Sistemi di Trasporto: il Moto del Veicolo Isolato, Presentazione

Modulo M.2: Il Moto del Veicolo Isolato

TUNATO UN UNIVERSITÀ GIUSTINO FORTUNATO D.M. 13 aprile 2006 - G.U. nº 104 del 6/05/2006 - TELEMATICA VERSITA GIUSTINO CORSO di SISTEMI di TRASPORTO MODULO M.2 : IL MOTO DEL VEICOLO ISOLATO Presentazione del modulo Prof. Vincenzo Torrieri

Contenuto del Modulo

• La cinematica del veicolo isolato - Parametri puntuali del moto(accelerazione, velocità, posizione nel dominio spazio - I diagrammi di marcia - Parametri medi e prestazioni cinematiche
• La dinamica del veicolo isolato( I parte) - Le azioni sul veicolo in moto • Sostentamento • Resistenze ordinarie al moto

Obiettivo del Modulo

• Richiamo delle nozioni di cinematica e dinamica ed applicazioni al moto del veicolo
• Conoscenza delle azioni agenti sul veicolo in moto
• Conoscenza delle resistenze ordinarie al moto del veicolo isolato e determinazioni sperimentali

Risultati Attesi

• Saper calcolare i parametri cinematici puntali e medi di un veicolo in movimento
• Saper valutare le azioni di sostentamento in ambiente terrestre, aereo e idrico
• Saper calcolare le resistenze ordinarie al moto del veicolo isolato in ambiente terrestre aereo e idrico

La Cinematica del Veicolo Isolato

TUNATO UN UNIVERSITÀ GIUSTINO FORTUNATO D.M. 13 aprile 2006 - G.U. nº 104 del 6/05/2006 - TELEMATICA JERSITA GIUSTINO NIVERSI LA CINEMATICA DEL VEICOLO ISOLATO Prof. Vincenzo Torrieri

Lo Studio del Moto

• Lo studio del moto si articola in : • Cinematica del veicolo isolato • Dinamica del veicolo isolato
• La cinematica descrive le caratteristiche del moto puntuali ( velocità istantanea), ed integrali ( velocità media su tratta, traiettoria spazio-tempo) in funzione dell'accellerazione determinata dalle forze in gioco. In ogni caso si assume che il moto si realizza su una superficie piana: orizzontale o inclinata ma piana. ( Planarietà del moto).
• La dinamica è retta dal principio di Newton secondo il quale è necessaria una forza F per imprimere ad massa M l'accellerazione a: F=Mxa. Tale relazione è del tutto generale e vale quindi nello spazio tridimensionale, per cui sia F che a sono grandezze con componenti nelle tre direzioni principali: longitudinale, trasversale e verticale.

Studio del Moto e Prestazioni

• Nel caso di veicolo isolato la cinematica e la dinamica forniscono le prestazioni realizzabili in assenza di interferenze con altri veicoli ed in particolare: • La cinematica fornisce le prestazioni legate al tempo di marcia • La dinamica fornisce le prestazioni in termini di rendimenti meccanici e quindi di consumi
• Il moto del veicolo può avere interferenze con altri veicoli: in questo caso la cinematica non dipende esclusivamente dalla dinamica, ma può essere condizionata dalla presenza di altri veicoli che alterano la cinematica desiderata. In questo caso si di dice che il moto è congestionato, e il condizionamento è studiato con la teoria del traffico.
• Cinematica , Dinamica, e Teoria del traffico, sono quindi le scienze di base da cui dipendono le prestazioni del trasporto.

Parametri del Moto Piano

s TRAIETTORIA s(t) v(t) ds(t) dt( v v(t) t a(t) dv(t) dt > a(t) t a t Traiettoria v(t)=ds(t)/dt Velocità v(t)=ds(t)/dt Accelerazione a(t)=dv(t)/dt

Moto Uniforme

s 7 s(t) V=s/t - S=V*t s v v t t V=cost t a=0 a

Moto Uniformemente Accelerato

s s(t) - t v(t) v V=a*t v a t t a=cost a S=V^2/(2a) 7

Diagrammi del Moto

Il diagramma del moto traccia la variazione di velocità del veicolo tra due fermate successive. Ha carattere del tutto generale e vale per qualsiesi modalità di trasporto. Si considera l'avanzamento del veicolo s=s(t) lungo la traiettoria rettilinea rettificata e pertanto non si analizza il comportamento trasversale che è ininfluente ai fini della determinazione delle prestazioni cinematiche.

• La fase di avviamento porta il veicolo alla velocità di marcia programmata: l'accelerazione ha un profilo trapezio per limitare il contraccolpo.
• La fase di regime ha velocità costante
• La fase di frenatura annulla la velocità del veicolo .. La decelerazione ha un profilo trapezio per limitare il contraccolpo.

Diagrammi del Moto dei Veicoli Terrestri

TUNATO UN UNIVERSITÀ GIUSTINO FORTUNATO D.M. 13 aprile 2006 - G.U. nº 104 del 6/05/2006 - TELEMATICA JERSITA GIUSTINO DIAGRAMMI DEL MOTO DEI VEICOLI TERRESTRI Prof. Vincenzo Torrieri

Diagramma del Moto per un Veicolo Terrestre

V Vm S=S(t) V=v(t) t 0 b itc avviamento regime frenatura a a m - t -am

Fase di Avviamento: Profilo di Accelerazione

a = jt per 0<t<t a = am per ty<t<t2 a = am.j(t-t2) per t2<t<t_ Nella figura : a = 1 m/sec^2 j = 1 m/sec^3 ty= am /j =1 sec ti- t2 = am /j = 1 sec (t2 - ty)am = VL- (0.5*am^2/j) (t2 -t1) =Vilam-am/j = 24 sec TL= V/ am + am/j = 26 sec. Fase di avviamneto -Accellerazione 1,2 1 0,8 m/secq 0,6 0,4 0,2 0 0 0.6 2 5 8 1 4 17 20 23 25,2 25,8 sec

Fase di Avviamento: Profilo di Velocità

V = at V1= 0,5 am^2/j V2= V1+ am(t2-t1) VL = V2 + 0,5 am 2/j Nella figura: V = 0,5 m/sec V2= 24,5 m/sec VL = 25 m/sec Fase di avviamento - profilo di velocità 30 25 20 m/sec 15 10 5 0 0 0.6 2 5 8 11 14 17 20 23 25,2 25,8 sec

Spazio Percorso in Avviamento

s =t*v /2 = (V1/2)*(v_/am+ am/j) Fase di avviamento - Spazio percorso 500 450 400 350 300 metri 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 secondi

Tempo di Percorrenza della Tratta

• T=t_+t,+tf - tL =to VI/am + an/j
• T=2v1/a +2a /j+t.
• T= D/VI+VL/am+an/j V = D/T= D/(D/VL+VL/am+am/j) VIVI= D/(D+VL^2/am+VLam/j) V/VI= D/(D+D*)
• D= SL+S,+Sf - SL SE(VL/2)*(VI/a+a/j)
• D= VL(VL/am+am/j)+St
• s, t,VL=t= D/VL-VL/am-am/j

Diagrammi del Moto per Veicoli Aerei e Navali

TUNATO UN UNIVERSITÀ GIUSTINO FORTUNATO D.M. 13 aprile 2006 - G.U. nº 104 del 6/05/2006 - TELEMATICA JERSITA GIUSTINO DIAGRAMMI DEL MOTO PER VEICOLI AEREI E NAVALI Prof. Vincenzo Torrieri

Diagramma del Moto di un Velivolo

Vc SALITA CROCIERA "DISCESA . .... DEPOLLO De : D To T T2 Ts 116

• T1= inizio decollo
• T2= inizio salita
• T3= inizio crociera
• T4= inizio discesa
• T5= inizio atterraggio
• Ds= lunghezza salita
• Dc= lunghezza crociera
• Dd=lunghezza discesa
• Vs= velocità di stallo
• a = acc. decollo
• a2= acc. salita
• a3= dec. discesa
• a = dec. atterraggio a3 a4 aTempo di blocco Porte=T,-To a1 a2 t RULLARRIO FLA

Fase di Decollo

• La fase di decollo corrisponde alla fase di avviamento nel modello terrestre: vale lo stesso modello dinamico con le seguenti differenze: - Alla fine del decollo non si raggiunge la velocità di regime , ma la velocità di stallo - Alla fine del decollo l'accelerazione si riduce , ma non si annulla in quanto bisogna ancora accelerare il veicolo per raggiungere la velocità di crociera
• Distanza percorsa= 0.5(V2/a,+Vsa,/j) < Lunghezza pista
• Tempo di decollo = Vs/a +0,5a1/j
• Data la lunghezza delle pista e la velocità di stallo del velivolo si calcola l'accelerazione necessaria e quindi si verifica se è possibile realizzarla in relazione alla potenza disponibile.
• Viceversa , nota l'accelerazione compatibile con il velivolo, si verifica se la pista è sufficientemente lunga

Fase di Salita e Discesa

• La salita è la fase del moto per raggiungere la quota di volo e la velocità di crociera. La discesa è la fase del moto per toccare terra alla velocità di stallo.
• Il profilo delle velocità durante la salita/discesa segue procedure codificate che fissano la velocità massima al di sotto di livelli di quota fissati. La durata della fase di salita/discesa dipende fondamentalmente dalla quota di crociera.
• Per ogni aereo vengono fornite tabelle che in funzione del peso e della velocità del vento, forniscono il tempo, la distanza da percorrere per effettuare la salita/ discesa ed il consumo di carburante.
• Ai fini del diagramma di marcia si considera il profilo di velocità lineare con accelerazione/decelerazione media costante

Airbus A380: Procedure Decollo/Atterraggio

TAKE- OFF Initial Climb to 5000 ft Initial Climb to FL 150 Initial Climb to FL 240 MACH Climb Cruise Initial Descent to FL 240 Descent to FL 100 Descent FL 100 and below Approa ch V2 (IAS) 150 kts IAS 190 kts IAS 240 kts IAS 240 kts MACH 0.83 TAS 520 kts MACH 0.83 IAS 300 kts IAS 250 kts Vapp (IAS) 138 kts Distanc e 2950 m ROC 1500 ft/min ROC 2500 ft/min ROC 1300 ft/min ROC 1000 ft/min MACH 0.85 ROD 1000 ft/min ROD 2000 ft/min MCS 230 kts Distanc e 2010 m MTO W 560 t Ceiling FL 430 ROD 1000 ft/min APC C WTC H Range 8000 NM

Modello di Marcia per il Trasporto Marittimo

V € nel porto Movimento Vc nel porto Movimento 1 a t Tempo di navigazione W Tempo di viaggio

• Vc= velocità di crociera
• a = accellerazione media 7

Parametri dei Diagrammi di Marcia

Tecnologia a/d m/sec^2 Vmax km/h J m/sec^3 Aereo 2-3 400-1000 1-1,5 Marittimo 0,5 30-70 1-1,5 Terrestre gomma 1-3 50-140 1-1,5 Terrestre ferro 0,5-1,5 70-350 1-1,5

Uso dei Diagrammi del Moto

• Posizione dei veicoli nel dominio spazio tempo - Programmazione del viaggio - Controllo occupazione dell'infrastruttura
• Calcolo tempo di viaggio
• Calcolo consumi 7 € 1 S 2 7 3 Distanziamento tra veicoli 7 > > T 1

Lunghezza Minima della Tratta

• La lunghezza minima della tratta e la distanza tra due arresti che consente di raggiungere la velocità di crociera con i parametri di accelerazione e Jerking compatibili con il sistema tecnologico e con le norme
• In corrispondenza della tratta di minima lunghezza il diagramma del moto ha forma presso a poco trianagolare e lo spazio percorso a regime è nullo
• T= t_+tf t = t= Vilam + am/j
• T = 2v_/am+2am/j Velocità media: V V =D*/2(v_/am+am/j) V/VL= D*/(D*+D*)=1/2
• D= SL+Sf SL=S/FVL/2(V_/a+a/j) D= VL(V_/am+a /j)= D*
• velocità 30 25 20 m/sec 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 -5 secondi

Esempi di Diagrammi del Moto

• Linea aerea Lungo Raggio L= 6000 km
• Linea aerea Corto Raggio L= 300 km
• Linea aerea Medio Raggio L =1000 km
• Linea Ferroviaria AV due tratte: L= 200 km+400km
• Linea metropolitana 10 tratte : L = 2*600+8*1000 (m)
• Linea Ferroviaria Regionale 5 tratte L =5* 3000 (m)

Le Azioni sul Veicolo e Sistema di Trazione

TUNATO UN UNIVERSITÀ GIUSTINO FORTUNATO D.M. 13 aprile 2006 - G.U. nº 104 del 6/05/2006 - TELEMATICA JERSITA GIUSTINO LE AZIONI SUL VEICOLO E SISTEMA DI TRAZIONE Prof. Vincenzo Torrieri

Le Azioni sul Veicolo

Azioni Passive Direzione Terra Aria Acqua Res.Ordinarie o Rotolamento O Del mezzo Tang.moto Tang. moto XXX XXX XXX XXX Res.Tracciato o Curve . Pendenza Ortog. moto Tang. moto XXX XXX Azioni esterne Gravità Correnti fluide Verticale Orto/tang.moto XXX XXX XXX XXX XXX XXX D T A A T

• S
• T
• C X X X X T T X X T V X X X S
• T X X C uida/stabilità O