Approfondimenti

Sistema STS, la camera d'aria non c'è più

STS: LA CAMERA D’ARIA NON C’E’ PIU’.

Questo progetto nasce dalla necessità’ di poter usare gomme senza camera d’aria, perché implica automaticamente un risparmio di peso, ma anche un notevole passo avanti nella sicurezza.

 

E’ domenica, siamo atterrati in un campo distante da casa nostra e a metà pomeriggio raggiungiamo il nostro aereo per tornare a casa; scopriamo che ha una ruota a terra.  Niente paura, siamo attrezzati con crick e chiavi per smontare la ruota, un volontario del campo ci darebbe anche una mano per portare la gomma dal gommista, però... è domenica e sono tutti chiusi.

Risultato: invece che il gommista raggiungiamo la stazione ferroviaria.

 

Non a tutti è ben chiaro che avere una camera d’aria gonfiata all’interno della gomma equivale ad affidarsi ad un palloncino gonfiato sensibile alle disavventure, che al primo motivo non esiterà’ a sgonfiarsi lasciandoci a piedi; non è per fortuna un evento ricorrente, ma di sicuro è devastante e rovina la bella giornata di volo.

Ben altra cosa è usare una gomma tubeless: la robustezza del pneumatico invece che il palloncino: lo spessore del battistrada è in grado di mantenere la pressione anche se è perforato da un chiodo; può accadere, certo, ma  la perdita di pressione è  molto più lenta e consente al pilota di tornare al proprio campo.

Inoltre, il sistema classico copertone-e-camera ha un problema fisiologico: il copertone deve tallonare con interferenza  sul cerchio (e non tutte le gomme lo fanno), pena la rotazione della stessa sul cerchio all’atto dell’atterraggio, con il trascinamento della camera d’aria; peccato che la camera è bloccata nel  cerchio tramite la valvola: il risultato è sradicare la valvola dalla camera, con ovvie conseguenze.

A parte il costo per la riparazione dello pneumatico, nessun velivolo è dotato di un crick come le autovetture, per poter essere alzato durante la riparazione, né, tantomeno, ha a bordo gli attrezzi necessari.

Semplicemente non è previsto forare una gomma.

Invece capita: capita abbastanza spesso che mi chiamino in Aviosuperficie per una sostituzione oppure mi richiedano la spedizione di camere di ricambio: molte aviosuperfici hanno problemi di spine, molti piloti si cimentano in piste poco preparate: ecco, sicuramente usare un sistema tubeless affidabile e semplice da gestire, garantisce maggiore  affidabilità.

Il nostro progetto iniziale era di costruire un nuovo tipo di cerchio che rendesse utilizzabili come tubeless tutti i pneumatici, anche quelli che non erano stati progettati per questo scopo e soprattutto che fosse facilmente smontabile e rimontabile in caso di forature, senza ricorrere al gommista.

Quando abbiamo provato a costruire i primi prototipi di cerchio tubeless, ci siamo resi conto che gli pneumatici certificati per un uso tubeless sono pochissimi, inoltre gli pneumatici standard gomma-e-camera,  che usiamo normalmente sugli ultraleggeri, non sono in realtà  rispondenti  ad uno standard tecnico univoco, ma ogni costruttore fa ciò che vuole e come gli pare.

Ciò significa che il diametro del tallone ( che nella nostra idea garantisce la tenuta sul  cerchio ), varia da una gomma all’altra anche se si parla della stessa misura nominale e varia anche come  spessore del tallone.

Così, ad esempio, abbiamo una gomma 4.00-6” col tallone Ø 152 x 16 ed una 4.00-6” col tallone Ø 151 x 22.

Tutte queste difficoltà ci  hanno stimolato a trovare una soluzione semplice ed efficace: ecco che nasce il nuovo sistema  STS -  SIMPLE TUBELESS SYSTEM, semplice come l’uovo di Colombo, ma a cui nessuno aveva ancora pensato….. tanto che l’abbiamo immediatamente brevettato.

Il progetto prevede una sezione centrale che alloggia i cuscinetti e la valvola, il diametro esterno massimo è più largo del foro della gomma, ma grazie alla  forma esterna, è possibile infilarlo all’interno inserendolo di traverso.

A completare il cerchio ci sono poi due spalle laterali, costruite con dimensioni compatibili col pneumatico che si sta usando,  spalle  specifiche per ogni tipo di pneumatico, di cui abbiamo testato la tenuta senza l’uso della camera d’aria, che accoppiano bene il tallone della gomma sia in diametro che in larghezza. Una volta avvitate alla parte centrale, impacchettano la gomma sia sul diametro che sullo spessore.

L’azione di bloccaggio  del tallone   rende solidale l’insieme gomma-cerchio  e impedisce sia che questa stalloni e perda pressione nel caso di atterraggi derapati, sia che la gomma giri sul cerchio.

in più,  le parti del cerchio sono tenute da viti a brugola e possono essere smontate molto semplicemente, addirittura senza smontare il cerchio dal velivolo e senza dover staccare il freno!

Questo evita di dover cercare il famoso gommista la domenica pomeriggio!

 

 

 

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Sistema STS, la camera d'aria non c'è più

STS: LA CAMERA D’ARIA NON C’E’ PIU’.

Questo progetto nasce dalla necessità’ di poter usare gomme senza camera d’aria, perché implica automaticamente un risparmio di peso, ma anche un notevole passo avanti nella sicurezza.

 

E’ domenica, siamo atterrati in un campo distante da casa nostra e a metà pomeriggio raggiungiamo il nostro aereo per tornare a casa; scopriamo che ha una ruota a terra.  Niente paura, siamo attrezzati con crick e chiavi per smontare la ruota, un volontario del campo ci darebbe anche una mano per portare la gomma dal gommista, però... è domenica e sono tutti chiusi.

Risultato: invece che il gommista raggiungiamo la stazione ferroviaria.

 

Non a tutti è ben chiaro che avere una camera d’aria gonfiata all’interno della gomma equivale ad affidarsi ad un palloncino gonfiato sensibile alle disavventure, che al primo motivo non esiterà’ a sgonfiarsi lasciandoci a piedi; non è per fortuna un evento ricorrente, ma di sicuro è devastante e rovina la bella giornata di volo.

Ben altra cosa è usare una gomma tubeless: la robustezza del pneumatico invece che il palloncino: lo spessore del battistrada è in grado di mantenere la pressione anche se è perforato da un chiodo; può accadere, certo, ma  la perdita di pressione è  molto più lenta e consente al pilota di tornare al proprio campo.

Inoltre, il sistema classico copertone-e-camera ha un problema fisiologico: il copertone deve tallonare con interferenza  sul cerchio (e non tutte le gomme lo fanno), pena la rotazione della stessa sul cerchio all’atto dell’atterraggio, con il trascinamento della camera d’aria; peccato che la camera è bloccata nel  cerchio tramite la valvola: il risultato è sradicare la valvola dalla camera, con ovvie conseguenze.

A parte il costo per la riparazione dello pneumatico, nessun velivolo è dotato di un crick come le autovetture, per poter essere alzato durante la riparazione, né, tantomeno, ha a bordo gli attrezzi necessari.

Semplicemente non è previsto forare una gomma.

Invece capita: capita abbastanza spesso che mi chiamino in Aviosuperficie per una sostituzione oppure mi richiedano la spedizione di camere di ricambio: molte aviosuperfici hanno problemi di spine, molti piloti si cimentano in piste poco preparate: ecco, sicuramente usare un sistema tubeless affidabile e semplice da gestire, garantisce maggiore  affidabilità.

Il nostro progetto iniziale era di costruire un nuovo tipo di cerchio che rendesse utilizzabili come tubeless tutti i pneumatici, anche quelli che non erano stati progettati per questo scopo e soprattutto che fosse facilmente smontabile e rimontabile in caso di forature, senza ricorrere al gommista.

Quando abbiamo provato a costruire i primi prototipi di cerchio tubeless, ci siamo resi conto che gli pneumatici certificati per un uso tubeless sono pochissimi, inoltre gli pneumatici standard gomma-e-camera,  che usiamo normalmente sugli ultraleggeri, non sono in realtà  rispondenti  ad uno standard tecnico univoco, ma ogni costruttore fa ciò che vuole e come gli pare.

Ciò significa che il diametro del tallone ( che nella nostra idea garantisce la tenuta sul  cerchio ), varia da una gomma all’altra anche se si parla della stessa misura nominale e varia anche come  spessore del tallone.

Così, ad esempio, abbiamo una gomma 4.00-6” col tallone Ø 152 x 16 ed una 4.00-6” col tallone Ø 151 x 22.

Tutte queste difficoltà ci  hanno stimolato a trovare una soluzione semplice ed efficace: ecco che nasce il nuovo sistema  STS -  SIMPLE TUBELESS SYSTEM, semplice come l’uovo di Colombo, ma a cui nessuno aveva ancora pensato….. tanto che l’abbiamo immediatamente brevettato.

Il progetto prevede una sezione centrale che alloggia i cuscinetti e la valvola, il diametro esterno massimo è più largo del foro della gomma, ma grazie alla  forma esterna, è possibile infilarlo all’interno inserendolo di traverso.

A completare il cerchio ci sono poi due spalle laterali, costruite con dimensioni compatibili col pneumatico che si sta usando,  spalle  specifiche per ogni tipo di pneumatico, di cui abbiamo testato la tenuta senza l’uso della camera d’aria, che accoppiano bene il tallone della gomma sia in diametro che in larghezza. Una volta avvitate alla parte centrale, impacchettano la gomma sia sul diametro che sullo spessore.

L’azione di bloccaggio  del tallone   rende solidale l’insieme gomma-cerchio  e impedisce sia che questa stalloni e perda pressione nel caso di atterraggi derapati, sia che la gomma giri sul cerchio.

in più,  le parti del cerchio sono tenute da viti a brugola e possono essere smontate molto semplicemente, addirittura senza smontare il cerchio dal velivolo e senza dover staccare il freno!

Questo evita di dover cercare il famoso gommista la domenica pomeriggio!

 

 

 


CONSIDERAZIONI SULLA PEDALIERA, FRENI, TIMONE

Stabilito che gli aerei nella storia sono nati bicicli e che quelli tricicli li hanno inventati per fare volare tutti, ma proprio tutti,  ecco alcune considerazioni sulla pedaliera e zone limitrofe per i velivoli veri, ovvero bicicli:

I CAVI DEL TIMONE

La pedaliera comanda la posizione della deriva e anche la posizione della ruota sterzante. di solito il ruotino di coda è  comandato attraverso un tirante  a molla collegato alla deriva.

Nella maggioranza dei casi i cavi che partono dalla pedaliera arrivano alla deriva e da  questa partono dei tiranti a molla che comandano il ruotino.

I cavi dalla pedaliera sono percio’ dimensionati per “dare piede” cioe’ spostare quel poco la deriva per ottenere la virata corretta.

IL TIMONE

Molte volte pero’ al di sopra del pedale vi e’ installato un secondo pedale che serve alla frenata.

Si schiacciano entrambi i pedali per testare il motore a punto fisso

I due pedali rimangono nella posizione centrale bilanciata se e solo se la forza sui pedali dei freni e’ uguale. se mettiamo piu’ forza su un freno, la pedaliera va giu’ da una parte e, nonostante siamo fermi, il ruotino di coda si gira da una parte.

Quindi lo sforzo della frenata passa dai cavi del comando della deriva e questo non fa certo bene alle cerniere e alla struttura del timone.

LA FRENATA

Se i cavi del timone sono elastici, il lavoro compiuto dal nostro piede ( inteso come forza per spostamento ) servira’ parzialmente per frenare,  parzialmente per allungare i cavi del timone, e parzialmente per deformare la deriva. quindi se un velivolo che ha questa configurazione non frena o frena male occorre verificare tutto l’insieme di cose.

E’ per questo che noi proponiamo sul nostro velivolo le pompe dei freni installate sul pavimento, con un comando a tallone del tutto autonomo dalla pedaliera.

RUOTINO SGANCIABILE

I cavi del timone comandano poi il ruotino di coda: come sappiamo, se il ruotino di coda e’ semplicemente solidale ai cavi, non sarebbe possibile ritirare il velivolo nell’hangar; questo perche’ non sarebbe possibile trascinare di traverso la coda, per compiere un 180 gradi.

Per questo proponiamo ruotini di coda con due diverse soluzioni, una entry-level con un piolo da sganciare manualmente posto  sul ruotino stesso; per fare questo bisogna pero’ scendere dal velivolo ed  e’ possibile rimetterlo  in posizione di blocco anche se e’ in posizione ancora ruotata, si riaggancera’ automaticamente non appena la condizione di velivolo-che-rulla-dritto sara’ raggiunta; in pratica si sgancia a mano e si riaggancia automaticamente quando ritorna in linea con la fusoliera.

La seconda opzione ( un po’ piu’ costosa ma sicuramente piu’ performante ) e’ un ruotino che al suo interno ha una meccanica in grado di svincolare la forcella-ruota dall’aletta di comando, permettendo, dopo un angolo di 36 gradi, di diventare pivottante a 360 gradi. la stessa meccanica si riaggancia se la condizione di velivolo-che-rulla-dritto viene raggiunta, anche solo per un tratto molto corto; in pratica quando, durante una manovra, il ruotino si gira oltre 36° si sgancia automaticamente e quando torna a 0° (in linea con la fusoliera) si riaggancia automaticamente.

MOLLE X IL COMANDO STERZO

Abbiamo detto che il ruotino e’ comandato da tiranti elastici, tipicamente molle interposte fra comando della deriva e comando del ruotino.

Probabilmente l’angolo di lavoro della deriva non e’ quella del ruotino, e questo e’ causa del fatto che la dimensione delle alette della deriva non sono uguali alla dimensione di quelle del ruotino. questo è un buon motivo per interporre una molla, che compensa le differenza di lunghezza tra i due tiranti quando si sta rullando in curva.

Queste molle pero’ non devono essere troppo deboli, altrimenti nel caso di una imbardata a terra ( ground loop ) non ci permetteranno di avere un buon controllo sul mezzo, ma non devono essere troppo dure, altrimenti quando blocchiamo un freno per fare un 180, il ruotino ( di tipo automantico, solo con quello si puo’ fare questa manovra ) non raggiunge l’angolo fatidico di 36 gradi, oltre al quale abbiamo detto che diventa pivottante.

nota: se per caso una di queste molle dovesse rompersi, sarebbe abbastanza grave, perche’ non sarebbe piu’ possibile avere il controllo della direzione durante l’atterraggio.

Per questo e’ preferibile avere le molle che lavorano a compressione e non a trazione. l’anello finale di una molla a trazione e’ a rischio di rottura, inoltre, anche se si dovesse rompere una spira della molla a compressione il sistema perde un po’ della sua efficacia, ma non del tutto, restando sempre agganciato alle estremita’.

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CONSIDERAZIONI SULLA PEDALIERA, FRENI, TIMONE

Stabilito che gli aerei nella storia sono nati bicicli e che quelli tricicli li hanno inventati per fare volare tutti, ma proprio tutti,  ecco alcune considerazioni sulla pedaliera e zone limitrofe per i velivoli veri, ovvero bicicli:

I CAVI DEL TIMONE

La pedaliera comanda la posizione della deriva e anche la posizione della ruota sterzante. di solito il ruotino di coda è  comandato attraverso un tirante  a molla collegato alla deriva.

Nella maggioranza dei casi i cavi che partono dalla pedaliera arrivano alla deriva e da  questa partono dei tiranti a molla che comandano il ruotino.

I cavi dalla pedaliera sono percio’ dimensionati per “dare piede” cioe’ spostare quel poco la deriva per ottenere la virata corretta.

IL TIMONE

Molte volte pero’ al di sopra del pedale vi e’ installato un secondo pedale che serve alla frenata.

Si schiacciano entrambi i pedali per testare il motore a punto fisso

I due pedali rimangono nella posizione centrale bilanciata se e solo se la forza sui pedali dei freni e’ uguale. se mettiamo piu’ forza su un freno, la pedaliera va giu’ da una parte e, nonostante siamo fermi, il ruotino di coda si gira da una parte.

Quindi lo sforzo della frenata passa dai cavi del comando della deriva e questo non fa certo bene alle cerniere e alla struttura del timone.

LA FRENATA

Se i cavi del timone sono elastici, il lavoro compiuto dal nostro piede ( inteso come forza per spostamento ) servira’ parzialmente per frenare,  parzialmente per allungare i cavi del timone, e parzialmente per deformare la deriva. quindi se un velivolo che ha questa configurazione non frena o frena male occorre verificare tutto l’insieme di cose.

E’ per questo che noi proponiamo sul nostro velivolo le pompe dei freni installate sul pavimento, con un comando a tallone del tutto autonomo dalla pedaliera.

RUOTINO SGANCIABILE

I cavi del timone comandano poi il ruotino di coda: come sappiamo, se il ruotino di coda e’ semplicemente solidale ai cavi, non sarebbe possibile ritirare il velivolo nell’hangar; questo perche’ non sarebbe possibile trascinare di traverso la coda, per compiere un 180 gradi.

Per questo proponiamo ruotini di coda con due diverse soluzioni, una entry-level con un piolo da sganciare manualmente posto  sul ruotino stesso; per fare questo bisogna pero’ scendere dal velivolo ed  e’ possibile rimetterlo  in posizione di blocco anche se e’ in posizione ancora ruotata, si riaggancera’ automaticamente non appena la condizione di velivolo-che-rulla-dritto sara’ raggiunta; in pratica si sgancia a mano e si riaggancia automaticamente quando ritorna in linea con la fusoliera.

La seconda opzione ( un po’ piu’ costosa ma sicuramente piu’ performante ) e’ un ruotino che al suo interno ha una meccanica in grado di svincolare la forcella-ruota dall’aletta di comando, permettendo, dopo un angolo di 36 gradi, di diventare pivottante a 360 gradi. la stessa meccanica si riaggancia se la condizione di velivolo-che-rulla-dritto viene raggiunta, anche solo per un tratto molto corto; in pratica quando, durante una manovra, il ruotino si gira oltre 36° si sgancia automaticamente e quando torna a 0° (in linea con la fusoliera) si riaggancia automaticamente.

MOLLE X IL COMANDO STERZO

Abbiamo detto che il ruotino e’ comandato da tiranti elastici, tipicamente molle interposte fra comando della deriva e comando del ruotino.

Probabilmente l’angolo di lavoro della deriva non e’ quella del ruotino, e questo e’ causa del fatto che la dimensione delle alette della deriva non sono uguali alla dimensione di quelle del ruotino. questo è un buon motivo per interporre una molla, che compensa le differenza di lunghezza tra i due tiranti quando si sta rullando in curva.

Queste molle pero’ non devono essere troppo deboli, altrimenti nel caso di una imbardata a terra ( ground loop ) non ci permetteranno di avere un buon controllo sul mezzo, ma non devono essere troppo dure, altrimenti quando blocchiamo un freno per fare un 180, il ruotino ( di tipo automantico, solo con quello si puo’ fare questa manovra ) non raggiunge l’angolo fatidico di 36 gradi, oltre al quale abbiamo detto che diventa pivottante.

nota: se per caso una di queste molle dovesse rompersi, sarebbe abbastanza grave, perche’ non sarebbe piu’ possibile avere il controllo della direzione durante l’atterraggio.

Per questo e’ preferibile avere le molle che lavorano a compressione e non a trazione. l’anello finale di una molla a trazione e’ a rischio di rottura, inoltre, anche se si dovesse rompere una spira della molla a compressione il sistema perde un po’ della sua efficacia, ma non del tutto, restando sempre agganciato alle estremita’.