamb m de escolas secund rias e outras organiza es. Isto per mitir u m a m aior divulga o destes eventos, o que essencial para a obten o de patroc nios por parte das equipas e consequente m e nte para a m elhoria de resultados das equipas nacionais. E m b ora fruto de estudos e da leitura de algu m as obras relacionadas co m o assunto, este trabalho quase na sua totalidade apoiado na experincia das participa es nas provas. Por esse m otivo queria deixar desde j os m e u s agradecimentos ao m e u co m p a n h eiro de todas as equipas, Nu no Ribeiro, se m a ajuda do qual a realiza o deste livro n o teria sido poss vel. Deseja-se finalmente, que co m base nos exe m plos aqui apresentados, e co m as devidas adapta es, qualquer equipa possa socorrer- deste projecto, a ttulo de sugest o, para u m a primeira participa o, m a s que poder ser tamb m tilse a equipas m ais experientes que decida m alterar os seus ve culos ou construiru m prottipo totalmente novo. 4 5. Regula m e nto Ser o aqui transcritos apenas os artigos do regulamento da Eco-M arathon Shell de 1995 que rege m a constru o do ve culo.Artigo 2: Os participantes deve m co m pletar, e m ve culos de sua pr pria cria o, u m percurso de seis voltas de 3.208 K m na variante do circuito de Paul Ricard - Le Castellet.Ser o classificados de acordo co m o consu m o de co m b ust vel obtido. Artigo 3:Velocidade m ni m a: para que a sua tentativa seja considerada, os participantes tero que atingir u m a velocidade m dia de 25 K m/h; o tempo m xi m o para cada tentativa de 48 minutos. Artigo 7: (...)Os condutores deve m ter idade superior ou igual a 13 anos (...) Artigo 26: (...)Na linha de partida os ve culos deve m estar parados e arrancar se m ajuda exterior,(...)Re gula m e nto de Se guran aArtigo 45: Cha m a- se a aten o dos participantes para a necessidade de ter e m conta, no design e performance do ve culo, todos os aspectos de seguran a, i.e. co m o condutor, outros participantes e co m o p blico. Principalmente, reco m e n d a-se que o condutor n o seja escolhido e m fun o do seu peso, m a s acima de tudo, pelas suas capacidades de condu o. Artigo 46: Por m otivos de seguran a, n o ser per mitida a coloca o do piloto de cabe a para a frente. 5 6. Artigo 47: Visibilidade: O condutor deve ter u m a viso adequada e directa desde a frente e durante u m arco de 90 para cada lado do ve culo. Esta viso deve ser obtida se m qualquer dispositivo ptico co m o espelhos, prismas, perisc pios, etc. Deve ainda ter retrovisores que per mitam u m a vis o retaguarda de a m b os os lados. A sua funcionalidade ser sujeita a aprova o durante as verifica es tcnicas. Artigo 49: Roll bar: O chassis deve estar equipado co m u m rollbar eficiente cujas dimens es transversais deve m ser superiores largura e altura dos condutores do ve culo, e que dever suportar u m a carga vertical de 70 Kg se m sofrer deforma o. De a m b os os lados do ve culo, deve ainda haver u m a protec o contra choques laterais. Artigo 50: Cinto de seguran a: Reco m e n d a- se que seja instalado u m cinto de seguran a co m quatro pontos de apoio que m a ntenha o condutor na sua posi o. O cinto deve estar firme m e nte aparafusado ao chassis e ser apertado co m u m fecho pr prio para esse efeito. Artigo 51: U m a antepara prova de fogo deve ser colocada eficientemente entre o co m p artimento do m otor e o cockpit. Artigo 52: Ventila o do circuito do co m b ust vel: todo o circuito, desde o dep sito at ao m otor, deve estar nu m co m p artimento co m pleta m e nte separado do cockpit, e conveniente me nte ventilado co m ar desviado do exterior do ve culo e posteriormente expulso para o exterior do m e s m o. Artigo 53: Cha m a- se a aten o dos participantes para o problema do calor que pode afectar o conforto do piloto no interior do ve culo, sublinhando a necessidade de ventilar o co m p artimento e de colocar u m a protec o solar sobre o cockpit. Artigo 54:O ve culo deve ser apetrechado co mum extintor, e m perfeitas condi es de funciona m e nto, que os condutores deve m saber utilizar. Este extintor, co m a capacidade m ni m a de 1 Kg, deve ser colocado ao alcance do bra o do condutor. Artigo 55: Os ve culos deve m estar equipados co m u m a buzina suficientemente aud vel.6 7. Artigo 57: O condutor do ve culo deve utilizaru m capacete ho m ologado. Artigo 59:Deve ser se m pre poss vel ao condutor sair do ve culo se m ajuda de terceiros. A posi o de condu o deve ser projectada de m o d o a per mitir aos servios de seguran a a fcil extrac o do condutor do seu ve culo. Ve culos totalmente fechados deve m ter u m a abertura no cockpit suficientemente larga para o condutor sair facilmente do ve culo pelos seus pr prios m eios. Esta abertura deve ser feita de m o d o a que o m e c a nis m o de abertura seja rpida m e nte acion vel no interior e o m todo de abertura do exterior esteja claramente m arcado co m u m a seta vermelha e n o necessite de qualquer ferramenta. proibido fixar ou reforar a carro aria ou a fixa o do cockpit co m fita adesiva. Re gula m e nto Tcni coArtigo 80:Os ve culos deve m ter 3 ou 4 rodas, que e m condi es nor mais de rolamento deve m estar e m contacto contnuo co m a estrada. Artigo 81:Dimens es: A altura m xi m a, m e dida do cimo do co m p artimento do condutor, deve ser inferior a 1,25 vezes a largura da via m ais larga do ve culo. A via deve ter pelo m e n os 50 c ms e no m xi m o 110 c ms. A distncia entre eixos deve ser pelo m e n os de 1 m. Estas m e didas serve m para assegurar estabilidade suficiente ao ve culo, dadas as caractersticas do circuito. Artigo 83: Propuls o: Deve ser conseguida exclusivamente co m um m otor trmico, cujo tipo e desenho n o restringido, excepto por ter de operar e m conformidade co m o Artigo 91 deste regulamento. Artigo 84: Energia elctrica armazenada, n o substituida durante a co m p eti o pelo m otor, pode apenas ser utilizada para o arranque elctrico, sistema de igni o, os circuitos de instrumenta o e m e di o, e para u m a distribui o electromagn tica. Para qualquer outro uso ser necess ria u m a autoriza o escrita da organiza o.7 8. Artigo 85: Arranque elctrico: U m arranque electrico pode ser utilizado durante a co m p eti o desde que o sistema de igni o e o sistema de co m b ust vel estejam a funcionar nor m al m e nte. Deve ser estabelecido que n o capaz de proporcionar qualquer fora propulsiva ao ve culo. Artigo 86: N vel sonoro: N o obrigatria a util o de silenciadores desde que o n vel sonoro do escape n o seja iza superior a 108 dB, m e didos a 50 c m da sa da de escape, a u m ngulo de 45 do eixo do escape e co m o m otor e m acelera o livre,desde o ralentie co m o acelerador a fundo. Artigo 87: Sistema de Travage m: Os ve culos deve m estar equipados co m dois sistemas de travage m, de opera o co m pleta m e nte independente, de m o d o a que a falha de u m dos sistemas n o provoque a inoper ncia do outro. Apesar de estes sistemas podere m ser a m b os aplicados na m e s m a roda, fortemente reco m e n d a d o que os sistemas opere m e m diferentes rodas, se m no entanto provocare m o desiquilibriodo ve culo. A eficincia dos sistemas de travage m ser testada durante as verifica es tcnicas. O condutor ter que imobilizar o ve culo co m a m b os os trav es, alternada m e nte, nu m a rampa co m 20 % de declive. O uso de sistemas de travage m hidrulicos ser obrigatrio a partirde 1996. Artigo 88: Direc o: Apenas a(s) roda(s) da frente poder o ser direccionais. Artigo 89: E m braiage m: O s ve culos deve m estar equipados co m u m a e m braiage m de m o d o a que possa m estar imobilizados na linha de partida se m ajuda exterior. Artigo 90: Rodas: As rodas colocadas dentro da carroaria deve m estar inacess veis ao condutor atravs de u m separador fixo. Artigo 91: Co m b ust veis: S ser o autorizados co m b ust veis fornecidos pelos organizadores: - Shell Superplus 98 (Se m chu m b o) - Diesel For m ula Shell Ne nhu m aditivo pode ser acrescentado ao co m b ust vel. S a pot ncia derivada da sua co m b ust o no m otor, co m ar s m e nte, pode ser usada para a propuls o, exceptuando influncias naturais co m o o vento ou o declive da pista. 8 9. Artigo 92:Lubrificantes: Os nicos lubrificantes que pode m ser usados s o: - Shell Helix Ultra, para m otores a gasolina - Shell Helix Diesel Ultra, para m otores a gas leo Q u alquer injec o de leo na c m ara de co m b ust o proibida. A nica excep o a util o de u m co m b ust vel paraiza m otores a dois tempos fornecido pela organiza o e co m u m a mistura de leo (Shell Sport S X sinttico) de 2 ou 4 %. Esta adi o ser considerada co m o co m b ust vel consu mido pelo m otor. Injec o de gua tamb m per mitida nas m e s m a s condi es. Artigo 93:Circuito de Co m b u st vel: Este circuito deve ser co m pleta m e nte transparente e desenhado de m o d o a poder ser totalmente purgado e enchido antes da prova. Os organizadores cha m a m aten o que o co m b ust vel u m produto voltil,reco m e n d a nd o o cuidado de evitar qualquer au m e nto de temperatura no circuito,que levaria cria o de bolhas de vapor. N o entanto, o arrefecimento ou a refrigera o do co m b ustivel a temperaturas abaixo da temperatura a m biente n o per mitido. Artigo 94:Dep sito de co m b ust vel: Ser requerido u m dep sito norm alizado que ser fornecido gratuitamente aos participantes e n o poder ser m o dificado. Os participantes deve m especificar a capacidade que necessitam: 30, 100 ou 250 c m 3 . O dep sito poder ser pressurizado por ar co m primido contido nu m reservatrio equipado co m u m a v lvula de seguran a regulada para 5 bar. Este reservatrio deve ser transparente. A pressuriza o ser realizada na linha de partida co m u m a bo m b a m a n u al. A press o n o pode ser alterada pelo condutor durante a prova. O circuito de co m b ust vel deve estar press o atmosfrica quando forem feitas a m e di es do n vel de co m b ust vel. Os ve culos deve m estar equipados co m u m m a n m etro da press o do circuito de ar co m primido. Os circuitos pressurizados ser o feitos de m aterial se m - rigido e transparente do tipo Rilsan, co m, para o circuito de co m b ust vel, u m di m etro m xi m o exterior de 6 m m e interior de 4 m m , e para o circuito de ar co m primido, u m m xi m o de 4 m m exterior e 2 m m interior. Todo o sistema de co m b ust vel deve estar inacess vel ao condutor atrav s de u m a antepara, atrav s da qual s passar o os controles. Todo o sistema deve estar visvel e facilmente acess vel aos verificadores tcnicos.9 10. Prmio sAl m dos pr mios evidentes para os m e n ores consu m o s, divididos por categorias, (Escolas, Estudantes, Independentes e O utros), e por co m b ust vel,(Gasolina ou Diesel),existem outros que pode m influenciar a constru o do prottipo. Prmio Novo s Materiai s:Atribuido por u m jri especial, este pr mio destina-se equipa que faa m elhor uso de m ateriais da indstria petroqu mica (plsticos e m ateriais co m p sitos) na constru o do seu ve culo. Prmio Tcni co Shell: Atribuido pelo jri equipa que m o strar a m elhor iniciativa e inventividade tcnica, dados os m eios sua disposi o. Prmio de Desi gn:Este pr mio atribuido por u m jriespecial que julga os ve culos pelos seguintes critrios:- Conceito geral Coer ncia Originalidade - Carro aria Esttica (frente/trs) Integra o de fun es M ateriais (escolha e uso) - Cores e grafismo Escolha das cores b sicas Har m o nia de cores Integra o grfica Q u alidade de realiza o - Ergono mia Facilidade de entrada e sa da no ve culo Acessibilidade dos controlos Acessibilidade tcnica Visibil idade (estrada/instrumenta o) Relev ncia da informa o dos instrumentos Conforto geral (Posi o de condu o, ventila o) - Acaba m e nto Q u alidade de realiza o Acaba m e nto exterior10 11. Acaba m e nto interior - G est o do projectoOrganiza o da equipaAdequa o de m eios e objectivosM todo e planea m e nto11 12. Princpios Bsico sTe rica me nte, se largsse m o s o ve culo no ponto m ais alto do circuito, ele percorreria u m a volta e voltaria ao m e s m o local,m a s n o o faz devido a perdas que ocorrem no percurso. Sendo o objectivo prioritrio a econo mia de co m b ust vel, h dois aspectos principais que t m que ser desenvolvidos. 1) Redu o de perdas 2) O ptimiza o do rendimento do grupo propulsor 1) Redu o de Perda s: Ch a m a m o s perdas a tudo aquilo que contraria o m o vi m e nto do ve culo, e estas pode m ser divididas e m trs grupos:- Perdas por inrcia- Vencimento de declives- Perdas por atrito - As duas primeiras t m a ver apenas co m a m a ssa deslocada. Q u a nto m aior a m a ssa do ve culo e do condutor m aior ser a pot ncia necess ria para vencer a inrcia durante a acelera o e para fazer o ve culo vencer u m a subida (au m e ntar a sua energia potencial).Por outro lado, o facto de o ve culo ser m ais pesado n o quer dizer que des a m ais rapida m e nte, pelo contrrio (embora dois corpos e m queda livre, de diferentes m a ssas, caiam m e s m a velocidade, neste caso h que adicionar o m aior atrito de rolamento produzido pelo m aior peso), e m e s m o que isso se verificasse n o teria qualquer relev ncia pois as provas s o realizadas e m circuitos fechados que desce m o m e s m o que sobe m. A util o de u m volante de inrcia j foi experimentada por algu m as equipas m a s se m resultado, u m a vez que esteiza apenas armazena energia. - Por sua vez, as perdas por atrito s o de v rios tipos, e a sua redu o algo m ais co m plexa do que a simples redu o do peso do caso anterior. Te m o s perdas por atrito variadas: Atrito aerodin mico Atrito de rolamento (contacto roda - estrada)12 13. Atrito de rolamento e m curvasAtrito dos pr prios rolamentos das rodasAtrito no funciona m e nto do m otorAtrito na trans miss oTodos estes aspectos ser o focados seguida m e nte na constru o do prottipo, e explicados dentro do seu pr prio contexto.2) Optimiza o do Rendimento do Grupo Propuls or:A escolha do m otor u m factor essencial, pois m e s m o co m u m bo m ve culo, no que respeita aos aspectos acima m e n cionados, se m u m bo m m otor n o poss vel obter bons resultados. Assim sendo, existem m uitas altera es simples que se pode m efectuar para m elhorar o rendimento do m e s m o, podendo m e s m o chegar-se ao ponto de construiru m m otor pr prio co m o o caso de algu m as equipas participantes nestas provas. U m ponto a salientar que o m otor n o precisa de estar se m pre ligado , sendo so m e nte ligado e m alguns pontos das subidas, enquanto todo o resto do circuito efectuado e m roda livre. preciso ter e m conta m uitos outros aspectos que v o surgindo ao longo da constru o do prottipo, e nunca esquecer que qualquer op o n o passa de u m co m pro misso, co m o por exe m plo: acaba m e nto/custo, conforto/aerodin mica, estabilidade e m curva/superfcie frontal,etc.As ideias que aqui v o ser apresentadas ser o apenas a ttulo indicativo, excepto algu m as no es funda m e ntais de constru o de ve culos, pois o m ais importante neste tipo de provas a imagina o, desde que razo vel. essencial ter a no o das limita es de cada projecto e de cada or a m e nto, e n o esquecer que o importante participar e n o tentar bater o recorde m u n dial primeira vez, ne m ter ideias miraculosas de m oto - cont nuos, pois nos pequenos pontos referidos atrs que se consegue m elhorar o resultado, e por vezes pequenas coisas proporciona m resultados inesperados.A constru o do ve culo deve ser be m planeada, principalmente e m termos de tempo, desde o projecto, procura de m ateriais,elabora o de u m or a m e nto, angaria o de patroc nios e finalmente a constru o. 13 14. E m seguida va m os analisar os principais co m p o n e ntes de u m prottipo deste tipo, se m esquecer que todos os elem entos esto relacionados, e que u m a pequena altera o nu m a pe a pode levar totalaltera o do ve culo, por isso o projecto deve ser realizado co m o u m todo. Por u m a quest o de simplicidade v o ser aqui apresentados separada m e nte, m a s ser o feitas cha m a d as de aten o, caso seja necess rio, para a influncia de cada co m p o n e nte nos restantes.14 15. Estrutura Geral a partirda decis o do tipo de carro aria a adoptar que se inicia o projecto do prottipo.H v rias filosofias para a escolha da estrutura do ve culo, sendo as m ais utilizadas as seguintes:1 - Du as rodas dianteiras e u m a traseira totalmente no interiorda carro aria. 2 - Du as rodas dianteiras e u m a traseira, sendo as dianteiras exteriores carroaria. 3 - U m a roda dianteira e duas traseiras, sendo as traseiras exteriores carro aria. 4 - Co ncorre m ainda algu m as equipas se m qualquer tipo de carenage m no seu ve culo. 5 - Alguns ve culos apresenta m ainda 4 rodas, e m qualquer u m a das configura es anteriores.Veja m os algu m as das vantagens e desvantagens de cada u m a:1 - Os ve culos totalmente carenados s o os que m ais adeptos t m. Nor m al m e nte co m 3 rodas, per mitem a obten o de u m a forma bastante aproximada a u m a gota de gua. O m elhor exe m plo disso s o os actuais recordistas (t m u m ve culo deste tipo),tendo conseguido para o circuito de Paul Ricard u m consu m o equivalente a 1573 K m co m u m litrode co m b ust vel e m 1994. As suas principais vantagens s o a aerodin mica, se m interferncias externas por parte das rodas, e o conforto para o condutor, que aproveitando o facto de o ve culo ser m ais largo frente ganha bastante e m m o bilidade. Os seus problemas s o a visibilidade, principalmente lateral por causa das rodas carenadas; a necessidade de ter u m a via dianteira estreita para reduzir a superfcie frontal,o que prejudica a estabilidade e m curva, e a necessidade de util izar rodas m ais pequenas (que t m m ais atrito de rolamento) para reduzir a superfcie carenada. Para resolver este problema a Michelin desenvolveu pneus de baixo atrito m a s de roda pequena (20 polegadas), especialmente para esta prova, e que s o fornecidos gratuitamente aos concorrentes. Foi este o tipo de carroaria adoptada tamb m pela equipa a que perten o, o Tea m C.B.R., que desenvolveu o seu prottipo, cha m a d o Otto e m ho m e n a g e m ao primeiro construtor de u m m otor de quatro tempos. 15 16. M e s m o dentro desta filosofia existem variadas formas que se pode m atribuira u m ve culo, quer se aproxime da forma de u m a gota de gua ou n o. Fig. 1- O ve culo Otto do Tea m C.B.R. O fundo pode ser plano ou n o e, se alguns opta m por este ca minho, por ser segura m e nte m ais fcil,u m a vez que apenas necess ria u m a carenage m, algu m as teorias aerodin micas dize m- nos que o ch o u m elemento perturbador, gerando turbulncias entre este e o fundo do ve culo. D ever por isso ser m ais favorvel levantar o ve culo e carenar a parte inferior do carro, para per mitir u m m elhor escoa m e nto do ar. Neste caso, o ve culo n o pode ser de m a siado alto, pois se temos u m a via dianteira estreita,n o pode m o s descurar a estabilidade e m curva. 16 17. Fig. 2 - U m ve culo co m fundo carenado e ligeiramente levantado Fig. 3 - O Micro-Joule do Liceu La Joliverie de N antes, recordista actual17 18. 2 - Ro das dianteiras exteriores: Esta a configura o m ais simples para u m ve culo carenado, u m a vez que a sua carenage m, partida, n o tem formas c ncavas, o que facili e m m uito a sua realiza o. ta Co m o vantagens deste tipo de configura o pode m o s apontar a possibilidade do alarga m e nto at ao limite m xi m o per mitido pelo regulamento para a via dianteira (110 c m), se m prejudicar grande m e nte a aerodin mica, pois apenas se d u m ligeiro au m e nto da superfcie frontal e da turbulncia causados pelos tirantes das rodas, isto e m rela o a u m a via ligeiramente m ais estreita (70-80 c m), o que ve m m elhorar substancialmente a estabilidade e m curva. O utra vantage m verifica- se na sua reduzida superfcie frontal, que pode baixar at valores m ni m os, tendo apenas co m o m e dida o (des)conforto do piloto. Co nv m tamb m n o esquecer a possibilidade de m o ntage m de rodas de m aior di m etro (26-28 polegadas), e logo co m m e n or atrito de rolamento, se m m ais u m a vez se alterar grande m e nte a sua eficincia aerodin mica. As principais desvantagens situam-se tamb m a n vel aerodin mico, co m u m a m aior sensibilidade aos ventos laterais,e u m a m aior dificuldade de definio de u m a forma aerodin mica eficaz, especialmente na traseira. Vere m o s seguida m e nte alguns exe m plos destes ve culos, incluindo o ve culo do Tea m D.T.L.F., recordista Portugu s e m 1995, co m u m resultado m o d esto de 234 K m/Litro, m a s honroso, u m a vez que se tratava de u m a primeira participa o e os m eios financeiros sua disposi o era m bastante escassos. Fig. 4 - O ve culo Esponja do Tea m D.T.L.F. (Fundo plano) 18 19. Fig. 5 - O ve culo do Re m mi Tea m ( Fundo carenado) 3 - As equipas que escolhe m a util o de duas rodas traseiras defrontam-se co m dois tipos de problemas: Aiza necessidade de utilizarem u m diferencial,u m a vez que a trac o se faz s rodas traseiras, ou de a fazere m apenas a u m a roda, o que no caso de pot ncias da orde m dos 2 C V n o tem grande importncia. H ainda o problema da estabilidade e m curva pois o ve culo tem tend ncia a levantar a roda traseira do interior da curva, o que leva facilmente ao capota m e nto nas curvas m ais apertadas.4 - A op o m ais econ mica se m d vida a aus ncia de carenagens, apenas a constru o de u m chassis co m u m a posi o de condu o bastante deitada. Esta op o n o de todo u m a op o que envergonhe qualquer participante. No entanto, face obrigatoriedade da constru o de u m arco de protec o e de barras laterais de protec o, n o se tornaria m uito difcilde m o ntar, utilizando estas zonas co m o apoios, u m a cobertura que pode at ser de carto prensado ou de fibra de vidro para constru o civil(vendida a m etro e de pequena espessura). Esta facilidade adicional est a tornar a op o de ve culos descarenados cada vez m e n os utilizada, passando os ve culos para o tipo 2 (Rodas dianteiras exteriores).5 - Q u alquer u m dos anteriores tipos de constru o pode optar por quatro rodas, e m b ora n o seja m uito necess rio pois, al m de dificultaru m desenho aerodin mico eficiente, apenas traria m ais atrito de rolamento. 19 20. Constru oCo m o todos os e m preendimentos, a constru o do ve culo deve iniciar- co m u m projecto.se Deve ter- e m conta que a forma a dar ao ve culo deve ser a estritamente necess ria para albergar o condutor, o m otorse e as rodas se for caso disso. A envolver tudo isto cria- u m a forma co m linhas fluidas, arredondadas na frente, co m a se m e n or superfcie frontal poss vel, e convergentes na retaguarda, para u m m elhor escoa m e nto e evitando o descolam ento do fluxo de ar, o que provocaria turbulncia. Se houver hip tese de testar u m m o d elo e m tnel de vento esta ser m uito til,m a s requerer m uitas horas de trabalho para eliminar todas as pequenas turbulncias, quer co m a adi o quer co m a remo o de m aterial,e co m certeza n o ser m uito econ mico, pois o aluguer de u m a instala o deste tipo algo dispendioso. De qualquer m o d o u m trabalho de pacincia, que requer algu m a experincia, co m constantes m e di es do coeficiente de arrasto (Cx). Ser m uito difcilobter u m a forma ideal, pois o ve culo desloca-se a velocidades m uito variadas, e para cada u m a h u m a forma m ais conveniente.As dimens es deve m ser definidas a partirde m e di es efectuadas ao piloto na posi o de condu o desejada e co m o capacete, n o esquecendo que, apesar do piloto escolhido poder ser m uito pequeno, essencial que os construtores possa m testar o ve culo, m e s m o que isso implique u m ligeiro au m e nto de dimens es.20 21. Fig. 6 - Projecto m ultivistas de u m ve culo (co m dimens es aproximadas) Aconselha-se a constru o de u m m o d elo escala reduzida que pode ser feito de variados m ateriais,sendo o m ais fcil de trabalhar a espu m a de poliuretano ou u m simples bloco de espu m a verde para arranjos de flores. Se poss vel, bastante vantajoso o projecto e m AutoC A D , principalmente e m trs dimens es, pois al m de per mitir u m a m elhor visualiza o do carro possibili a obten o de sec es que m ais tarde v o ajudar m uito na constru o do ta m olde. 21 22. Fig. 7 - Projecto 3 D realizado e m AutoC A D Na sequ ncia de constru o que a seguir se apresenta va m os ad mitirtratar- de u m ve culo totalmente carenado, co m se carenage m superior e inferior, ficando a cargo do construtor fazer as simples adapta es necess rias para qualquer outro tipo de configura o, u m a vez que o m todo de constru o basica m e nte o m e s m o. 22 23. Carroaria A constru o da carroaria nor mal m e nte co m p osta por 3 fases, segundo o m todo m ais utilizado e que permite de u m a forma simples obter excelentes acaba m e ntos:a) Constru o do m olde b) Constru o de u m contra-m olde c) M oldage m da carroaria no interiordo contra- oldema) Constru o do m olde:O m olde nor mal m e nte realizado e m espu m a de poliuretano, e m b ora possa ser feito e m quase qualquer m aterial, desde que permita u m bo m acaba m e nto. A espu m a de poliuretano u m m aterial que per mite u m acaba m e nto m uito bo m e facilmente trabalhada co m pequenas serras e co m lixa. A escolha da vulgar esferovite deve ser evitada, pois se for util izada resina de polister para a constru o do contra- m olde dar-se- u m a reac o qu mica que acabar por destruirtodo o acaba m e nto do m olde. Para facili a obten o da forma desejada, e na aus ncia de u m projecto dividido e m sec es planas realizado e mtar AutoC A D , deve m- se cortar algu m as sec es aproximadas das zonas m ais caractersticas do ve culo, co m o por exe m plo: trs longitudinais - central e cavas das rodas; e trs transversais - zona do eixo dianteiro, zona da cabe a do piloto e sec o traseira do m otor (Fig. 8). Ap s isto basta acrescentar placas de espu m a e aproximar as suas formas de acordo co m as dimens es desejadas, n o esquecendo u m a constante e rigorosa verifica o da simetria do m olde. A parte inferior ser m ais fcilde realizar co m apenas u m a placa horizontal e alguns acrescentos para a zona das cavas das rodas. 23 24. Ap s a conclus o deste trabalho, que durar bastantes horas, o m olde deve ser totalmente revestido de betu m e (util izado e m repara es auto m veis) e posteriormente lixado e pintado at se obter u m acaba m e nto brilhante e se m irregularidades. Fig. 8 - Constru o do m olde e m espu m a de poliuretano24 25. Fig. 9 - Aspecto finaldo m oldeb) Constru o de u m contra-m olde:Para esta opera o, be m co m o para a constru o da carro aria propriamente dita, a colabora o de u m profissional ser se m pre be m vinda, co m o por exe m plo u m construtor de canoas ou outro tipo de objectos e m fibra. Ainda que pouco acostu m a d o a trabalhar co m fibras que n o as de vidro (se for o caso disso), n o ter qualquer dificuldade e m trabalhar co m fibras m ais evolu das desde que lhe seja fornecido o m aterial.A experincia ser essencial para evitar resultados desastrosos, m uito fceis de acontecer por pequenos descuidos e que pode m co m pro m eter o acaba m e nto final e a resistncia da carroaria. 25 26. O contra-m olde deve ser realizado e m fibra de vidro e resina de polister, por ser u m m aterial m ais barato, e se necess rio ter u m a arma o de m a d eira para evitar e m p e n os. O m olde ent o revestido co m cera (para m oldes) para evitar que o contra m olde adira ao m e s m o. Co nstri- ent o, se ao n vel da diviso das duas m etades da carro aria, u m a plataforma de m a d eira rente a toda a linha de cintura do m olde, cobrindo-se depois a parte superior do m olde co m fibra at m e s m a plataforma, criando u m a beira de fibra a toda a volta do contra-m olde (Fig. 11). Fig. 10 - Contra m olde superior,ainda co m o m olde no seu interior 26 27. Fig. 11 - O bten o do contra-m olde superior De pois de seca a primeira m etade do contra m olde, e se m a retirar do m olde, repete-se a opera o para a parte inferior do contra-m olde, obtendo assim u m contra-m olde e m duas m etades que se ajustam perfeitamente. 27 28. Fig. 12- O bten o do contra-m olde inferiorc) M oldage m da carroaria no interiordo contra- olde:m nesta altura que surge a necessidade de optar por u m tipo de fibra para a carro aria. A escolha partida ditada quase exclusivamente pelos m eios financeiros dispon veis, sendo a m elhor op o as fibras de carbono ou kevlar (aramida). Estes dois tipos de fibras t m pre os m uito se m elhantes, e m b ora sejam algo diferentes nas suas caractersticas ap s m oldage m.28 29. A fibra de carbono extreme m e nte rgida, m a s tamb m m ais frgil, enquanto o kevlar quase to rgido co m o o carbono m a s co m u m a m aior tenacidade (capacidade de absorver choques), e m b ora ligeiramente m ais pesada. Existem no m ercado alguns tipos de fibras h bridas, de carbono interlaado co m kevlar que tentam reunir o m elhor de cada u m a delas. Estes dois tipos de fibras n o absorve m facilmente a resina co m o a fibra de vidro. necess rio m uito cuidado para e m b e b er o tecido co m resina. Este m otivo leva util o de autoclaves para a cura das resinas. Estes autoclaves,iza al m de trabalhare m a altas temperaturas, para u m a m ais rpida cura da resina, funciona m a press es elevadas, impedindo a forma o de bolhas de ar e forando a resina a impregnar o tecido. Deste m o d o obt m- se estruturas m uito m ais rgidas e co m rela es fibra/resina m ais elevadas (o que diminui o peso) do que no caso do endurecimento a frio ou e m estufa. Co m o o acesso a este tipo de equipa m e nto quase imposs vel, va m os tratar aqui apenas o caso da cura press o atmosf rica. E m b ora o ideal fosse escolher u m tipo de fibra para cada util o no carro, isto n o m uito vivel econ mica m e nteiza u m a vez que nor m al m e nte s se vende m e m quantidades grandes. Neste exe m plo iremos escolher a fibra de carbono, devido principalmente sua leveza e ao aspecto do acaba m e nto final. A escolha recaiu sobre u m tecido de carbono de espessura m dia, co m 200 g/m 2 , e na resina de epoxy que, e m rela o tradicional resina de polister,tem a vantage m de n o reagir co m esferovites e afins e, acima de tudo, apresentar u m a rigidez m uito superior resina de polister. U m ve culo de dimens es m dias ir gastar entre 20 a 30 m 2 de tecido de fibra, pois s o necess rias v rias ca m a d as para se obter a resistncia pretendida.29 30. Fig. 13 - Constru o de u m a beira de m a d eira para per mitiru m a m oldage m c ncavaVa m o s aparafusar (para per mitirsere m retiradas) u m as ripas de m a d eira a toda a volta do contra-m olde, de acordo co m a Fig. 13, que per mitiro que seja m oldada u m a beira horizontal para dentro da carenage m, que servir para o fecho das carenagens u m a contra a outra (co m, por exe m plo, algu m as tiras de fita autocolante de velcro), evitando-se que a forma lateralda carenage m se deforme ao longo da linha de cintura. Ap s a obten o dos dois contra-m oldes, deve proceder-se ao seu revestimento interior co m cera de m oldes. E m seguida ser feita a aplica o de u m a ca m a d a de resina seguida de u m a tela m uito fina de fibra de vidro (gase), que per mitir u m m elhor acaba m e nto. Aplica-se nova m e nte u m a ca m a d a de resina, m a s desta vez (e tamb m se m pre que seja aplicada resina e m cima de u m tecido de fibra) n o conv m pincelar m a s carregar co m o pincel repetidamente na vertical,e m b e b e n do o tecido e n o o tirando do seu lugar. Re pete-se esta opera o para duas ca m a d as de tecido de carbono, que ser o suficientes para as carenagens. A secage m deve ser efectuada de preferncia e m estufa, e durante pelo m e n os dois dias, tendo depois o cuidado de evitar esforos na primeira se m a n a, enquanto a cura da resina ainda n o est co m pleta. 30 31. Fig. 14 - Carenage m e m bruto,antes de ser retirada do contra-m olde 31 32. Chas si sEste u m dos pontos m ais importantes na fisiono mia de u m prottipo, e h apenas u m segredo para conseguir u m bo m chassis - a sua simplicidade. Co m o ponto de partida temos apenas o conhecimento de que a estrutura m ais rgida a duas dimens es o tringulo e, a trs dimens es a pir mide. Conv m tamb m n o esquecer u m a regra b sica na constru o de estruturas que a de n o aplicar esforos a m eio de u m a barra, m a s se m pre nas suas extremidades. U m chassis rgido per mite u m m elhor rolamento, u m a vez que n o absorve a energia devida sua deforma o elstica, provocada pelas irregularidades da estrada. partida pode m o s optar por trs tipos de chassis:a) Chassis tubularb) Chassis e m placas coladasc) C hassis m o n o bloco a) Chassis tubular:Co m e a m o s m ais u m a vez pelo tipo m ais simples, e logicamente m e n os dispendioso. Este tipo de estrutura pode ser constru da e m v rios m ateriais sendo o m ais acess vel o a o. Pode ser constru do e m tubo quadrado de sec o 30x30 ou 20x20 que ser m ais do que suficiente. A estrutura soldada pode ser efectuada por qualquer serralheiro e n o fica m uito pesada - 20 ou 30 Kg no m xi m o. Pode-se considerar talvez o m elhor chassis para u m a primeira participa o, pois vai per mitir ajustes, m o ntage m de suportes para pe as, m o ntage m de apoios, etc.,e que nu m chassis e m fibra deve m estar partida be m definidos. tamb m poss vel que seja constru do e m tubo de alum nio, que pode ser rebitado ou aparafusado e, co m algu m a sorte de encontrar que m o faa, pode ainda ser soldado. Neste caso conv m ter algu m a informa o sobre os tubos a sere m co m prados pois ne m todos os alum nios s o sold veis. U m a ltima op o, dentro dos chassis tubulares, ser a de tubos de fibra (de Kevlar, Carbono ou m e s m o de fibra de vidro),que pode m ser colados formando u m a estrutura m uito resistente e leve, e m b ora sejam m ais difceis de encontrar.32 33. U m exe m plo de u m projecto de chassis tubular o da Fig. 15, onde j se incluem os obrigatrios arco de protec o e barras laterais, que neste caso, e na continuidade da teoria da simplicidade, faze m parte integrante da estrutura esforada do chassis, aproveitando assim o regulamento e m nosso favor. Este chassis m uito simples de realizar,m uito resistente, e n o m uito pesado. D eve ser feito nas seguintes etapas:1- Base (vermelho) 2- Encosto para as costas e estrutura de suporte para as rodas dianteiras (verde) 3- Restante estrutura (azul) Fig 15 - Exe m plo de chassis tubular 33 34. b) Chassis e m placas coladas:Neste ponto entramos nu m a outra tecnologia, a dos m ateriais co m p sitos e m estruturas sand wich. U m a estrutura sand wich , co m o o no m e indica, co m p osta por 3 ca m a d as, sendo as exteriores m uito resistentes e a interior u m enchimento m uito leve que quase s usado para dar estabilidade s ca m a d as exteriores. Desta forma obt m- se u m a placa que al m de ser m uito resistente trac o e co m press o (caracterstica que lhe conferida pelas ca m a d as exteriores) o tamb m flexo, dada a existncia de u m m aterial interior resistente ao es m a g a m e nto e que evita os desloca m e ntos de u m a ca m a d a exterior e m rela o outra. Co m o exe m plos m ais co m u ns de enchimentos temos as espu m a s, m uito utilizadas e m barcos, e as estruturas e m ninho de abelha, que pode m ser de alum nio ou de No m ex, que s o as m ais divulgadas. Fig 16 - Estrutura sand wich co m ninho de abelha34 35. As ca m a d as exteriores pode m tamb m variar.Usa m- se desde fibras de carbono, de kevlar, de fibra de vidro, at chapas de alum nio. Co m estes m ateriais m uito fcilobter placas, m a s as superfcies curvas torna m- se m ais co m plexas, e partida apenas pode m ser efectuadas co m ninho de abelha de No m ex, que pode ser dobrado pela ac o do calor (cerca de 200 0 C). Por esse m otivo va m os apenas debru ar-nos sobre estruturas planas. Para o chassis o m ais indicado seria o ninho de abelha de alum nio, devido sua superior rigidez e m rela o ao No m ex, e laminado, por exe m plo, co m fibra de carbono ou kevlar. fcil encontrar no m ercado, e m e m presas da indstria petroqu mica, placas de ninho de abelha de alum nio j laminadas co m kevlar, o que simplifica m uito o trabalho, e que n o representa m u m a despesa m uito elevada. As placas s o nor m al m e nte co m ercializadas e m m e didas norm alizadas de 300x140 c m, o que suficiente para construiro chassis na sua totalidade.- La minage m das placas:No caso de apenas ser poss vel obter o ninho de abelha de alum nio n o laminado, a laminage m deve ser efectuada do seguinte m o d o: i) Procurar u m a m e s a co m as dimens es da placa (no m ni m o), e co m u m tampo suficientemente liso (por exe m plo de frmica ou vidro),e revesti- co m cera des m oldante.la ii)Pintar a m e s a co m resina de epoxy (obviamente misturada co m o seu endurecedor pr prio nas propor es correctas) ii Colocar o tecido de fibra pretendido (carbono ou kevlar) a todo o co m primento da m e s a, e repetir esta i) opera o, do m e s m o m o d o que foiutilizado nas carenagens, para obter u m a fibra resistente. iv) Antes que a resina endure a, colocar a placa de ninho de abelha e m cima e co m primir contra o tecido colocando tbuas e m cima co m algu m peso (se m danificar o ninho de abelha). v) Deixar curar a resina, preferencialmente nu m a estufa. vi) De pois de seco descolar cuidadosa m e nte a placa da m e s a e repetir o processo para o outro lado do ninho de abelha.O btendo ent o a placa pretendida esta est pronta para ser cortada de acordo co m as necessidades do nosso chassis. O corte deve ser efectuado co m u m a rebarbadora equipada co m u m disco de corte. 35 36. Deve ent o construir- u m a m a q u ete do chassis, escala 1/1, e m carto canelado, que depois de des m o ntada servirse de m olde para o corte das placas sand wich. A forma do chassis bastante livre,dada a facilidade de obter u m a estrutura rgida co m estes m ateriais. A colage m das placas deve ser feita co m u m a cola pr pria para o efeito ou, na falta da m e s m a, poss vel preparar u m a pasta m uito eficiente misturando a m e s m a resina usada na laminage m co m algod o de fibra de vidro que al m de ter algu m volume, o que d bastante jeito para aquelas frinchas que n o quere m desaparecer, bastante leve. Ap s esta colage m pode-se ainda revestir toda a estrutura resultante co m nova ca m a d a de fibra (tendo o cuidado de lixar as placas para que a nova ca m a d a de resina adira m elhor), para uniformizar o acaba m e nto e m elhorar ainda a resistncia das liga es entre as placas. Apresenta-se a seguir u m m o d elo a ttulo de exe m plo que apenas varia u m pouco quer se opte por u m fundo plano ou n o. Fig. 17 - Exe m plo de u m chassis obtido co m placas e m estrutura sand wich36 37. c) C hassis m o n o bloco: Este tipo de chassis de placas pode m uito facilmente ser transformado nu m a estrutura m o n o bloco, co m as evidentes vantagens e m termos de rigidez, atravs da sua colage m carenage m inferior,e revestimento final co m fibra, tanto da estrutura de placas coladas co m o do interior da carenage m inferior,o que proporciona u m a resistncia exe m plar e evita todos os problemas de fixa o da carenage m inferior. O bt m- se assim u m a pe a nica, englobando o chassis e a carenage m inferior,de extrema leveza. No caso do ve culo por n s constru do, o peso de toda esta estrutura (neste caso de fibra de carbono e ninho de abelha de alum nio), co m u m a rigidez m uito aprecivel, era de 15 Kg, e tendo e m conta que a carenage m superior pesava apenas 4,6 Kg, pode m o s ter a certeza de que foiu m a boa op o. Apenas u m a cha m a d a de aten o: todos os apoios que exijam algu m esforo da parte do chassis deve m ser reforados co m u m a placa de alum nio aparafusada de cada lado das placas, co m o se pode ver na Fig.18, nos suportes da direc o. O m otor deve tamb m ser m o ntado nu m sub-chassis (de alum nio por exe m plo), que inclua o m otor, roda traseira, trans miss o e trav es, sendo este aparafusado ent o s placas do chassis, m a s isto ser m e ncionado m ais frente. 37 38. Fig. 18 - Chassis m o n o bloco do Otto ( fibra de carbono / ninho de abelha de alu m nio)38 39. MotorDe nada nos serve u m bo m conjunto chassis/carroaria se n o tivermos u m bo m rendimento do grupo propulsor. Va m o s aqui tamb m dividiros m otores e m trs tipos.a) M otores a gasolina, de quatro tempos b) M otores a gasolina, de dois tempos c) M otores Diesel a) Motore s de quatro tempo s:Esta se m d vida a m elhor op o u m a vez que, partida, u m m otor a quatro tempos m ais econ mico do que u m m otor a dois tempos. A cilindrada m ais adequada ser entre os 40 e 50 c m 3 , u m a vez que u m m otor de m e n ores dimens es ter u m bin rio insuficiente para m ov er o ve culo co m econo mia. H alguns m otores dispon veis que poder o ser util izados se m ser necess rio e m preender a co m plexa tarefa de construiru m. O m otor m ais divulgado neste tipo de provas o m otor Honda 50 a quatro tempos que equipava as Honda Minitraile Honda S S 50, sendo o primeiro m ais indicado devido ao m e n or di m etro da ad miss o e ao facto de ter m o ntado u m carburador m ais pequeno. Existem tamb m alguns m otores de geradores elctricos que pode m ser facilmente adaptados. necess rio partida ter algu m as no es do que se pretende do m otor, antes de tentar m elhor -lo. To m e m o s co m o exe m plo u m gr fico tpico de u m m otor (pot ncia, bin rio e consu m o espec fico) (Fig. 18). Pode m o s ver que o m e n or consu m o espec fico (em g/K W.h) obtido para a rota o a que corresponde o bin rio m xi m o. U m a vez que o bin rio (For a x Bra o) nos indica a fora exercida pelo m b olo no m ovi m e nto descendente, quando a fora m xi m a que temos o m elhor rendimento do m otor e logo u m m e n or consu m o (Fig. 18). Neste caso o que nos interessa que esse bin rio m xi m o seja obtido m e n or rota o poss vel, e para isso va m os fazer algu m as altera es no m otor de m a n eira a co m primir as curvas do grfico para a esquerda. H altera es simples e outras que requere m interven es profundas que n o est o ao alcance de todos, m a s que iro aqui ser m e n cionadas a ttulo de exe m plo. O resultado que se espera obter u m m otor que tenha o bin rio m xi m o por volta das 2000 rpm e a pot ncia m xi m a pelas 4000 rpm, co m o exe m plificado na Fig. 19.39 40. Va m o s agora descrever algu m as altera es que poder o ser realizadas, se m contudo aprofundar m uito o tema e m termos quantitativos, pois todas as altera es deve m ser vistas e m conjunto, e apenas co m m uitos treinos e algu m a experincia que se obt m bons resultados. Fig. 19 - Gr ficos tpicos de u m m otor (Pot ncia, Bin rio e C onsu m o espec fico) 40 41. Fig. 20 - Gr fico que se poder obter ap s a prepara o do m otorE m b ora pare a contraditrio, m uitas das altera es que iremos fazer s o inversas s da prepara o de u m auto m vel ou de u m a m oto de co m p eti o, sendo facilmente realizadas, caso seja necess rio, por u m preparador deste tipo de m otores. Falare mos primeiro das m ais simples e m e n os onerosas de realizar, passando depois para as que implicam algu m a interven o profissional.41 42. - Cole ctor de admi s s o: Au m e ntando o co m primento do colector de ad miss o consegue obter- u m fluxo de ar m ais estabilizado que favorece ase resposta do m otor a baixas rota es. Este au m e nto de co m primento deve ser efectuado entre o carburador e o filt de ro ar, para evitar a condensa o da mistura ar/com bustvel ao longo da conduta. - Filtro de ar: No caso de ser usado u m filt de ar, o que se m pre aconselh vel, este deve ser de grandes dimens es, para per mitiraro passage m de u m a grande quantidade de ar, se m causar estrangula me nto, e m e s m o assim reter as impurezas do ar. - Igni o: Se regulvel, deve ser reduzido o avan o da igni o para m elhorar o rendimento a baixas rota es. N os sistemas electrnicos este avan o auto m tico e regulado e m fun o da rota o, pelo que, partida, n o necessita de ser afinado. - Vela s: Deve m ser usadas velas m ais quentes, n o s para per mitiru m m elhor arranque a frio e u m a m e n or perda de calor durante os per odos e m que o m otor est desligado, m a s tamb m, e principalmente, porque o m otor vai funcionar a baixas rota es. Se poss vel, ser aconselh vel o acrescento de u m a segunda vela, co m bobina pr pria, atrav s da execu o de u m furo, e posterior roscage m, na culassa do m otor. Neste trabalho preciso ter o cuidado de n o interferir co m as condutas de ad miss o e escape, ne m co m as pr prias v lvulas. Por vezes este trabalho torna-se difcil devido presen a da corrente de distribuio. - Conduta s de admi s s o e esc a p e: E m b ora na quase totalidade dos m otores de co m p eti o estas sejam polidas por dentro (um trabalho m a n u al de pacincia), alguns opta m por n o o fazer argu m e ntando que as rugosidades, presentes nas paredes das condutas, ajuda m a u m a m elhor difus o da mistura ar/com bustvel. Se poss vel, talvez u m a teoria que vale a pena ser experimentada, e m b ora os resultados possa m n o ser m uito diferentes.42 43. - Equilibra g e m do motor: Esta u m a interven o que dar se m d vida resultados m uito positivos, e m b ora tenha o inconveniente de apenas poder ser efectuada nu m a oficina especializada. Toda a parte m v el do m otor pode ser aligeirada e reequilibrada de m o d o a obter u m funciona m e nto m uito m ais suave e co m m e n ores perdas por atritos. - Redu o de peso: U m m otor de Honda S S 50, por exe m plo, pesa cerca de 16 Kg, o que evidente m ente de m a siado. H m uitas pe as do m otor que nu m a co m p eti o deste tipo s o redundantes e pode m ser retiradas. U m exe m plo disso o m a g n eto, que al m de ser algo pesado provoca u m elevado atrito ao gerar energia elctrica. Este pode ser totalmente retirado, instalando u m sistema de igni o electrnica (dispon vel para qualquer m otor de m otorizada) directamente alimentado de u m a bateria, que n o precisa de ser recarregada pois as provas apenas dura m 6 voltas por tentativa, e durante esse tempo o m otor quase nunca est ligado. No caso de se instalar u m a e m braiage m exterior ao m otor, de que se falar m ais frente, a caixa de velocidades e a e m braiage m pode m ser totalmente retiradas, fazendo-se a trans miss o directamente a partirda ca m b ota. Nesse caso as tampas laterais do m otor pode m ser retiradas e substitudas por u m a chapa de alum nio co m a forma da sec o do m otor para impedir a sa da do leo. As alhetas de refrigera o do m otor tamb m pode m ser cortadas, u m a vez que se pretende que o m otor n o arrefea nos per odos e m que est desligado. - rvore s de came s: Nu m m otor que funciona a rota es elevadas, usa-se o cha m a d o cruza m e nto da ad miss o, que n o passa da sobreposi o, por u m curto intervalo de tempo e durante a transi o escape-ad miss o, da abertura da v lvula de escape e da de ad miss o. Deste m o d o obt m- se u m fluxo m ais vigoroso de ar no interior do m otor, u m a vez que o ar que entra na ad miss o empurra os produtos da co m b ust o para o escape. Diz-se ent o que o m otor respira m elhor a alta rota o. Este cruza m e nto depende do ngulo entre a ca m e de ad miss o e a ca m e de escape, a que se cha m a ngulo de cruza m e nto de v lvulas.43 44. No nosso caso temos u m m otor que n o precisa de subir m uito de rota o e que necessita de u m a boa co m press o a baixa rota o, por isso va m os reduzir o ngulo entre as ca m es. Algu m as equipas tentaram u m ngulo nulo, m a s esta n o teve resultados m uito animadores, pois os m otores funcionara m bastante m al. Ap s isto a quase totalidade das equipas acabou por optar por u m ngulo e m torno dos 10 0 . Fig. 21 - ngulo de cruza m e nto de v lvulas O utra altera o que pode ser efectuada na(s) rvore(s) de ca m es a constru o de apoios co m rolamentos, o que per mite u m a enor m e redu o do atrito interno do m otor. - Corrente de distribui o: Pode ser substituda por u m a correia dentada de borracha, que al m de proporcionar u m a m o ntage m m ais fcil,pois pode ser retirada das rodas dentadas lateralmente se m implicar a des m o ntage m das m e s m a s, m uito m ais leve, tem m e n or atrito,e m ais silenciosa. - Injec o electrni c a: Este o passo final para u m a co m pleta prepara o do m otor. N o o m ais barato m a s se m d vida o que pode trazer resultados m ais encorajadores. 44 45. A injec o electrnica vai substituiro carburador e todas as suas perdas inerentes. Vai implicar tamb m a m o ntage m de u m sistema de pressuriza o do sistema de co m b ust vel, dado que necessita de u m a press o de gasolina da orde m dos 2 bar. Este sistema ser tratado m ais frente. A injec o electrnica pode ser dividida e m dois co m p o n e ntes: o injector e a central electrnica que o controla. O injector pode ser adquirido na Bosch, que o fabrica especialmente e m tamanho reduzido para estas provas, e a sua instala o n o apresenta qualquer problema co m o se pode constatar na Fig. 22. Fig. 22 - M o ntage m do injector na conduta de ad miss o E m rela o central electrnica as hipteses s o m uitas, pois desde as unidades progra m veis e co m u m funciona m e nto cartogrfico (co m avalia o de m ais do que duas variveis para a determina o do tempo de abertura do injector e o instante e m que essa abertura se d ), at sistemas totalmente feitos e m casa e apenas co m afina o da riqueza da mistura (neste caso determinada pelo tempo de abertura do injector). A constru o de u m a central destas n o algo m uito co m plicado para u m conhecedor de electrnica. No fundo, a partir de v rias variveis de entrada (sinal de fasca da vela dado pelo fio de alimenta o da bobina, posi o do acelerador (borboleta da ad miss o) e rota o do m otor, para u m caso m ais simples) temos que ter u m sinal de sa da, que actua o relay do injector, co m u m a dura o X e co m incio no instante Y (que pode m por exe m plo ser afinados atravs de 45 46. restatos) que nos define m a quantidade de gasolina a injectar (dependente do tempo de abertura X) e o instante e m que injectado (relativamente abertura da v lvula de ad miss o, e contado a partirda ltima fasca da vela). As centrais dispon veis no m ercado s o de variadas m arcas, m a s algo dispendiosas devido ao facto de sere m realizadas para m otores pluricilndricos. S o apesar disso a m elhor op o devido s enor m es possibilidades de progra m a o que per mitem.- Vlvula s de com a n d o electrom a g n ti c o: U m dos ltimos inventos introduzidos nestes prottipos o co m a n d o das v lvulas a partirde relays (poss vel dadas as reduzidas dimens es das v lvulas que estes m otores util izam), que pode m ser controlados por u m a outra central electrnica. O expoente m xi m o desta tecnologia a gest o integrada de todos os sistemas electrnicos: igni o, injec o e co m a n d o electromagn tico das v lvulas, o que per mite, apenas atrav s de progra m a o, que se transforme o m otor nu m m otor a seis tempos, injectando gasolina apenas de duas e m duas vezes, e m a ntendo a v lvula de escape aberta durante os tempos m ortos, efectuando u m a lavage m m uito m ais co m pleta do cilindro, o que vai per mitir u m a co m b ust o m uito m ais limpa no tempo seguinte. b) motore s a ga s olin a, de dois tempo sEste tipo de m otor pouco utilizado, u m a vez que n o existe propriamente u m a classe separada dos quatro tempos. Talvez u m pouco por reflexo disso o recorde do circuito de Paul Ricard apenas algo superior aos 300 K m s/l. A sua m aior vantage m o peso, pois poss vel encontrar m otores, capazes de m o vi m e ntar u m ve culo deste g nero, co m apenas 3 ou 4 Kg de peso. S o tamb m m uito fceis de encontrar e m qualquer m otorizada, de preferncia co m arrefecimento a ar. As transforma es poss veis, al m daquelas j m e n cionadas para os m otores a quatro tempos e que possa m ser aplicveis neste caso (colector de ad miss o, velas, igni o, fil de ar, equilibrage m do m otor, redu o de peso e tro injec o electrnica), s o algo delicadas de efectuar, co m e a n d o pela constru o de u m escape (essencial para o bo m funciona m e nto de u m m otor a dois tempos), que deve apresentar u m m aior co m primento entre o cone e o contra-cone,46 47. para atrasar a onda de contra-press o provocada pelo m e s m o, de m o d o a que se obtenha u m a m aior co m press o a baixas rota es. Esta opera o s trar resultados concludentes ap s v rias tentativas e ensaios. A m o ntage m de u m a v lvula de escape de co m a n d o servo assistido, n o apresenta grandes vantagens pois o escape vai ser desenhado para u m a ga m a de rota es suficiente para a util o na prova.iza Nu m m otor a dois tempos m uito simples retirar todo o conjunto da caixa de velocidades, incluindo a caixa exterior, dado que o leo de lubrif o da caixa independente da lubrifica o do m otor (ao contrrio dos m otores a quatro ica tempos), que efectuada pelo leo da mistura. E m rela o s janelas de ad miss o, o seu polimento e a obten o de u m rebordo de sa da parab lico pode m elhorar o fluxo da mistura, m a s requer u m trabalho especializado de oficina. U m a boa base de trabalho, e m uito econ mica, o m otor da Casal Bossini (que j possui m otor de arranque, ao contrrio do m otor da Casal Boss), que m uito fcil de encontrar, de alterar e tamb m n o apresenta dificuldade algu m a para a obten o de pe as de substituio, que por sinal s o extrema m e nte baratas. c) Motore sDies elE m termo de co m p ara o, os ve culos equipados co m m otores diesel que participam na Eco-M arathon Shell realizada e m Paul Ricard obt m consu m o s da orde m dos 880 K m/l. partida pode parecer estranho, pois de conhecimento geral que os m otores Diesel t m u m m elhor rendimento do que os m otores a gasolina. A dificuldade est e m encontrar u m m otor de dimens es suficientemente reduzidas para u m a prova deste g nero. Os m otores de m ais pequena cilindrada util izados nestas provas ronda m os 150 c m 3 , o que de m a siado para u m m otor que partida se m pre m ais pesado do que u m m otor a gasolina. Este excesso de peso deve-se ao facto de ter de ser construdo, preferencialmente, e m ferro fundido, dadas as enor m es taxas de co m press o a que sujeito (cerca de 19 a 23:1, co m p arativamente aos 8 a 12:1 dos m otores a gasolina). U m outro problema a dificuldade de conseguir u m a boa vaporiza o do gas leo no m o m e nto da injec o no cilindro, dadas as reduzidas dimens es do injector, o que leva a entupimentos frequentes, (a m a q uinage m dos orifcios do injector u m trabalho de altssima preciso) e da c m ara de co m b ust o.47 48. Q u alquer que seja a escolha de m otor, o facto de obter u m bo m resultado dentro da classe e m que se situa o m ais importante, ainda que essa classe n o exista legalmente no regulamento. U m exe m plo deste co m p orta m e nto a publicidade realizada pela equipa Microtech ao conseguir u m recorde de 850 K m/l para u m m otor a quatro tempos equipado apenas co m u m carburador. 48 49. Circuito de Alimenta oEntende m o s por circuito de alimenta o tudo aquilo que serve para conduzir o co m b ustvel desde o dep sito at ao carburador ou injector. A organiza o p e escolha dos participantes trs m e didas de dep sito distintas: 30, 100 e 250 c m 3 . A escolha deve ser feita co m base nos resultados esperados do ve culo, e m b ora n o seja desaconselh vel a escolha de u m dep sito de dimens o superior ao necess rio, co m vista a u m a m aior autono mia nos treinos. Ca da dep sito obriga a que se percorra u m a distncia m ni m a terica co m u m litro de co m b ust vel, sendo as contas fceis de efectuar: necess rio que percorra 6 voltas (no caso do circuito de Paul Ricard) de 3,208 K m cada, o que totaliza 19,248 K m co m a capacidade do dep sito.33 Con s u m oDep s it o30 100 cm 250 cm3 cmKm/l641 19277l/100 Km s0,16 0,52 1,3 Q ua dro 1- C onsu m o m xi m o poss vel para cada dep sito No caso de ser utilizado u m carburador, tudo simples, pois apenas necess rio ligar o dep sito e o carburador atrav s de u m tubo. A parte m ais baixa do dep sito (fornecido pela organiza o, no caso da prova francesa) deve situar-se obvia me nte nu m a cota superior da entrada de co m b ust vel no carburador, m a s tendo o cuidado de n o o colocar m uito prximo da cabe a do m otor e, de acordo co m o regulamento, nu m local ventilado para evitar o sobreaquecimento da gasolina. A m o ntage m de u m sistema de injec o electrnica obriga a u m a instala o u m pouco m ais co m plexa. Estes sistemas obriga m a que a gasolina esteja a u m a press o de cerca de 2 bar, o que n o se consegue obvia me nte se m recurso a u m sistema de press o. A util o de u m a bo m b a de co m b ust vel desnecess ria, u m a vez que esta, al m de iza bastante pesada, difcilde ajustar para u m d bito de gasolina to reduzido. A solu o a que se recorre a m o ntage m de u m reservatrio de ar co m primido ligado tampa do dep sito de co m b ust vel, o que cria a press o necess ria para o nosso sistema. 49 50. O sistema precisa de v rios co m p o n e ntes que aqui iro ser descritos por orde m, na direc o do reservatrio de ar co m primido para o dep sito de co m b ust vel. 1 - Re s ervat rio: O reservatrio de ar co m primido deve ser transparente. Pode ser por exe m plo u m a garrafa plstica de refrigerante de 1,5 litros,que por norm a suficientemente resistente para suportar press es da orde m dos 2 bar. 2 - Vlvula de enchimento: Deve estar localizada no pr prio reservatrio ou sa da do m e s m o. Deve per mitiro enchimento atrav s de u m a bo m b a m a n u al, de acordo co m os regulamentos. 3 - Man m etro de pres s o de ar: Pode estar localizado no pr prio reservatrio ou, atrav s de u m a deriva o do m e s m o, no tablier, m a s de qualquer forma deve estar se m pre antes da v lvula de seguran a. 4 - Vlvula de se guran a: O regulamento obriga a que seja instalada neste ponto u m a v lvula de seguran a regulada pora 5 bar. este o limite de press o suportado pelos dep sitos de gasolina fornecidos, e evita- assim que ocorra m acidentes graves (dado que o se dep sito de gasolina de vidro) devido a excessos de press o. 5 - Regula d or de pres s o: Usa-se para m a nter a press o uniforme ao longo de toda a prova. Se tivermos o reservatrio a por exe m plo 3 bar e o regulador de press o apenas per mitir a passage m de 2 bar, ent o o ar contido no reservatrio, dependendo do seu tamanho, deve ser suficiente para realizar toda a prova, fornecendo u m a press o de 2 bar ao circuito. 6 - Vlvula de purga: Esta v lvula pode estar situada e m qualquer ponto do circuito, e per mite que se esvazie o circuito de ar co m primido antes do abastecimento e depois da prova, para sere m efectuadas as m e di es de consu m o. 50 51. 7 - Tubo: O tubo dever ser do tipo referido no regulamento, e ligar todo o sistema ao topo do dep sito de co m b ust vel (tampa). Deve ter- o cuidado de apertar a tampa do dep sito co m u m a anilha tipo mangueira de jardim para evitar que esta se se solte co m a press o. 51 52. Tran s mi s s oAqui temos m ais u m ponto onde se pode perder cerca de 10 % do rendimento do m otor, m a s e m que as perdas pode m tamb m ser m uito m e n ores. A trans miss o pode ser feita recorrendo a u m a corrente de bicicleta, m ais leve e co m m e n os atrito do que u m a corrente de m oto. A sua resistncia ser m ais do que suficiente, u m a vez que n o ser exigido m uito esfor o ao m otor. Existem no m ercado pinh es e rodas dentadas de variados tamanhos, que pode m ser facilmente adaptados a qualquer cubo ou eixo. O factor principal ser a rela o de trans miss o, m ais ou m e n os longa, que determinar a que velocidade se deslocar o ve culo para u m a dada rota o do m otor. O desejvel era que se tivesse u m a velocidade ligeiramente acima do valor m ni m o (m dio) ad mitido (dependendo da fisiono mia do circuito) para a rota o correspondente ao bin rio m xi m o. Nos m otores co m caixa de velocidades a escolha m ais simples, pois pode m ser feitas correc es apenas trocando a rela o engrenada no m otor. A solu o co m m e n or atrito, a liga o directa ca m b ota do m otor, o que obriga constru o de u m a e m braiage m externa ao m e s m o. E m braiage m:Pode m o s ter e m braiagens de dois tipos: a) - Centrfuga b) - Actua o m a n u ala) A e m braiage m centrfuga actua auto m atica me nte, desde a posi o de ponto m orto at posi o totalmente e m braiada. Funciona pelo contacto de duas m a xilas (normalme nte), que roda m solidrias co m a trans miss o, nu m tambor, este solidrio co m a roda. Co nforme a rota o do m otor, as m a xilas v o-se expandindo no interior do tambor, atrav s da fora centrfuga, proporcionando tanto u m arranque suave co m o u m contacto s lido a alta rota o. 52 53. este o sistema usado pela m aioria das scooters actualmente existentes, e pode ser delas retirado para ser adaptado ao nosso ve culo. A rota o a que se d o arranque pode ser alterada co m a m o difica o de u m a s pequenas m a ssas que se encontram nas m a xilas. O grande problema destes sistemas est relacionado co m o seu desactua m e nto. Estando as m a xilas a rodar solidrias co m o tambor, se desligarmos o m otor ou desacelerarmos, as m a xilas continua m na sua posi o, n o se obtendo a roda livre desejada, e s descola m do tambor a velocidades norm al m e nte abaixo dos 10 K m/h, o que n o nos interessa de m o d o algu m. A solu o a m o ntage m de u m sistema m a n u al que actue nas m a xilas, forando-as a voltar posi o de repouso, no m o m e nto e m que se desliga o m otor. O arranque, no entanto, continua a ser auto m tico.b) - Actua o m a n u al:A realiza o de u m a e m braiage m m a n u al talvez m ais simples, pois trata- so m e nte de u m sistema co m p osto por doisse discos, u m a m ola e u m actuador, logicamente co m alguns rolamentos. U m dos discos preso ao cubo da roda m otriz, e o outro roda dentada, a m ola colocada entre os dois, existindo e m seguida u m actuador que co m prime u m disco de encontro ao outro. O bte m o s assim u m sistema de e m braiage m que trans mite m o vi m e nto quando est actuado e quando desactuado nos faculta a obten o de u m a verdadeira roda livre.A e m braiage m deve ser colocada na roda m otriz, pois assim evitamos ter u m a corrente a rodar em seco, que possui algu m atrito. No caso de se utilizar u m a e m braiage m do pr prio m otor, ou de n o haver a possibilidade de realizar u m a, a m elhor op o ser a coloca o de u m carreto de bicicleta no cubo traseiro. Os cubos de bicicleta t m u m sistema de roda livre que e m b ora ainda tenha algu m atrito se m d vida o sistema m ais simples de instalar e m ais econ mico, e m b ora ne m se m pre seja o m ais resistente.53 54. Trave sU m a das m aiores restries que o regulamento imp e na constru o dos prottipos a obrigatoriedade de util o de iza trav es hidrulicos. Nor m al m e nte era m utilizados, at ao m o m e nto, trav es de bicicleta, quer fosse m tipo cantilever ou tipo ferradura, que era m m ais que suficientes para travar o ve culo. O problema punha-se no guiam ento dos cabos de a o, pois co m u m co m primento superior a dois m etros bastava u m a ligeira curva no cabo para que o atrito da resultante tornasse ineficaz a travage m. Foi este o principal argu m e nto para que se optasse pela obrigatoriedade dos trav es hidrulicos. Os trav es hidrulicos de carro ou de m oto n o s o os m ais indicados dado o seu elevado peso e, principalmente, inexistncia de recuo das pastilhas de trav o. Assim sendo, m e s m o quando o trav o n o est a ser actuado, as pastilhas continua m encostadas aos discos de trav o provocando u m grande atrito, que neste nosso caso n o nada aconselh vel. O sistema que nor m al m e nte se adopta s o os trav es hidrulicos de bicicleta, que e m b ora pouco divulgados s o relativamente fceis de encontrar e m lojas especializadas e m bicicletas de m o ntanha. A sua principal desvantage m o pre o, pois u m sistema co m pleto, co m dois trav es e algu m tubo suplem entar, ronda os 40 ou 50 mil escudos. No entanto u m investimento larga m ente reco m p e nsado, dada a simplicidade de m o ntage m, reduzida m a n uten o (n o necess rio estar continua m e nte a afin-los), e principalmente a sua enor m e pot ncia de travage m (no pr prio catlogo feita u m a referncia aos cuidados de util o, dado sere m conhecidos casos e m que iza travagens bruscas arrancara m os apoios dos trav es da forqueta da bicicleta).Segundo o regulamento, precisa mos de dois sistemas de travage m que sejam independentes, e m b ora possa m actuar na m e s m a roda. Esta a forma m ais simples de m o ntage m, obvia me nte na roda traseira, pois a m o ntage m de trav es nas rodas dianteiras exige a realiza o de algu m as pe as co m plexas e n o funciona de m o d o idntico s bicicletas. Os trav es ser o ent o m o ntados nu m suporte, que pode at ser a parte superior de u m a forqueta de bicicleta, e colocados u m por cima do outro, actuando na roda de trs entre o m otor e a roda ou at m e s m o atrs da roda, consoante as caractersticas do chassis. U m a vez que se tratam de trav es hidrulicos, o guia me nto dos tubos de leo n o traz qualquer problema, podendo efectuar- todas as curvas necess rias para se chegar ao volante.se 54 55. Para se m o ntare m tubos m ais co m pridos ser necess rio proceder purga do sistema e ao seu reenchimento, processo esse que ve m detalhada m e nte explicado nas instru es dos trav es. tamb m co m ercializado u m estojo de m a n uten o dos trav es, co m algu m as pe as de substituio e m aterial para a purga do sistema. Note-se que estes trav es, dadas as baixas temperaturas a que funciona m, n o usa m leo de trav es nor mal, m a s sim u m simples leo de m q uina de costura. N o se deve nunca tentar usar leo de trav es nor mal (D O T 3 ou D O T 4), pois isto levaria ao rompi m ento dos vedantes dos bo m bitos dos traves, o que levaria inutil o dos m e s m o s. iza Fig. 23 - Trav es hidrulicos 55 56. Rod a sNeste ponto n o haver m uitas d vidas. A Michelin oferece aos participantes nas Eco-M arathon Shell pneus de baixo atrito especialmente concebidos para estas provas (foico m base na experincia destas provas que m ais tarde surgiram os Michelin Energy, para uso e m auto m veis util trios).i Estes pneus s o se m d vida a m elhor op o, pois al m de sere m slicks e sere m bastante leves (as telas s o de kevlar) pode m ser cheios a press es da orde m dos 5 bar, o que reduz a rea de contacto co m a estrada, diminuindo assim o atrito de rolamento. No caso de se optar por u m chassis co m rodas exteriores, a util o de rodas de bicicleta de ciclismo (28)pode ser iza vantajosa ao reduzir ainda m ais o atrito,m a s por outro lado provoca m m ais esforos de tor o na direc o, tornando o ve culo m ais instvel e m curva. De qualquer m o d o, e m e s m o neste tipo de chassis, os pneus fornecidos pela organiza o s o u m a excelente op o. As jantes que se util izam co m os pneus Michelin s o de bicicleta, m a s de 20 polegadas, do tipo utilizado nas B M X. Existem aros de alum nio para estas bicicletas de excelente qualidade e baixo peso. Estes aros, de preferncia co m 36 furos para os raios, s o enraiados co m raios nor mais (apesar dos esforos laterais e m curva n o necess rio usar raios de m aior di m etro), usando u m cubo norm al de bicicleta atrs, enquanto frente iremos usar cubos de cadeira de rodas (das suas rodas traseiras),u m a vez que s ser o suportados por u m lado. Estes cubos usa m eixos co m 12 m m de di m etro que s o m ais do que suficientes para suportar todos os esforos necess rios. Al m disso j v m equipados co m rolamentos de esferas blindados, co m relativamente pouco atrito. A util o de jantes de carbono u m a op o pouco vivel, devido aos seus elevados custos, al m de que o ganho de iza peso a obtido n o seria significativo. 56 57. Direc oA direc o pode ser m o ntada de m uitos m o d os diferentes, m a s tem que obedecer se m pre a alguns princ pios. Deve: i)ser facilmente m a n ej vel ii)provocar o m e n or atrito poss vel e m curva ii ter retorno, i.e.deve voltar posi o de rodas alinhadas se tirarmos as m o do volante. i)i) Para resolver este primeiro ponto, basta que o apoio do tirante da direc o na coluna de direc o (Fig. 29) seja de m e n or co m primento que o apoio do m e s m o no cavilho da roda. O bt m- se assim a des m ultiplica o suficiente para u m a condu o confortvel.ii)Ao descrever u m a curva, a roda do interior da m e s m a descreve u m arco de circunferncia de m e n or raio do que a roda exterior,logo deve estar virada nu m ngulo m aior. Para resolver este problema va m os recorrer ao Princpio de Acker m a n. Ru dolf Acker m a n registou e m 1818, m uito antes do aparecimento do primeiro auto m vel, a patente de u m dispositivo baseado no princ pio da direc o geo m tricame nte correcta. Este diz-nos o seguinte: quando u m ve culo percorre u m a trajectria curva, as suas rodas dever o descrever seg m e ntos de c rculo conc ntricos. Se u m a roda descrever u m a trajectria diferente, ter tend ncia a derrapar o correspondente diferen a das trajectrias, o que se traduz e m desgaste do pneu. (e, obviam ente au m e nto do atrito de rolamento). Todas as linhas imagin rias que passa m pelos eixos das rodas deve m ent o coincidirnu m ponto, quando o auto m vel descreve u m a curva.57 58. Fig 24 - Pricpio de Acker m a n (O ngulo de virage m est exagerado para m elhor visualiza o) Para se obter este co m p orta m e nto va m os m o ntar u m a barra de direc o de m e n or co m primento do que a distncia entre as articula es dos cavilhes das rodas. A sua afina o faz-se de m o d o a que as linhas imagin rias que passa m pelas articula es da barra de direc o e dos cavilhes se encontrem no centro do eixo traseiro (neste caso no centro da roda traseira),obtendo-se assim o cha m a d o ngulo de Acker m a n(Fig. 25). 58 59. Fig. 25 - ngulo de Acker m a nDete m o d o, obte m os a geo m etria desejada, que se representa na figura 26, nu m ngulo u m pouco exagerado, que nos per mite observar a diferen a do raio de virage m das rodas e a barra de direc o a ficar e m posi o diagonal e m rela o ao eixo dianteiro (imagin rio). Apesar ne na realidade esta diferen a de ngulos quase n o se notar, pelo m e n os vista, os resultados e m pista s o inesperados. Por exe m plo, nu m teste efectuado pelo Tea m D.T.L.F., co m u m ngulo de ackerm an de zero graus os pneus da frente durara m trs voltas ao circuito de Paul Ricard e chegara m co m as telas vista, m a s co m u m ngulo correcto os pneus durara m todo o fim de se m a n a de prova, apresentando ainda no fim as rebarbas de borracha no centro do piso que tinha m no incio.59 60. Fig. 26 - Direc o ao descrever u m a curva. ii Neste caso procura-se u m efeito parecido co m os rod zios dos carrinhos de ch ou de super m ercado, i.e.,as rodas i) alinha m- se co m a direc o tomada pelo carro. Pode obter- este efeito apenas co m u m a ligeira inclina o do eixo do cavilho, fazendo co m que este intercepte o solose frente do ponto de contacto da roda co m o m e s m o. Ao ngulo de inclina o do cavilho d -se o no m e de Castor,e este n o precisa de ser m uito exagerado, bastando 5 a 10 graus para se obter o efeito desejado, se m tornar m uito pesada a direc o. 60 61. Fig. 27 - ngulo de Castor Finalmente passe m o s constru o propriamente dita. O exe m plo que aqui ser apresentado dos m ais simples e robustos, m a s tamb m de grande precis o, e per mite m uitas afina es simples. Va m o s construiru m a direc o base de rtulas, que pode m ser adquiridas e m qualquer representante de rolamentos. A nica desvantage m deste sistema a necessidade de investimento de cerca de 30 ou 35 mil escudos e m rtulas, o que partida pode parecer exagerado, m a s que se justif plena m e nte pelas simplifica es que per mite fazer no sistema e ica pela sua robustez. Va m o s usar 4 rtulas M 1 0 (f mea) e 4 rtulas M 6, que s o suficientes para todo o sistema de direc o. Para os cavilhes va m os usar barras de alum nio m a ci o de 30 x 30 x 100 m m . Para os apoios da barra de direc o basta m duas chapas rectangulares (para simplificar)de alum nio ou at m e s m o de a o, co m 20 x 5 x 100 m m . No caso 61 62. da barra de direc o, qualquer tubo co m cerca de 8 m m de di m etro suficiente. Usare m o s m ais u m bocado deste tubo para ligar o sistema coluna de direc o. Todo este sistema est devida m e nte explicado nas figuras seguintes. Apresenta-se u m corte de u m dos cavilhes e tamb m o conjunto co m pleto. Fig. 28 - Corte de u m dos cavilhes. Atrav s da afina o de porcas e contra-porcas ou da m o ntage m de anilhas ou espa adores pode m- se afinar facilmente os ngulos de posi o da roda. 62 63. Fig. 29 - Conjunto co m pleto da direc o. 63 64. Si ste m a elctricoM ais u m a vez o objectivo a atingir o de reduzir as perdas do ve culo, neste caso do m otor. Por este m otivo, o m otor n o dever carregar a bateria quando est e m funciona m e nto, pois trata- de u m atrito desnecess rio. Dada a poucase dura o das provas (e principalmente dos m o m e ntos e m que o m otor est ligado), a carga de u m a bateria suficiente para fazer funcionar o sistema elctrico. Pode m o s ainda usar ou n o o m otor para fornecer energia ignio. O m o d o m ais simples m a nter a ignio de origem, alimentada pelo m a g n eto do m otor. Se se quiser suprimir esta perda, pode-se instalar u m a igni o electrnica (nos m otores que ainda a n o possua m) alimentada por bateria. Neste caso apenas o sinal de rota o obtido do m otor, atrav s de u m pick-up. Deixando de lado a ignio, apenas necessitamos de energia para a buzina (ver regulamento tcnico) e para o m otor de arranque, que nu m a prova deste tipo indispens vel. O m otor de arranque pode ser obtido e m qualquer m otorizada, e de fcilinstala o (co m algu m a imagina o e a ajuda de u m torneiro m e c nico), m a s o ideal ser adoptar u m m otor que j o possua.64 65. Apresenta-se seguida m e nte u m esque m a explicativo de u m sistema elctrico b sico. A este, m uito pode ser acrescentado, co m o por exe m plo u m volt metro (muito til,pois a bateria n o recarregada e m anda m e nto), u m conta- rota es electrnico, ou qualquer tipo de instrumenta o. Fig 30 - Esque m a de u m a instala o electrica b sica. 65 66. Instrumenta o Este cap tulo co m ple m e nta e m parte o anterior, dada a m aior parte da instrumenta o ser de funciona m e nto elctrico. N o falaremos da instala o de cada u m dos instrumentos, pois esse tema ve m suficientemente desenvolvido nos m a n u ais dos m e s m o s, m a s sim na sua utilidade pr tica para este tipo espec fico de provas. Velo c metro e conta quilmetro s: Extrema m e nte til,especialmente se n o houver contacto via rdio co m as boxes. A m elhor co m pra ser u m veloc m etro digital de bicicleta, pois este inclui (nos m o d elos m ais co m pletos) veloc m etro, conta quil metros (interessante para rodagens e treinos), cron m etro (em Paul Ricard disp e-se de 48 minutos para realizar seis voltas), relgio (por exe m plo: as tentativas que n o forem conclu das antes das 16:45 h. n o ser o consideradas) e indica o de velocidade m dia (que volta a volta n o deve baixar dos 25 K m/h). Al m de tudo isto s o extrema m e nte leves, relativamente baratos (cerca de 5.000$00), e provoca m m uito pouco atrito,pois as m e di es s o efectuadas por u m pequeno m a n. Voltmetro: tilpelas raz es indicadas no cap tulo anterior. Extrema m e nte fcilde instalar sa da da bateria. tamb m m uito til para diagnosticar a ocorrncia de algu m curto circuito. Va cu m e tro: Ligado ao colector de ad miss o do m otor, indica a press o relativa (neste caso negativa) a que se encontra o m e s m o. Per mite controlar o esforo que est a ser exigido ao m otor, e consequente m e nte o consu m o. Man m etro de pres s o de ar: Apenas necess rio se for utilizada injec o electrnica. Pode ser instalado no painel de instrumentos, m a s n o m uito necess rio durante a prova. Conta- rota e s: Pode ser bastante tilpara a afina o do m otor, m a s pode ser facilmente substitudo, e m prova, pelo veloc m etro, sendo conhecida a rela o de trans miss o. 66 67. Inclin metro: Algu m a s equipas equipa m os seus ve culos co m u m inclin metro m o ntado nu m a parte lateral do m e s m o. E m b ora possa dar indica o ao piloto da inclina o da pista, e m algu m a zona m e n os perceptvel, utilizado apenas a ttulo de curiosidade ou para verifica es de n vel durante os treinos. evidente que a prova pode ser realizada se m a util o de qualquer u m destes instrumentos e apenas co m as iza indica es dadas pela equipa, m a s a sua util o per mite a obten o de m elhores resultados, al m de facili oiza tar diagn stico de qualquer eventual avaria. 67 68. Participao nas provasEis chegado o m o m e nto to esperado, para o qual se trabalhou quase u m ano inteiro, trs dias decisivos que parece m se m pre curtos para resolver os problemas que eventualmente surjam. Por este m otivo, necess rio que tudo esteja pronto e devida m e nte planeado para a prova. Tudo deve ser testado antes da prova, e se poss vel at realizadas algu m as tentativas de m e di o de consu m o s.O esp rito destas provas bastante diferente da m aioria das outras co m p eti es m otorizadas, e esse aspecto bastante salientado no lema da prova: Econo m ia de energia, protec o do ambiente, inovao tcnic a, mas tamb m imagina o, originalidade, entusias m o, bom humor e motivao dos participantes . N o h segredos entre as equipas. Q u alquer equipa de topo explica todos os co m p o n e ntes que foram usados no seu carro, e por m ais simples que nos possa parecer o nosso ve culo, recebe m o s inesperada m e nte u m elogio por esta ou aquela solu o engenhosa. A rela o entre os participantes tamb m m uito caracterstica, quase n o se tratando de u m a co m p eti o, m a s sim de u m clube de engenhocas que se re ne u m a vez por ano. O m ais importante participar.N o interessa o resultado obtido, m a s sim fazer se m pre m elhor do que no ano anterior. Os trs dias da prova esto nor m al m e nte divididos segundo o seguinte calend rio: Sexta-feiraVerifica es tcnicas e treinos S b ad oVerifica es tcnicas e treinos Do mingoEco-M aratona essencial que os ve culos chegue m prova prontos para passare m nas verifica es tcnicas, para que se possa m aproveitar na totalidade os dois dias de treinos. De qualquer m o d o se m pre u m descanso saber que se pode faz-lo at ao fim da tarde de S b ad o. Os treinos deve m ser aproveitados para rodar o ve culo, conhecer o circuito ( bastante aconselh vel u m a volta ao m e s m o de bicicleta, pois consegue m- se sentir os ligeiros declives que os olhos n o v e m), afinar o ve culo para o68 69. circuito e m quest o, co m binar sinais entre o piloto e a restante equipa (se n o dispusere m de rdio), e ,finalmente, tentar alguns registos de consu m o s n o oficiais. A equipa deve ser constituda, pelo m e n os, por trs elementos, pois na desloca o para o local de partida, enquanto o piloto leva o carro, os restantes dois transportaro a carenage m superior,para que depois do reabastecimento a possa m colocar no seu lugar.No dia da prova pode m ser feitas quatro tentativas, nas quais se deve m experimentar algu m as solu es diferentes, quer seja a n vel de afina o do ve culo, do m otor, m u d a n a de trajectrias ou diferentes locais para ligar e desligar o m otor. No entanto, qualquer altera o deve ser se m pre testada separada m e nte, evitando-se assim o risco de n o se saber qual a altera o que produziu a m elhoria do resultado. Co m o m e dida de referncia apresenta-se a seguir u m gr fico da distribui o de consu m o s obtidos pelas equipas que participaram na 11 Eco-M arathon Shell, onde se pode facilmente observar que a m aioria das equipas consegue consu m o s m uito abaixo dos recordes da prova. Saliente-se ainda que a m dia dos consu m o s obtidos pelas equipas e m 1995 foide 472 K m/l.R uao d 19 e l ds e 95st 20 15 N e qi ad E psu1 0 100-200300-400 1100-1200500-600900-1000 1300-14005700-800 0S 1 Cnu oe K /)os m ( mml Fonte : Resultados oficiosos da 11 Eco-Marathon Shell, 21 de Maio de 1995 69 70. Por fim, falta-nos apenas fazer u m apanhado das despesas indispens veis ao projecto, na sua configura o m ais simples. E m b ora m uitas despesas possa m variar,co m o m o de obra, pre o do m otor, etc.,apresenta m- se aqui aquelas que s o obrigatrias, quer seja pelo regulamento quer seja por facilidade de constru o do ve culo. Todos os valores s o obvia me nte aproximados, servindo apenas co m o m e dida de referncia para a realiza o de u m or a m e nto inicial. R tulas para a direc o 40.000$00Trav es hidrulicos 50.000$00Cinto de seguran a de 4 apoios20.000$00M aterialde bicicleta 20.000$00Veloc m etro 5.000$00Sistema electrico5.000$00Al minio variado 10.000$00 No caso da prova e m Paul Ricard:Viage m (co m b stvel, portagens e dor midas)90.000$00Alimenta o (trs pessoas)40.000$00 Total: 280.000$00 70 71. Con clu s oAp s a leitura deste livro poder eventualmente ficar a ideia de que u m projecto deste tipo envolve m uitos m eios e disp ndio de tempo. De facto, necess ria algu m a dedica o ao projecto para que este seja levado a bo m termo, m a s a constru o de u m ve culo simples, para u m a primeira participa o, n o apresenta dificuldades de m aior. O objectivo deste livro precisa me nte dar u m a ajuda nestes casos, por u m lado co m a apresenta o de solu es simples para os co m p o n e ntes que nor mal m ente m ais dores de cabe a provoca m, e por outro advertindo para os erros m ais frequentes que nor mal m ente surge m na constru o e na pr pria participa o na prova, alguns dos quais j co m provados por n s de sublinhar a importncia de u m a primeira participa o, de preferncia co m u m ve culo simples, pois ap s a prova, querer o co m certeza construiru m ve culo totalmente remodelado. E m rela o a futuras participa es suponho que n o necess rio tecer qualquer co m e nt rio, pois a experincia m o stra- nos que qualquer pessoa que participe ou assista a u m a prova deste g nero, m e s m o que n o seja u m a m a nte da m e c nica, n o deixa de estar presente na seguinte. 71 72. Bibliografia[1 ] AL B U Q U E R Q U E , F. A. e outros, O livro do Automvel,Selec es do Re aders Digest, 1976[2 ] ST A NIF O R T H , Allan, Race and Rally Car source Book ,Haynes Publications, 1992[3 ] S MIT H,William F., Principles of materials science and engineering,M c Gra w- Hill,1990[4 ] FE N T O N , John, Vehicle body layout and analysis ,M e ch anical Engineering Publications Limited, 1980[5 ] LU C A S, G. e outros, Fuel economy and emissions of lean burn engines ,I M e ch E Conference Publications, 1979[6 ] Regula m e ntoda Eco-M arathon Shell 1995/96 72 73. ndice de Fotografias e Des e nh o sFigura PginaDes cri o AutorCa pa Fotografia de Fa m lia - Eco M arathon 1996 Shell1 16Fotografia - Porto 1995 Tiago Barbosa2 17 Fotografia - Eco M arathon 1994Tiago Barbosa3 17 Fotografia - Eco M arathon 1994Tiago Barbosa4 18 Fotografia - Eco M arathon 1995Tiago Barbosa5 19 Fotografia - Eco M arathon 1995Shell6 21D esenho 2 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa7 22D esenho 3 D realizado e mAutoC A D Carlos C osta8 24 Fotografia - S. M a m e d e 1995 Tiago Barbosa9 25Fotografia - Vidropol 1995Tiago Barbosa 10 26Fotografia - Vidropol 1995Tiago Barbosa 11 27D esenho 2 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 12 28D esenho 2 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 13 30D esenho 2 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 14 31Fotografia - Vidropol 1995Tiago Barbosa 15 33D esenho 3 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 16 34Desenho Tiago Barbosa 17 36Desenho Tiago Barbosa 18 38Fotografia - Porto 1995 Ab lio Za mith 19 40 Gr fico Tiago Barbosa 20 41 Gr fico Tiago Barbosa 21 44D esenho 2 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 22 45D esenho 2 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 23 55 FotografiaM a g ura 24 58D esenho 2 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 25 59D esenho 2 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 26 60D esenho 2 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 27 61D esenho 2 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 28 62D esenho 3 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 29 63D esenho 3 D realizado e mAutoC A D Tiago Barbosa 30 65Desenho Tiago Barbosa73