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Metromeccanica
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Volume 1
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:Autore: Franco Scopinich
:Trascrizione: dakkar@thenautilus.net
:Pubblicazione: 1991
:Version: $Revision$
.. image:: vol1/cover.png
Premessa
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Chi si accinge a leggere questo libro di metromeccanica deve sapere
che non può trattarsi di un manuale di metromeccanica.
Perché questa scienza, nel 1991, non esiste.
Cioè: cominica a ora ad esistere poiché nasce con questo libro, e con
le prime invenzioni cui l'autore ha voluto attribuire questo
aggettivo, per intendere un nuovo tipo di meccanica assolutamente
diversa dalla tradizionale ed i cui principi generali verranno, nei
limiti di ciò che l'autore al momento sa, enunciati in seguito.
Chi si accinge a leggere questo libro, che non è distribuito come gli
altri libri, deve sentirsi impegnato (perché, se lo sta leggendo, lo
può fare) a proseguire nel cammino che qui inizia, scoprendo,
realizzando o divulgando quanto potrà nascere da questa nuova scienza.
Non è infatti nelle intenzioni dell'autore, che conosce i suoi limiti,
scrivere i volumi successivi al primo.
CAPITOLO 1
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Primo Principio della Metromeccanica
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In mancanza di altri principi, questo è il primo.
Se a qualcuno dei lettori verrà in mente qualcosa di più valido sono
disposto a concedergli questo primato, ma non ritengo comunque che
questo meriti meno della seconda posizione.
“Un meccanismo metromeccanico deve realizzare autonomamente ciò per
cui è stato creato”
Trattandosi di "cose" che prima non esistevano non ritengo il termine
"creato" eccessivo.
Comunque va bene anche "progettato".
Innanzitutto ciò vuol dire stravolgere completamente il punto di vista
abituale; pensare all'effetto per crearne la causa capovolgendo la
meccanica convenzionale.
E vedrete nel seguito quanto ciò possa dimostrarsi utile.
Nella meccanica tradizionale (che secondo l'autore non riesce a
staccarsi dalle ben note radici medioevali) un meccanismo può
raggiungere il suo scopo in un modo qualunque.
E, se non lo raggiunge in modo soddisfacente, è lecito aggiungere un
altro meccanismo che ne "corregga la rotta".
E, se questo non risulta sufficiente, è molto probabile che se ne
aggiungerà un altro.
E così via.
Si è arrivati al 1991 continuando a mettere "pezze" su invenzioni che
dovrebbero ormai essere dimenticate da lungo tempo.
L'informatica è sembrata a molti la soluzione giusta per risolvere i
problemi ma è riuscita solo a creare nuove "pezze", talmente
sofisticate da riuscire quasi a nascondere il rozzo meccanismo
originale.
L'autore precisa che sta, in questo momento, servendosi di un computer
e che, abitualmente, ne utilizza altri tre; per cui è ben lontano da
negarne l'utilità.
Il problema è: se da Venezia devo raggiungere Milano, vado ad est o ad
ovest?
Una soluzione è: se vado a piedi ad ovest ci metto più tempo che
andando in aereo ad est.
La meccanica del 1991 usa un aereo che circumnaviga il globo, la
metromeccanica suggerisce di andare ad ovest con un altro mezzo che
non siano i piedi. (L'aereo va bene)
Delegando all'informatica la soluzione dei problemi di una meccanica
sorpassata si accettano i limiti che noi stessi fissiamo nel fornire
le indicazioni da elaborare.
Un servomeccanismo che sia programmato per risolvere una cinquantina
di condizioni diverse, come reagirà alla cinquantunesima?
E si può essere certi che la cinquantunesima si verificherà.
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Un meccanismo metromeccanico, quindi, deve creare autonomamente la
condizione per cui è progettato: se è un freno, la sua condizione
normale è di essere frenato (e l'anormale è di essere libero) se è un
cambio di velocità la sua condizione normale è di essere in "presa
diretta" (l'anormale è di essere in "prima"), se è un veicolo spaziale
la sua condizione normale è di essere nello spazio (l'anormale è di
essere sulla rampa di lancio) e così via.
A proposito:
*Problemino* per la N.A.S.A.
Per mettere in orbita il "Columbia" occorrono x Tonnellate di
"carburante"; per mettere in orbita il "Columbia" più le X tonnellate
di carburante che occorrono per metterlo in orbita, occorrono y
tonnellate di carburante; per mettere in orbita il "Columbia" + le x
tonnellate che occorrono per metterlo in orbita + le y tonnellate che
occorrono per mettere tutto questo in orbita occorrono z tonnellate di
carburante ... omissis ...
*Domanda*: quanti serbatoi di carburante saranno necessari per mettere
in orbita il "Columbia" e tutto il resto?
*Risposta*: Tre.
Ma molto grandi.
CAPITOLO SECONDO
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Secondo principio della Metromeccanica
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Vale la stessa premessa del primo.
“Un meccanismo metromeccanico deve tendere, sia nella progettazione
che nella realizzazione, alla massima semplicità”
Secondo l'autore, questo principio è altrettanto valido del primo,
anche se a prima vista non parrebbe.
La ricerca di un mezzo semplice (ed efficace) per risolvere un
problema in modo "metromeccanico", porta spesso il ricercatore sulla
buona strada per congegnare un valido dispositivo metromeccanico. È
importante ignorare completamente quanto già esiste e partire da
zero. E poi "ottimizzare tutto". (Senza rinunciare
all'indispensabile).
Ottimizzare il numero dei componenti in un meccanismo metromeccanico
vuol dire, oltre che ridurre il costo della sua realizzazione, ridurre
inutili attriti e consentire alle forze in gioco di svolgere la loro
"attività" senza sprechi di energia.
Spessa la genialità va d'accordo con la semplicità.
Se l'idea di partenza è geniale, non bisogna appesantirla con
sovrastrutture inutili.
E se invece le sovrastrutture sono utili, può voler dire che l'idea di
partenza non è geniale.
Qualche indicazione utile a comprendere questo secondo capitolo c'era
già nel primo; altre seguiranno nei capitoli successivi.
A proposito:
*Problemino* per una ditta costruttrice di Cambi automatici.
Un cambio automatico a 4 marce è già lungo quasi un metro, per
trasformarlo in un cambio automatico a 5 marce bisogna aggiungere un
tot di ruotismi epicicloidali, di frizioni elettromagnetiche, di
ingranaggi vari etc.
Domanda: come si fa?
Risposta: la si fa lungo mezzo metro in più, si chiede alla dita che
costruisce la vettura di spostare più in là tutto quanto possibile
(anche il guidatore, se necessario) e, soprattutto, lo si chiama con
un nome che suoni bene.
E sembri intelligente.
CAPITOLO TERZO
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Terzo principio della Metromeccanica
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Valgono le solite premesse.
“Un meccanismo metromeccanico deve tendere alla totale assenza di
attriti”
Ho detto tendere, non pretendo un "moto perpetuo" (però...).
- Tutti tendono a ridurre gli attriti - sogghignerà qualche distratto.
Allora spiegatemi che cosa ci stanno a fare, nel 1991, quei ridicoli
freni che equipaggiano le nostre vetture.
A disco, a tamburo, servoassistiti, a doppio circuito, con l'ABS, con
i dischi autoventilanti, al carburo di qualcosa...
Ma sono sempre gli stessi ridicoli meccanismi che qualche secolo fa
(anzi, qualche millennio fa) frenavano le ruote dei carri.
La differenza? Beh, a parte i buoi, che comunque contribuivano
abbastanza alla frenata, non è cambiato molto.
Come già detto, sovrastrutture, servomeccanismi, centraline
elettroniche, ma il problema di secoli fa rimane intatto: Attriti
paurosi, surriscaldamento, deformazione degli elementi, usura dei
materiali etc.
Eppure ci sono tanti modi di frenare il moto, anzi di contrastarlo,
senza dover ricorrere al più banale e arcaico di tutti: l'attrito.
La metromeccanica suggerisce che un "freno" sia, nella sua condizione
ottimale, frenato. Quindi, dovendo progettare un freno metromeccanico
(già fatto), è sufficiente rovesciare come al solito il problema: si
crea un asse che non si possa muovere (se non trascinandosi dietro
tutta la carrozzeria, il telaio e il motore - e il solito ignare
passeggero -) e gli si concede di muoversi come condizione
eccezionale. All'atto della frenata, senza nessun attrito, gli si
inibisce questa possibilità.
E l'asse si frena.
Mi sembrava il problema più importante, relativamente al terzo
principio della metromeccanica. A voi scoprire gli altri.
A proposito:
Problemino per i costruttori di autoveicoli. (non faccio nomi per non
inimicarmi parte dei lettori).
Un'auto percorre una lunga discesa con largo uso dei freni (il
guidatore è un po' distratto) e l'olio dei freni va in ebollizione.
*Domanda*: Quando il guidatore si accorge che il pedale del freno gli
è meno utile del santino che ha sul cruscotto e che il "freno a mano"
riesce sì e no a mantenere costante la velocità (che quando si accorge
del problemino è già notevolmente elevata) cosa fa? (n.d.r. il
problema è autobiografico)
*Risposta*: Cerca un campo libero dove atterrare dopo il decollo dalla
prima curva. (L'autore ha preferito il santino e per questo è qui a
scrivere)
*Oppure*: Apre la portiera e tenta di frenare con il tacco della
scarpa (che è pur sempre un valido attrito).
CAPITOLO QUARTO
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Quarto principio della Metromeccanica.
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“Per comprendere pienamente la metromeccanica bisogna aver capito
perfettamente i suoi tre principi fondamentali”
Soprattutto l'essenzialità.
Per questo, a parere dell'autore, non ne servono altri.
CAPITOLO QUINTO
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Le invenzioni Metromeccaniche
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In mancanza d'altro, l'autore è costretto a menzionare le sue.
Non è per immodestia, quindi.
A proposito:
Domanda: Con quante "m" si scrive immodestia (è un termine che conosco
poco).
Risposta: Con due, con due, come "Sommo" (grazie), come "Immaginifico"
(grazie), come "Innovatore" (grazie, ma non sono "n"?) etc. etc.
CAMBIO AUTOMATICO A VARIAZIONE CONTINUA DI RAPPORTO
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.. _`disegno riportato nella pagina a fianco`:
.. image:: vol1/cambio.png
All'inizio, è questa la sua prima invenzione, l'autore non sapeva
ancora di essere incorso in una realizzazione metromeccanica; per cui
nel brevetto relativo (che verrà inviato in copia - come pure i
successivi - a chiunque ne faccia richiesta) non si fa uso del termine
metromeccanico. Per brevità non si riporterà l'intero testo del
brevetto: i lettore, sapientemente selezionati, sapranno capire il
funzionamento anche con poche, semplici parole (o addirittura con il
solo `disegno riportato nella pagina a fianco`_).
Il problema era: come realizzare un cambio che non avesse rapporti
fissi, frizione, ingranaggi più o meno in collisione continua etc.?
La prima soluzione fu: un differenziale con un asse più o meno frenato
per consentire il moto differenziato all'altro (diretto alle ruote).
Pur non avendo letto il manuale di Metromeccanica, l'autore si rifiutò
subito di usare un attrito anche se per una "giusta causa".
"E se il freno si potesse riconvertire in qualche modo in spinta?" -
si chiese.
La risposta è nella pagina accanto: gli ingranaggi di sinistra (C)
sono il "freno" (che non è, naturalmente, un freno dato che non si
creano attriti); essendo tutti solidali tra loro ed essendo solidali
alle ruote (C5), questi ingranaggi "frenano" l'asse di sinistra del
differenziale in altro (E) e consentono al moto di "M" (il motore) di
passare per gli ingranaggi "A" e "B" che risultano demoltiplicati.
Il secondo differenziale (F) combina il moto degli ingranaggi
"frenati" con quello dei demoltiplicati fornendo al convertitore di
coppia (G) (purtroppo l'autore non aveva, allora, di meglio) un giusto
rapporto di riduzione della velocità di "M" da passare alle ruote.
Il movimento delle ruote, sotto questa spinta, passa immediatamente
agli ingranaggi di sinistra, solidalmente collegati; quindi, man mano
che il veicolo prende velocità, questi concedono sempre meno agli
ingranaggi demoltiplicati.
Una volta raggiunta la condizione metromeccanica ottimale (la presa
diretta), questi ultimi diventeranno completamente inerti, come il
convertitore di coppia.
In tutte le condizioni di marcia (accelerazione, decelerazione,
ripresa, frenata, marcia in salita, marcia in discesa) il cambio
automatico a variazione continua di rapporto fornisce il miglior
rapporto possibile al convertitore di coppia. Infatti, al variare
della velocità di "M" rispetto a "R" (per accelerazione o
decelerazione), questa differenza transita automaticamente per gli
ingranaggi demoltiplicati modificando immediatamente il rapporto
Motore-Ruote. In decelerazione (o in frenata o in discesa) gli
ingranaggi demoltiplicati ruotano in senso opposto a quanto avviene in
accelerazione (o in salita) e quindi il convertitore di coppia agisce
al contrario ("D" gira meno velocemente di "R" e quindi tende a
frenarlo); il risultato è sempre una potente (e pronta) azione del
cambio automatico nel variare opportunamente il rapporto di
trasmissione. (I vari casi verranno esaminati più diffusamente nel
terzo brevetto)
Con un brevetto successivo, l'autore sostituisce i differenziali e
tutti gli ingranaggi collegati con ruotismi epicicloidali che danno
gli stessi risultati assicurando maggior resistenza agli elementi del
cambio e maggior semplicità costruttiva.
Questo primo brevetto merita una precisazione: la guida di un veicolo
dotato di un cambio di questo tipo è eccezionalmente semplice e
sicura. È assolutamente diversa, rispetto alla guida convenzionale,
anche se dotato di un moderno cambio automatico, perché risponde
immediatamente, e senza scossoni o salti di marce, alle esigenze della
guida. La decelerazione che si ottiene togliendo il piede
dall'acceleratore è pari a quella che si ottiene con un continuo
passaggio al rapporto più "basso" nei cambi tradizionali, solo che i
rapporti sono infiniti ed è, praticamente, innestato sempre il più
basso possibile. L'uso del freno, in un cambio come questo, risulta
quasi opzionale (serve praticamente solo per arrestare la vettura o
per frenate particolarmente brusche).
Infine, questo cambio, ottimizza il consumo di carburante perché tende
automaticamente, in ogni condizione, al rapporto più economico (la
presa diretta).
Oltretutto è estremamente semplice.
CAMBIO AUTOMATICO METROMECCANICO M.T.
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.. _`disegno 1`:
.. _`Tavola 1`:
.. image:: vol1/cambio2.png
Cito testualmente dal brevetto:
Il cambio automatico metromeccanico per veicoli a motore è un
dispositivo atto a variare automaticamente e di continuo il rapporto
di trasmissione Motore / Ruote fornendo istantaneamente, e in ogni
condizione di guida, il miglior rapporto possibile. Assicura sempre il
massimo rendimento del motore con il minimo consumo di carburante, non
sottrae potenza e non è soggetto a particolare usura essendo tutti i
suoi ingranaggi sempre in presa. Non richiede infine alcun intervento
diretto da parte del guidatore.
Il cambio automatico metromeccanico, esemplificato nel `disegno 1`_,
tende sempre a portare, automaticamente, il semiasse "R" (collegato
alle ruote) alla stessa velocità del semiasse "M" (collegato al
motore) e cioè, come in ogni dispositivo di tipo metromeccanico, ad
instaurare la condizione ottimale; in un cambio automatico questa
condizione ottimale è, appunto, il rapporto di "Presa Diretta".
Al variare delle condizioni di guida, come sarà visto dettagliatamente
più avanti, modifica le velocità relative di "M" e "R" tramite il
movimento degli ingranaggi "S", altrimenti fermi (rispetto a
"T"). Detto movimento, normalmente inibito dalle viti senza fine "T1"
e "T2", viene reso possibile solo con la variazione della spinta di
"M" (accelerazione) o di "R" (decelerazione) che, tramite i sistemi
"P1" e "P2" portano "T1" e "T2" ad avere la stessa velocità di
rotazione.
La concezione assolutamente nuova del cambia automatico metromeccanico
permette a qualunque tipo di veicolo a motore (sia esso autovettura,
motociclo, veicolo industriale, commerciale, "fuoristrada" , altro) di
ottenere risultati migliori rispetto a qualunque altro cambio, manuale
o automatico.
E ritengo, sinceramente, che l'asserzione sia motivata.
Questa è la DESCRIZIONE:
La differenza di rotazione di "M" (motore) rispetto a "R" (ruote) che
tende a crearsi in tutte le condizioni di marcia a velocità non
costante spinge i satelliti "T" dell'epicicloidale "E" a ruotare più
velocemente (in accelerazione) della corona "R" (in decelerazione
tenderanno a ruotare meno velocemente).
Per l'impossibilità della vite senza fine "T1" di trasferire, tramite
gli ingranaggi "S", il suo moto alla vite senza fine "T2" che, come
tale, non può ricevere un movimento tangenziale come quello imposto
dagli ingranaggi "S", le molle del gruppo "P1" si comprimeranno
(nell'uno o nell'altro senso, a seconda che si tratti di accelerazione
o di decelerazione).
Alla parziale rotazione di "T" all'interno di "P1" corrisponderà una
identica rotazione di "T" all'interno di "P2" (dato che l'albero "T" è
comune) e questo (quando "T" e "P2" verranno a toccarsi) porterà "P2"
(e quindi "T2" che ne è collegato solidalmente) a ruotare alla stessa
velocità di "P1" (e del solidale "T1") liberando il movimento degli
ingranaggi "S".
Per la particolare struttura del cambio metromeccanico, questo evento
potrà verificarsi solo quando la compressione delle molle di "P1"
raggiungerà il massimo (quando cioè "T" arriverà a far ruotare "P2"
fornendo una spinta coassiale alla vite senza fine "T2"). Questo tipo
di movimento, oltre ad essere inibito dalle molle "P1", è,
soprattutto, inibito dalla pressione della vite senza fine "T1" sugli
ingranaggi "S" bloccati, a loro volta, dalla vite senza fine
"T2". Queste due condizioni, combinate, spingono tutto l'insieme "R" a
ruotare e, trattandosi di una spinta provocata da ingranaggi
demoltiplicati ("T" ha una velocità pari ad 1/4 della differenza tra "M"
e "R"), il loro effetto sarà molto efficace.
Riepilogando quindi, nel cambio metromeccanico qualunque differenza di
rotazione tra "M" e "R" verrà automaticamente demoltiplicata e
ritrasferita (come spinta o decelerazione) ad "R" dall'insieme degli
ingranaggi "T" e "S".
Gli esempi successivi analizzeranno il comportamento dei vari
ingranaggi nelle varie condizioni di utilizzo della vettura.
ACCELERAZIONE:
A vettura ferma, l'albero "R" (e quindi tutto il sistema "R") sarà a
zero giri di rotazione rispetto all'asse "M-R". La rotazione del
motore tenderà quindi a transitare per i satelliti "T"
dell'epicicloidale "E" che saranno spinti a ruotare (rispetto all'asse
"M-T") ad una velocità pari a M/4 (considerato, nell'esempio, il
diametro del centrale "M" pari a un terzo della corona "R"
dell'epicicloidale "E"). Ammesso che le ruote siano frenate e che,
quindi, questo movimento non si trasferisca ad "R" (a cui sono fissati
gli ingranaggi "S"), "T1" e "T2" ruoteranno a pari velocità di "T"
(una volta vinta la resistenza delle molle di "P1" e trasferito anche
a "P2" il movimento di "T") e gli ingranaggi "S" ad un trentaseiesimo
di questa velocità. Questo movimento, come già visto in precedenza,
non è libero (altrimenti esaurirebbe completamente la spinta di "M")
ma ostacolato dalla pressione tangenziale dei vari ingranaggi del
sistema "R". Disinserendo i freni, questa spinta si trasferirà a "R"
che tenderà a raggiungere la velocità (di rotazione rispetto all'asse
"M-R") dei satelliti epicicloidali "T". All'incremento della velocità
di "R" corrisponderà un aumento della velocità di "T" (ma,
contemporaneamente, una minor differenza tra loro e quindi con una
minore pressione sulle molle di "P1") fino a che, dette velocità,
diverranno eguali tra loro ed eguali a quella di "M" realizzando la
condizione ottimale del cambio automatico metromeccanico, la "presa
diretta". In questa condizione gli ingranaggi "S" sono fermi rispetto
al loro asse e rispetto a "T1" e "T2" (ruotando con tutto l'insieme
"R" rispetto all'asse M-R). In questa condizione non esiste nessun
attrito o spinta tangenziale degli ingranaggi, nemmeno quello
dell'epicicloidale "E", avendo tutto il cambio un unico moto di
rivoluzione e non di rotazione sui relativi assi; il cambio, quindi,
in presa diretta non assorba alcuna potenza. Quella assorbita in
accelerazione (o decelerazione), viene invece istantaneamente
convertita in spinta o, rispettivamente, in freno a "R".
RIPRESA:
La guida di una autovettura equipaggiata con il Cambio Automatico
Metromeccanico M.T. è semplice, sicura, economica e ottimale in tutte
le condizioni.
In ripresa, in particolare, questo nuovo cambio permette di trasferire
immediatamente alle ruote tutta la potenza necessaria.
In una vettura, ad esempio, che marci alla velocità costante di 60
Km/h gli ingranaggi "S" saranno praticamente fermi (rispetto ai loro
assi e alle viti senza fine "T1" e "T2"); i giri del motore (che
ipotizziamo 2000 /min.) verranno trasferiti alle ruote unicamente
dall'epicicloidale "E" (anche questo con solo moto di rivoluzione e
non di rotazione dei relativi assi) con rapporto 1:1 (presa
diretta). Nel momento in cui si decide di aumentare la velocità, sarà
sufficiente la pressione sull'acceleratore ad innestare il meccanismo
di variazione metromeccanica: l'aumentato numero di giri del motore,
infatti, tenderà a transitare quasi esclusivamente per "T" fornendo,
come visto prima, una immediata spinta a "R" che tenderà quindi ad
aumentare la sua velocità per equipararsi a "T" ed a "M". Agendo, il
cambio automatico metromeccanico, in qualunque condizione in cui vi
sia differenza tra le velocità di "M" e "R" (anche minima) risulta
evidente che farà sentire il suo effetto anche nelle condizioni in cui
un cambio tradizionale esaurisce il suo: quando cioè la vettura
viaggia con il rapporto più lungo ad una velocità che, per i rapporti
fissi usati, non permette di utilizzare una marcia più bassa. In
questa condizione, in un cambio tradizionale, l'accelerazione è
limitata dal basso numero di giri del motore (fuori coppia) e dalla
"pesantezza" del rapporto fisso (lungo). Il cambio automatico
metromeccanico agisce in queste condizioni come in qualunque altra:
trasferisce la differenza di rotazione di "M" rispetto a "R", anche se
minima, agli epicicloidali "T" innestando il meccanismo di
accelerazione e fornendo la massima spinta a "R".
DECELERAZIONE:
L'effetto frenante del Cambio Automatico Metromeccanico è potente e
progressivo. La differenza di rotazione del motore, quando si toglie
il piede dall'acceleratore, tende a passare istantaneamente agli
ingranaggi "T" (come già visto) innestando un processo identico, ma
inverso, rispetto a quello analizzato per "accelerazione" e
"ripresa". L'epicicloidale "T" tenderà a decrementare la sua velocità
rispetto a "R" e ciò sarà possibile solo quando le molle di "P1"
saranno completamente compresse (nel senso opposto a quanto avviene in
accelerazione o in salita); questa azione, come già visto, crea la
condizione necessaria al transito del moto tra "P1" e "P2" (e quindi
tra "T1" e "T2") e alla conseguente rotazione degli ingranaggi "S" sui
loro assi. "T", quindi, può effettivamente ridurre la sua velocità
rispetto a "R" ed essendo demoltiplicato (di 1/4) rispetto a "M", la
sua azione frenante sarà ottimale. Questa efficace azione di "freno
motore" (praticamente inesistente nei cambi automatici tradizionali)
può essere paragonata a quella che si ottiene scalando continuamente
marcia nei cambi manuali tradizionali, con la differenza che qui
l'azione è costante e uniforme non essendo limitata a 4 o 5 marce
In una vettura che viaggi alla velocità costante di 120 Km/h (con un
regime di rotazione del motore che ipotizziamo di 4000 giri/min.),
supponendo di togliere il piede dall'acceleratore, il motore tenderà a
raggiungere il regime minimo (800 giri/min); se lo raggiungesse
istantaneamente, la differenza di rotazione di "M" rispetto a "R"
(3200 giri/min) transiterebbe totalmente per "T" attuando una
decelerazione immediata e violenta; in effetti la decelerazione del
motore risulterà progressiva e combinata con l'azione di decelerazione
dell'insieme "R" dando il risultato ottimale.
MARCIA IN SALITA:
Il Cambio Automatico Metromeccanico tende, istantaneamente, a
raggiungere il rapporto Motore-Ruote più adatto ad ogni condizione di
marcia.
La decelerazione della vettura nella marcia in salita, se la pressione
sull'acceleratore rimane costante, costringe gli ingranaggi "T" ad
assorbire la differenza tra "M" e "R" (lo stesso vale per il caso in
cui si prema sull'acceleratore per compensare la decelerazione).
La pressione delle molle all'interno di "P1" farà trasferire il mata
di "T" a "T2" liberando il movimento degli ingranaggi "S" che
assorbiranno questa differenza trasformando parte della loro
resistenza in spinta ad "R". All'aumentare della pendenza (o della
pressione sull'acceleratore) aumenterà la rotazione degli stessi e
quindi della spinta fornita a "R".
MARCIA IN DISCESA:
La differenza di rotazione che tenderebbe a crearsi, nella marcia in
discesa, tra "M" e "R" ("R", e cioè le ruote per effetto della
pendenza, tenderà ad aumentare la sua velocità mentre "M", e cioè il
motore per la conseguente minor pressione sull'acceleratore, a
diminuire la sua) spinge l'epicicloidale "T" a decrementare la sua
velocità rispetto a "R": questo sarà possibile solo quando le molle di
"P1" saranno completamente compresse (nel senso opposto alla
compressione che si verifica in acceleratore o in salita); questa
azione, come già visto nel paragrafo "decelerazione", crea la
condizione necessaria al transito del moto tra "P1" e "P2" (e quindi
tra "T1" e "T2") e alla conseguente rotazione degli ingranaggi "S" sui
loro assi. "T" potrà decelerare la sua rotazione rispetto a "R" e, di
conseguenza, mantenere sotto controllo la vettura, nella marcia in
discesa, come se fosse inserito (in un cambio manuale) un adeguato
rapporto ridotto.
Interessanti infine le NOTE COSTRUTTIVE:
La schematizzazione degli organi meccanici del Cambio Automatico
Metromeccanico, nei disegni della `Tavola 1`_, serve unicamente a
consentire una facile e rapida comprensione del meccanismo e del suo
funzionamento.
Nella realizzazione pratica potranno essere adottate soluzioni diverse
per ognuno dei vari componenti.
In particolare i due sistemi "P1" e "P2" verranno dimensionati in
funzione della potenza applicata al cambio e dalle prestazioni
richieste al veicolo. Le molle potranno essere sostituite con altro
dispositivo atto a svolgere la medesima funzione (anche idraulico o
pneumatico) oppure da una serie di molle aventi caratteristiche
decrescenti di elasticità a seconda della pressione esercitata da "T"
su "P1".
In "P2", il progetto iniziale non prevede, in condizione di "presa
diretta", alcun contatto tra "T" e "P2" (le relative molle sono
infatti staccate); nella realizzazione pratica sarà opportuno adeguare
questa distanza al tipo di risposta che si vorrà ottenere dal Cambio;
al limite potrebbe dimostrarsi interessante una soluzione con molle
particolarmente elastiche (che offrano, quindi, meno resistenza
rispetto a quelle di "P1") che, per la resistenza offerta da "T2" alla
spinta tangenziale degli ingranaggi "S", potrebbero essere
praticamente in contatto tra loro.
Il gruppo epicicloidale "E" potrà essere sostituito da un sistema più
complesso, avente però lo stesso tipo di funzionamento.
Un sistema con più gruppo epicicloidali affiancati potrebbe fornire
rapporti diversi di riduzione a "T" e potrebbe conglobare anche il
dispositivo di retromarcia che qui, per brevità, non viene preso in
esame.
Gli ingranaggi "S", infine, che nel disegno originale sono in numero
di 4 per ogni vite senza fine per fornire la massima solidità al
cambio, potranno essere in numero differente ed avere dimensioni
diverse; il collegamento tra loro (cioè tra i due gruppi) potrà essere
attuato con ingranaggi intermedi (quindi non direttamente) e tutto il
cambio, per conservando lo stesso principio di base, potrà
presentarsi, a seconda delle varie necessità costruttive e delle varie
collocazioni nei diversi veicoli che lo utilizzeranno, con
architettura parzialmente o totalmente differente.
Questo per consentire le opportune elaborazioni dell'idea originale.
E per proteggere il brevetto da chi decidesse di modificarne qualcosa
e farlo passare per suo.
In effetti il dubbio che qualcuno, al di fuori dell'Italia dove sono
depositati, decida di farli suoi (i brevetti intendo) è passato per la
mente dell'autore (anche in Italia, suggerisce qualche mala lingua):
motivo in più per la stesura di questo libro e la sua distribuzione
accurata a tutti coloro cui la metromeccanica può interessare. (Meucci
insegna)
Inoltre, cosciente delle difficoltà che le innovazioni da sempre
incontrano al loro nascere, l'autore si affida ad un pubblico scelto
confidando nella comprensione di buona parte di loro (per lo meno di
quelli che stanno ancora leggendo queste righe).
Faccio questa precisazione in questo punto insospettabile del libro,
perché convinto che in apertura avrebbe infastidito i meno "aperti"
che comunque (sospetto) non si saranno spinti oltre la terza pagina
(la Premessa, non quella culturale). È una reazione naturale, non me
la prendo per questo, comunque preferisco non dare loro la
soddisfazione di queste notazioni.
A chi invece mi sta seguendo con attenzione e interesse, voglio
assicurare l'assoluta, autentica umiltà con cui sto scrivendo, sapendo
che altri, ben più abili, saranno tenuti a continuare per questa
strada o magari a riscrivere questo volume.
Per carità non confondete l'innato spirito umoristico dell'autore con
arroganza. (So con quante "r" si scrive ...)
FRENO METROMECCANICO
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.. _`disegno della pagina a fianco`:
.. image:: vol1/freno.png
I più attenti suggeriranno che somiglia, stranamente, al Cambio
Automatico Metromeccanico: avete notato quanto una dinamo assomigli,
stranamente, ad un motore elettrico? (Sono la stessa cosa,
suggeriranno quelli che non si distraggono mai).
Ebbene, senza volervi convertire all'Unicità della Verità, devo
riconoscere che esistono dei punti fermi che restano immutabili nei
secoli. Non che questo debba riguardare anche la metromeccanica,
però...
Comunque è da considerare che, provenendo dallo stesso autore, questo
brevetto risente del suo modo di pensare nonché di disegnare.
Veniamo ai fatti.
Il problema è frenare l'asse "R" che, come risulta dal `disegno della
pagina a fianco`_, attraversa verticalmente il freno metromeccanico.
Così come stanno le cose è già frenato (come insegna il primo
principio) perché se non si interviene (vedremo in qual modo) sulla
corona epicicloidale "V" non potrà muoversi se non trasportandosi
dietro tutta la massa scura ai lati (il telaio, la carrozzeria, etc.).
I ruotismi epicicloidali, in questo progetto, sono due, sovrapposti e
perfettamente identici. Hanno in comune (perché solidali) i satelliti
epicicloidali "P"; unica differenza, consiste nella corona del primo
"V" che è libera (vedremo quanto) mentre la gemella "V1" è fissa (al
telaio o all'appoggio più sicuro nelle vicinanze).
Se anche la corona "V" viene tenuta ferma, il moto di "R1", centrale
del secondo ingranaggio epicicloidale, risulterà esattamente identico
a quello del gemello "R".
Premesso che la vite senza fine "T2" è solidale ad "R" e che la vite
senza fine "T1" è direttamente collegata a "R1" dal solito dispositivo
a molle (dovrò trovargli un nome - parastrappi mi pare impreciso),
anche il moto di "T1" e "T2" risulterà perfettamente identico
permettendo agli ingranaggi "S" di ruotare liberamente. (Sul loro
asse, date che sono inglobati nella struttura portante della vettura).
In questa condizione, e solo in questa, l'asse "R" è libero di
ruotare. In qualunque altra no.
Se ruotiamo, anche di un minimo, la corona "V" modificheremo
istantaneamente la sincronia di "R1" rispetto a "R" e quindi inibiremo
la rotazione degli ingranaggi "S".
In effetti, questa rotazione di "V" interviene direttamente sulle
molle che si trovano tra "R1" e "T1" (che effettivamente svolgono la
funzione di parastrappi). Quindi il moto di "R" (che è solidale a
"T2") non può più scaricarsi, tramite gli ingranaggi "S", su "T1" e il
suo moto, assieme alla rotazione di "S", si frena.
Senza attriti, ma solo con spinte tangenziali che i vari ingranaggi,
debitamente dimensionati, sopporteranno senza fare una piega (ci
mancherebbe).
Secondo l'autore (è un dato "a spanne" che quindi va preso come tale)
l'azione su "V" per frenare "R" richiede uno sforzo minimo (una spinta
di pochi grammi, azzarderei), in effetti non è questa azione che frena
"R", ma la caratteristica strutturale di questo freno metromeccanico
(le varie spinte tangenziali di cui sopra).
D'accordo (sento qualche borbottio), tenere sempre in movimento quegli
ingranaggi genera qualche perdita; ma non si può dire che gli attriti
delle pastiglie sui dischi, nei freni convenzionali, non ne creino e,
tutto sommato, non vi pare che questo freno metromeccanico le compensi
ampiamente, in termini di sicurezza, di efficacia, di robustezza
ecc. ecc.?
L'elencazione dei brevetti metromeccanici finisce qui.
L'autore ne ha altri nel cassetto (vi sarà qualche accenno nel
capitolo seguente) e sarà lieto di sottoporveli quando saranno
sufficientemente sviluppati (e, soprattutto, sufficientemente
depositati).
E, soprattutto, preferisce non tediarvi oltre.
CAPITOLO SESTO
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Metromeccanica: cosa, come e quando.
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Le risposte a questi 3 quesiti sono, nell'ordine, "semplice",
"complessa" e "futuribile".
Alla domanda: "Cosa si può fare di Metromeccanico?" rispondo: "TUTTO".
Risposta semplice dato che tutta la meccanica attuale è, quanto meno,
da rivedere.
La mia passione per l'automobilismo mi porta a voler
"metromeccanizzare" qualunque cosa riguardi l'auto. (A partire dal
motore..., ma ne riparleremo).
Però anche in tutti gli altri campi (insisto) c'è molto da fare, molto
da semplificare, molto da ottimizzare e, soprattutto, molto da
inventare.
È un'illusione ritenere che sia stato inventato tutto o
quasi. Illusione che, forse, avevano anche i cavernicoli osservando,
giustamente soddisfatti, la loro prima clava.
E per fare i passi successivi, che sicuramente faremo, serve una
meccanica superiore, capace di risolvere problemi ben più complessi
degli attuali.
Pensate a quante Forze (sì, con la F maiuscola) vengono inutilmente
sprecate o non sapientemente utilizzate (non è un ragionamento
"ecologico", per carità).
La Gravità, ad esempio: è proprio grave che la si debba combattere
sempre ad armi così impari (vedi problemino N.A.S.A.). Capovolgendo
metromeccanicamente il concetto, potrebbe spingerci verso l'alto.
Ma davvero credete che ci vorranno sempre milioni di anni per
raggiungere la stella più vicina? (alla preistorica velocità di 40
mila Km. all'ora). O pensate di raggiungerla in quattro anni (o meno)
usando il tipo di propulsione che usiamo ora?
Domanda: Che tipo di catena meccanica serve per tenere la Luna legata
alla terra?
Risposta: non serve una catena.
Anzi: una catena non serve proprio.
Eppure da milioni di anni non si allontana dalla Terra (né, per
fortuna, si avvicina).
Non voglio interferire con Chi ha saputo creare una meccanica
celeste - e non - (vi pare che gli atomi siano cosa da poco?) così
sublime. Però qualche indicazione utile alla metromeccanica si può
trarre anche dall'osservazione di ciò che ci circonda.
Ricordiamoci che i mezzi possono mancarci (come succedeva qualche
secolo fa ad un tale che inventava gran parte di ciò che si è
realizzato in questo secolo) ma, se le idee sono geniali, presto o
tardi li si trovano (i mezzi) e le congetture più incredibili possono
diventare realtà.
Spero che il riferimento alla meccanica celeste non vi disturbi e non
l'interpretiate per quello che non vuole essere.
È semplicemente una osservazione, molto razionale e disincantata.
Proseguiamo, tanto siamo quasi alla fine.
Alla domanda: "Come realizzare un meccanismo metromeccanico",
rispondo: "Con fantasia, pazienza, nessun preconcetto (che un
meccanismo già esista non giustifica che non debba essere cambiato -
diceva un omonimo di mio nonno) e (perché no?) con le indicazioni
contenute nei tre Principi già enunciati".
Partire da zero, in particolare, può dimostrarsi particolarmente
utile.
Ed infine, a chi mi chiede: "Quando?" rispondo: "Per quel che ne so,
di come vanno le cose, azzarderei una decina d'anni; il progresso non
credo possa attendere di più".
Quella che attualmente è da ritenersi la più umile di tutte le
scienze, perché lontana anni luce dal progresso che ha caratterizzato
le altre, deve presto o tardi riscattarsi, avendo in sé più "chances"
di quanto si possa anche lontanamente sospettare ed alla fine uscire
dal suo guscio (scusate questo mio cedimento, quasi poetico - ma siamo
proprio alla fine) e rivelarsi, in tutto il suo splendore e la sua
Forza: la "Sublime Metromeccanica".
F.S.
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Finito di stampare il 22.11.1991
(data di scadenza 31.12.1999)
