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Questa pagina - Aprile 2010

COSTRUZIONE di VEICOLI a propulsione a razzo in TECNOLOGIA MODULARE SMONTABILE - I

Si tratta di una particolare tecnica che permette di realizzare modelli di razzo, funzionanti molto similarmente ai loro fratelli... ehm, diciamo meglio: "lontani cugini" commerciali in kit e anche agli... altri cugini progettati autonomamente dai vari appassionati del setore con i vari software di simulazione e pensati acquistando tubi e accessori commerciali e realizzati seguendo le istruzioni dei fabbricanti e dei venditori! Insomma, tutti i veicoli "ortodossi" e "convenzionali" che vengono costruiti da decine di anni sempre uguali tra di loro. Ovviamente quella che sto per spiegare, piuttosto sommariamente, non è una tecnica per tutti, perchè presuppone moltissimo tempo di progettazione, moltissimo tempo di costruzione e anche, pensa un po', parecchie cure di manutenzione.
In Italia, nel vasto mare delle migliaia di appassionati-attivisti di razzomodellismo e modellismo spaziale, siamo in pochissimi a utilizzare queste tecniche che permettono, a fronte di molta più fatica rispetto alla costruzione di un kit commerciale, molte più possibilità di sviluppo e di crescita tecnica personale. All'estero forse c'è più attenzione e ammirazione per simili tecniche anche perchè in altri paesi si dà meno importanza ai fattori estetici e a quelli egocentrici insiti nel realizzare razzi che devono significare, almeno per gli italioti, allusioni sessuali e finanziarie. Tutte parodie che servono soprattutto a nascondere mancanza di fantasia, di applicazione, di impegno, di attenzione, di studio, di inventiva e di capacità di progettazione.

Riccardo P. e io abbiamo portato a un notevole livello, nel nostro paese, questa tecnica. E lo abbiamo fatto, una volta conosciutici, anche scambiandoci impressioni, idee e critiche. E' veramente appagante rapportarsi con persone che condividono certi ideali e certe passioni, perché è realmente possibile migliorarsi continuamente e realizzare veicoli che, pur essendo spesso piccoli e poco potenti e quindi ignorati d ai razzimodellisti che... "contano", possono essere definite vere macchine spaziali in miniatura. Forse non saranno impressionanti a livello visivo, soprattutto per il pubblico attento solamente alle dimensioni, alla potenza del motore, al rumore delle fiamme, e alla quantità di fumo che il veicolo davanti ai loro occhi produce. Ma altre persone, e sono solitamente persone del ramo ingegneristico, capiscono quanto valore c'è in un piccolo missile costruito con decine di pezzi uniti tra di loro con viti. Si tratta di opere di ingegneria e non di modellismo.

A questo punto potrebbe anche sorgere, ed in effetti è da anni che alcuni degli appassionati del ramo modellistico spaziale - sperimentale se ne accorgono, il dubbio che il modellismo sia in effetti la via più semplice e facile per permettere a chiunque di poter dire: anch'io sono un razzimodellista! E tra sei mesi sarò un GRANDE razzimodellista e tra un anno sarò il numero uno del razzimodellismo! Ecco, quindi, l'utilità del modellismo, che pone l'appassionato in grado di costruirsi in casa modelli enormi che potranno volare altissimi, se dotati di potentissimi motori. Basta pagare e associarsi a gruppi e associazioni per avere istruzioni, consigli, campi di volo, perfino assicurazioni per essere al sicuro da qualunque imprevisto! Beh, nel mondo c'è anche gente che non si diverte nel trovare tutto pronto, anche perchè studiare per sviluppare tecniche e per risolvere problemi e per INVENTARE ciò che non esiste in nessun'altra parte del mondo dà molta più soddisfazione! Anche con piccoli veicoli si emerge dalla folla e ci si fa conoscere nel mondo da altri appassionati che notano entusiasmo e ricerca tecnologica. Nulla a che vedere con il mondo del modellismo, che pare essere solo un modo per fare raduni e per lanciare tutti assieme e fare a gara a chi ce l'ha più grosso. Lo sperimentatore pensa con la propria testa e possiede senso critico... molto critico. Non dà nulla per scontato, nemmeno l'efficacia delle assicurazioni e delle istruzioni di montaggio e invece studia a fondo il funzionamento di strutture, materiali, componenti ,eccanici ed elettronici e dopo molto tempo e magari anche diversi fallimenti, da cui comunque ricava dati preziosi e utili esperienze, arriva a realizzare qualcosa di unico al mondo. Lo sperimentatore non è bene accetto dai modellisti e non trova spazio nei luoghi di discussione, così di solito diventa anche divulgatore di se stesso e di ciò che sperimenta. Non spreca tempo nel cercare di spiegare cosa progetta nei forum, perchè tanto ai modellisti non interessano i passi intermedi e lo sviluppo. Così, tanti modellisti che vogliono provare a fare cose nuove abbandonano, presto o tardi, il modellismo per passare alla sperimentazione. In Italia è cosa del tutto normale ed è un fatto che nei luoghi di discussione di modellismo spaziale siano sempre pochissimi a scrivere e a scambiare idee, spesso su modelloni molto grandi e potenti, con ciò annoiando tutti gli altri che vorrebbero invece discutere di aspetti minori e certamente più alla portata di tutti, e allontanando molte persone dall'hobby. I gruppi di discussione diventano estremamente noiosi e ripetitivi, mentre chi sperimenta da solo accumula dati, informazioni ed esperienze personali che diventano preziosissime. Chi può costruirsi anche un sito personale per esporre parte dei propri esperimenti diventa così destinatario di lamentele senza fine su chi fa modellismo e di richieste di informazioni su preziosissime e golosissime tecniche sconosciute ai modellisti. Si tratta di una diffusissima forma di stupidità molto italiana. Non abbiamo nè le forze, nè il tempo nè la volontà di cambiare questo stato di cose, per cui... meglio andare avanti per la nostra strada. Sappiamo che siamo piccole formichine, ma sappiamo anche che facciamo cose straordinarie e smuoviamo le montagne. Granello per granello, senza fretta.

Riccardo ed io abbiamo scritto, nel 2006, un breve articolo di presentazione della nostra tecnica sulla rivista Sport Rocketry. L'articolo è ancora presente nel web e ne offro qui una copia pdf di una versione pubblica. Il numero di settembre-ottobre 2006 di Sport Rocketry immortala il nostro lavoretto, scritto in inglese. Per gli utenti che non sono familiari con la lingua inglese, ecco qui una traduzione, non letterale ma più vicino a quanto avevamo in mente di trasmettere originariamente.. Ma è mia intenzione aggiungere, in futuro, diversi altri scritti sulla questione della costruzione modulare-smontabile, per fornire ai gentili diciassette lettori del mio sito che è possibile fare modellismo di razzi in maniere anche diverse da quelle insegnate da "gruppi" ed "associazioni", che FORSE hanno lo scopo, tra gli altri, di spegnere fantasia e di smorzare inventiva per assicurare l'impiego di fonti e risorse commerciali. Loro DEVONO fare così, altrimenti si chiude bottega. Per conto mio, anche se fosse, non me ne lamenterei troppo, diciamo giusto un paio di minuti. Poi penserei a studiare qualcosa d'altro. Anche raddrizzare gli accenti circonflessi dà parecchie soddisfazioni.

Leggi l'articolo tratto da Sport Rocketry september/october 2006: "Modular design and glueless construction"

Traduzione - avvertenza: Il testo pubblicato su Sport Rocketry è stato scritto da me e da Riccardo, con lievissime correzioni, soprattutto stilistiche, apportate dall'amico Thomas Beach, caporedattore della rivista. Questa traduzione è liberamente "espansa" in taluni passi e riflette, ovviamente, il mio stile narrativo e anche, talvolta, alcune delle mie filosofie di più ampio respiro sull'ambiente del modellismo spaziale.

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Un modello di razzo è un veicolo volante che deve sostenere, nel breve tempo di combustione del propellente del suo motore, una serie di eventi, alcuni dei quali molto forti ed impulsivi. Un modello di razzo è il risultato dell'unione di molte parti di legno, cartoncino, plastica, e talvolta perfino di materiali compositi. Il modo tradizionale di unire queste parti è di incollarli nel modo che il fabbricante del kit suggerisce nel foglio di istruzioni di montaggio. Una volta che il modello di razzo è completato, incollato completamente, non c'è modo di modificarlo senza tagliare tubi, rimuovere parti di essi, e reincollarli dopo avere effettuato le modifiche o le aggiunte. Inoltre, cosa piuttosto grave, nel caso di un danneggiamento al modello dopo un volo, questo è anche l'unico modo di ripararlo.
Riccardo ed io abbiamo sviluppato un metodo differente di costruire modelli di razzo, dapprima ognuno a nostro personale modo e poi, dopo che ci siamo incontrati e conosciuti, in un modo piuttosto comune e condiviso. Abbiamo cominciato a costruire modelli di razzo che avevano nuove caratteristiche ideate studiando la costruzione di macchine, veri aeroplani e veri razzi spaziali. Impiegando viti, bulloni e dadi per unire diverse parti costitutive dei nostri nuovi veicoli abbiamo poco a poco sviluppato la costruzione di macchine volanti che non impiegano più colle per unire tubi, parti strutturali, alettoni e parti di fusoliera. La tecnica di costruzione modulare-smontabile offre una serie di interessanti caratteristiche:

- Possiamo smontare una qualsiasi parte del nostro veicolo, anche interna, per riparazione o ispezione;

- Possiamo modificare un veicolo sostituendo una parte danneggiata con una nuova realizzata diversamente a seguito dell'analisi dell'incidente di volo, o sostituire una parte strutturale per ottenere una diversa configurazione di volo;

- Possiamo modificare il veicolo a razzo, anche in parti strutturali, se vogliamo utilizzarlo per missioni diverse o con diverse payloads;

- Possiamo modificare il profilo di volo del veicolo a razzo, anche per identiche payloads, sostituendo gli alettoni per ottenere un rapporto CG-CP più favorevole;

- Possiamo sviluppare il nostro veicolo a razzo mediante sostituzione, in futuro, di nuove parti con componenti migliori quando diventeranno disponibili sul mercato o per mezzo dei nostri progressi nel nostro programma di sviluppo.

Altra immagine di Roccouno di Riccardo P. tratta dal suo sito. Esempio di veicolo a razzo costruito in parti elementari. Qui vediamo le tre sezioni principali.

Così il veicolo a razzo diventa un VERO razzo, una vera macchina, che permette esperimenti scientifici e consente al costruttore una più profonda conoscenza delle dinamiche di volo, del progetto, e della costruzione totale. La costruzione modulare-smontabile fornisce un'esperienza più profonda come progettista e costruttore. Il costruttore che impiega questa tecnica acquista capacità e abilità più profonde, che gli consentono di costruire, usando nuovi materiali e sistemi, veicoli sempre più complessi e sofisticati.

D'altro canto, un veicolo a razzo costruito con tecnica modulare-smontabile è più delicato e richiede più manutenzione e cura rispetto a un kit commerciale. Ma questo succede nella vera missilistica ed è il prezzo da pagare per guadagnare più esperienza. Incollare le parti di un kit commerciale è semplice e facile e rappresenta la via più veloce per costruire, realizzando qualcosa che altri hanno progettato e su cui altri hanno risolto problemi di progettazione e difficoltà di realizzazione. Insomma, molta meno soddisfazione. Il modello in kit, una volta completato, risulterà essere composto da pochissime parti, due o forse tre (solitamente la parte di fusoliera inferiore con gli alettoni, e la sezione superiore con l'ogiva e l'eventuale payload; talvolta una sezione intermedia per l'elettronica, commerciale...). Il modello di razzo, costruito così, è sempre molto robusto. Questo perché gli adesivi penetrano nelle fibre dei materiali, costituendo unioni molto potenti (e definitive, una configurazione degli elementi costitutivi che non potrà mai più essere modificata nè disassemblata). La robustezza di un modello di razzo tradizionale permette di impiegare così motori molto potenti, anche HPR.

Il costruttore che vuole progettare e costruire modelli nuovi ed originali spesso arriva a comprendere che i kit commerciali sono piuttosto limitati, quando arriva il momento di sperimentare diversi progetti. Così inizia a modificare i kit. Dapprima desidera dare al modello una diversa forma esteriore magari modificando gli alettoni, o aggiungendo/rimuovendo parti della cellula; ma vuole anche condurre piccoli esperimenti che richiedono sezioni di payload più o meno grandi e posti magari in posti diversi come nel nose-cone. Presto o tardi pensa di usare una più ampia varietà di motori, anche in cluster. Ciò porta a progettare diversi tipi di portamotore che dovrebbero essere intercambiabili, allo scopo di accomodare diversi tipi di motore per diametro e numero.
Diventa evidente che incollare le parti costitutive del veicolo è un limite alla sperimentazione. E' impossibile tentare tutte le modifiche che ho appena descritto in un modello convenzionale costruito con le colle (a meno che di costruire diversi modelli ognuno dei quali differisce in qualche aspetto per incorporare una delle varianti da sperimentare). La costruzione di un veicolo originale richiede molti elementi staccabili e riposizionabili che devono essere uniti agli altri mediante viti e bulloni. Questo è il primo passo verso la costruzione meccanica di un vero veicolo volante con propulsione a razzo, discostandoci così dal mondo del semplice modellismo.

Un veicolo a razzo costruito con tecnica modulare-meccanica può incorporare una serie virtualmente senza fine di elementi. Ogni singolo componente della fusoliera, e anche strutturale interna, può essere sostituita, riparata o modificata, e unita nel proprio posto mediante viti (e quindi, senza colle, o "glueless"). Ciò permette lo studio di ogni componente del veicolo e la riparazione o la sostituzione di solo quella singola parte che si guasta o che non funziona come avevamo inizialmente pensato. Il veicolo può essere totalmente disassemblato in tutte le sue parti elementari. La sperimentazione può quindi concentrarsi nel modificare solamente quegli elementi del sistema che presentano le peggiori caratteristiche di funzionamento e necessitano di sostituzione. Questo è il modo con cui i costruttori delle reali macchine volanti operano nelle loro linee di produzione, e ciò è definito come "sviluppo del veicolo".
Sviluppare il nostro proprio veicolo può aprire infinite possibilità, e possiamo modificare il nostro veicolo a razzo così che esso diventa, dopo ogni piccolo cambiamento, un pochino migliore di prima. Naturalmente ciò avviene dopo un certo periodo di tempo, e magari dopo anni di "sviluppo". Ognuno di noi accumula una sua personale esperienza e diventa un costruttore unico, con una visione profondissima e aperta nella progettazione e nella costruzione.

Un modo semplice di provare la tecnica modulare-smontabile è di cominciare a modificare un kit commerciale. Possiamo modificarlo per permettere al suo motor mount di diventare estraibile dal tubo della fusoliera. Questo sistema permette di osservare gli effetti degli stress termici e meccanici causati dal motore durante il suo funzionamento e da altri sistemi durante il volo, per esempio la shock-cord. E' molto interessante (ed è un regalo inestimabile che i modelli convenzionali, costruiti come da istruzioni non danno), notare come il tubo del motor mount soffra di danni termici dopo ogni volo o dopo alcuni. Questa è un'esperienza inestimabile e utilissima per progetti futuri in cui si terrà conto anche di questi aspetti.

Un altro vantaggio è il fatto che diventa semplice sostituire una shock cord danneggiata o bruciata. E nel caso di un danneggiamento del tubo di fusoliera dallo shock del deploy (zipper), possiamo sostituire il tubo tagliato con uno nuovo, conservando tutte le altre parti e ripetendo il processo ancora in futuro se necessario. Questo si traduce in risparmio, perchè si compreranno solo i componenti necessari e NON un intero modello ogni volta.

Viti passanti attraverso i tubi e penetranti nei dischi delle ordinate (bulkheads se robusti) sono facili da estrarre con un semplice cacciavite e permettono di sostituire parti interne molto più facilmente di quanto si potrebbe fare tagliando porzioni di tubo e reincollandole aggiungendo internamente sezioni di tubo per giuntare i due elementi che prima erano uno solo.
La costruzione modulare-meccanica porta a veicoli a razzo che sono più facilmente modificabili e supportano meglio anche miglioramenti sperimentali che non potrebbero essere applicati a modelli incollati. Il costruttore di simili veicoli possiede lo spirito che sceglie di percorrere la via più ardua, abbracciando il concetto che dimostra il desiderio di conoscere la propria "macchina" in ogni singola minima parte; studiando, progettando e costruendo a un livello profondissimo. Viviamo un'epoca fortunata che ci permette anche di sperimentare la ricerca dei materiali, dato che sono disponibili varietà incredibili di componenti e compositi di nuovissima generazione. Ma questo potrà essere materia di un altro articolo.

criscaso 2006 - 2010