La sospensione cardanica che ho sviluppato per il Casimiro è un sistema meccanico di precisione che ha il compito di  modificare l'allineamento del motore del veicolo per permettere la correzione di rotazioni indesiderate per mezzo di vettoramento della spinta (cioè scomponendola in componenti verticale e laterale). Modificando di pochi gradi l'allineamento del motore, normalmente diretto esattamente verso il CG del veicolo è possibile indurre rotazioni del veicolo che si suppone contrastino quelle indesiderate a cui il veicolo potrebbe essere sottoposto durante il volo.

Il sistema è apparentemente semplice ma non così la sua realizzazione e nel mio piccolissimo ho dovuto studiare per alcuni mesi e lavorare per altri otto costruendo, limando, tagliando, segando, smontando, correggendo e rimontando pezzi di alluminio, microcuscinetti a sfere, elementi in vetronite, e viteria minuscola prima di arrivare a una sospensione funzionante ed efficace. Posso dire che la sospensione cardanica del Casimiro è l'elemento fondamentale di tutto il veicolo. Naturalmente, tutto ciò fino alla data del primo lancio, ma da allora a oggi, moltissimi altri aspetti sono stati affrontati e vengono affrontati, sì che anche questo programma, come tutti i miei precedenti, è un programma lunghissimo che durerà anni e che potrà portare dei risultati solo tra molto tempo.

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La sospensione cardanica di Casimiro consiste in un castello rigido di vetronite di forma rettangolare sui due lati minori della quale sono fissati due microcuscinetti a sfera di bassissimo attrito e zero gioco meccanico. Per questi cuscinetti passano due viti che entrano in un anello di alluminio che funge da supporto per il tubo motore da 24 mm. ricavato da un tubo LOC per razzomodelli. Il castello così ottenuto consente la rotazione del tubo per circa venti gradi nelle due direzioni rispetto alla posizione verticale. Il castello è dotato di altri due identici microcuscinetti sui lati minori e dua viti passano per essi per entrare su due elementi di alluminio che formano una forcella solidamente fissata all'airframe inferiore del veicolo. Il castello intero quindi può ruotare su un altro asse, ortogonale rispetto a quello del tubo portamotore, per circa centi gradi in due direzioni, analogamente a quanto abbiamo visto per il tubo portamotore.

 

 

 

Fissato al castello è un servomotore per aeromodellismo, del tipo miniatura ma scelto tra i più robusti e veloci (e costosi...) in commercio. Esso ha il compito di posizionare precisamente l'anello che supporta il tubo portamotore secondo i segnali ricevuti dall'elettronica. Infine, a monte della forcella di supporto del castello, un altro identico servomotore ha il compito, mediante alberini di rinvio, di fornire lo spostamento preciso all'intero castello sull'altro asse.

 

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Questo sistema di sospensione cardanica è il risultato di otto mesi di studi Xyz tra ottobre 2003 e maggio 2004. Esso rappresenta la soluzione meccanica più semplice ed affidabile per ottenere un meccanismo di assoluta precisione e robustezza. La sospensione cardanica su Casimiro è in realtà la quarta realizzata perchè le precedenti sono servite per test statici, per collaudare le soluzioni meccaniche e per studiare le problematiche impreviste che il disegno su carta non consentiva di analizzare a fondo. Inutile dire che la sospensione cardanica di casimiro NON è per nulla simile a quelle che vengono impiegate sui veri missili spaziali e nemmeno a quelle che altri RM mondiali hanno implementato sui propri esperimenti, con successo o meno. Però da essa è derivata la quinta versione che sarà impiegata su un nuovo veicolo e che sarà dotata di notevoli miglioramenti meccanico-strutturali e che sarà adatta a supportare motori di elevata potenza. Un diverso sistema di sospensione per un motore da razzomodello, allo studio in questi mesi, sarà presentato il prossimo anno, dopo una serie di test.

 

Funzionamento della sospensione cardanica Xyz-Casimiro

 

Appositi sensori di rotazione (giroscopi) avvertono le minime rotazioni del veicolo e forniscono un segnale che appositi servocomandi (servomotori) convertono in movimenti della sospensione cardanica per posizionare il motore in modo tale che la sua spinta, non più perfettamente indirizzata verso il CG del veicolo, attui la correzione voluta. Maggiore è l'intesa sensore-servomotore e minori appariranno le correzioni del veicolo durante il volo.

Poniamo il caso di un volo normale. Il veicolo decolla sotto la spinta del motore;  siccome si tratta di un motore di piccola potenza, caratterizzato da bassa spinta media e lunga durata, e considerato che il peso totale del veicolo è molto vicino  alla spinta media, si ottiene ciò che nel RM ortodosso equivale a uno sproposito eretico che meriterebbe il rogo del suo autore (i RM dicono che NON si deve lanciare un modello che pesi più di un quarto della spinta media del motore... e questo è giustissimo per i normali razzomodelli). Si ottiene, cioè, un decollo lentissimo, caratterizzato da una terribilmente bassa accelerazione (intorno a 2g!). Potrebbe sembrare una sciocchezza, ma le accelerazioni violentissime dei tipici razzimodelli, specialmente di quelli HPR,  NON sono per nulla simili a quelle prodotte dalla maggior parte dei missili a cui si ispirano nella riproduzione ma bensì strumentali ad ottenere, nel breve spazio di una rotaia a cui sono vincolati nel primissimo tratto del loro volo, la velocità sufficiente a consentire agli alettoni di diventare efficaci e mantenere stabile il veicolo; inoltre il sistema di impartire nel più breve tempo possibile l'impulso totale del motore al modello rende più efficace la ricerca della massima quota. Alcuni veri razzisonda possiedono effettivamente accelerazioni molto violente ma anche in questo caso il loro motore continua a funzionare per moltissimi secondi, anche trenta o sessanta e più, mentre un potente motore HPR è costretto a fornire la sua pur enorme potenza nel giro di due o tre secondi. Appare evidente quindi la difformità dal reale mondo a cui il modello vorrebbe ispirarsi. 

Ok, proseguiamo. Il veicolo, pesantissimo per il motore a cui è stato abbinato, solitamente perché è molto difficile procurarsi il motore ideale e ancora più spesso perché NON esiste in realtà, decolla lentamente, e assomiglia molto a quelli che si vedono in TV partire da Cape Canaveral. Il motore, scelto tra quelli "facilmente" disponibili e reperibili e naturalmente di infima potenza per non essere scambiato per un ordigno pericoloso, dura anche tre o quattro secondi, alla fine dei quali avrà portato il veicolo a una quota di circa trenta metri e a una velocità finale di venticinque metri al secondo.

Il veicolo si troverà quindi vicinissimo agli occhi degli osservatori e dovrà immantinente espletare il lavoretto di espulsione del paracadute, se vogliamo che esso abbia il tempo di spiegarsi e salvare il preziosissimo veicolo costato mesi e anni di lavoro. Se tutto sarà stato calcolato, verificato e previsto, anche questa parte del volo sarà felice e, dopo soli sette-dieci secondi dal decollo, il veicolo sarà a terra sano e salvo.

Ecco, ancora una volta, la differenza con il mondo del RM ortodosso: un volo di dieci secondi, con una quota massima di trenta metri, con un veicolo che è costato uno sproposito in termini di soldi, di tempo e di fatica. Perché lo facciamo? Ma altre domande sorgono spontanee sulle bocche di chi osserva qualcosa e non capisce e non vede al di là del suo naso:

- A che scopo lo fai?

- Perché non metti un motore più potente?

- Perché non usi un altimetro commerciale per il deploy?

- Perché non metti un paracadute più grande?

- Perché il CG è così in alto?

- perché il CG è così in basso?

- Dov'è il CP?

- Perché il CP è più in alto del CG?

- Perché hai usato QUEI servomotori e QUEI giroscopi?

- Come funziona l'elettronica?

- Come funzionano i giroscopi?

- Perché non usi gli alettoni orientabili?

- Perché?

E, naturalmente, alla fine arriva il giudizio su tutto il lavoro: "carino".

Per le risposte agli interessanti quesiti, bisogna rivolgersi ai RM ortodossi, che sanno esattamente tutto e hanno già stabilito tutto. Questo, almeno, è ciò che fanno i RM italiani, salvo alcune poche eccezioni. Per i veramente interessati, in Italia non c'è altro modo che fare come ho fatto io, perché se aspettiamo i RM, di stabilizzazione attiva in Italia si parlerà solamente DOPO che qualche importante industria specializzata del settore d'oltreoceano avrà commercializzato un kit pronto da montare. 

Le cose difficili da fare sono quelle che danno più soddisfazione, e per questo motivo sto cercando di darmi da fare per arrivare a costruire un simile veicolo. Le pagine del mio sito saranno lentamente aggiornate con i risultati dei miei esperimenti, e già parecchio materiale è oggi presente. Però potrei anche dire che quello che state leggendo e che è già disponibile per il solo veicolo Casimiro equivale a solamente un CINQUE per cento di tutto quello che ho studiato e sviluppato nel campo. 

Su altre pagine spiegheremo altri aspetti del problema.

18.03.05