Dispositivi di sicurezza nelle automobili

Indice

Introduzione

pag. 3

I dispositivi di sicurezza nelle automobili

pag. 4

Parte Prima:

Fisica – Il motore a scoppio e i cicli termodinamici

pag. 10

Informatica – La OSCAR e il software Open Source

pag. 17

Biologia – I biocarburanti pag. 24

Parte Seconda:

Storia – Il taylorismo e il fordismo

pag. 31

Letteratura – Marinetti e l’Automobile

pag. 39

English – James Joyce

pag. 45 Pagina 2

I dispositivi di sicurezza nelle automobili – Federico Costa V^N

Bibliografia e Sitografia

pag. 50

Introduzione

La mia passione per l’ automobile è nata all’età di tre anni, quando mio

Padre ha portato a casa la sua Ford Escort SW bordeaux. Dal giorno mi sono

interessato a queste “cose” che permettono alle persone di spostarsi per

andare in posti diversi dalla propria casa; consentono di divertirsi con gli amici

e di conoscere nuove persone; permettono inoltre di fare nuove esperienze; e

danno la possibilità di andare veloci sulle strade.

Ma per andare veloci bisogna essere sicuri di quello che si fa. Ecco perché ho

scelto questo argomento: per far capire quanto sia divertente guidare

l’automobile sapendo che si può fare in tutta sicurezza. Nel corso degli anni

sono stati concepiti tantissimi dispositivi: in questa tesina spiegherò come

funzionano tali sistemi di sicurezza, e come questi abbiano salvato la vita a

tantissime persone permettendogli di continuare a fare ciò che più gli piaceva:

guidare.

Spero di essere abbastanza comprensibile ed esauriente. Pagina 3

I dispositivi di sicurezza nelle automobili – Federico Costa V^N

Federico Costa

I dispositivi di sicurezza nelle automobili

Introduzione

I dispositivi di sicurezza nelle automobili permettono al guidatore e ai

passeggeri di viaggiare in tutta sicurezza, e all’ambiente (pedoni e altri

automobilisti) che sta intorno al veicolo di non preoccuparsi quando un

automobile incrocia il proprio percorso.

Questi si dividono in due grandi categorie:

 i dispositivi per la sicurezza attiva, che permettono all’automobilista

Pagina 4

I dispositivi di sicurezza nelle automobili – Federico Costa V^N

di evitare incidenti. Tra i più importanti si ricordano l’ABS e l’ESP, ma

anche le sospensioni, la visibilità e la climatizzazione sono dei fattori che

aiutano ad evitare gli incidenti;

 i dispositivi per la sicurezza passiva, invece riducono le conseguenze

di un incidente ai passeggeri; i più famosi sono le cinture dotate di

pretensionatore e gli airbag, ma anche i materiali usati per la plancia

e i sedili, i poggiatesta e la rigidità della scocca permettono di evitare

conseguenze gravi agli automobilisti.

L’ABS L’ABS (Antilock Braking System)

è un assistente elettronico della

frenata creato dalla Bosch e

adottato per la prima volta su un

automobile nel 1978. Sino a

qualche anno fa era un costoso

optional; adesso, in seguito ad una

normativa europea, viene installato

di serie su tutte le auto.

Il principio di funzionamento è abbastanza semplice: il dispositivo, attraverso i

suoi sensori (ruote foniche), misura la velocità di rotazione delle ruote e non

appena si accorge che una di esse si è bloccata o sta per bloccarsi ne “allenta”

la forza frenante agendo sull’impianto idraulico della pompa freno. In questo

modo si evita che la ruota slitti e che il conducente possa perdere il controllo

del mezzo.

Con l’uso dell’ABS gli spazi di frenata vengono notevolmente accorciati, sia

rispetto a quelli che si avrebbero con le ruote bloccate, sia rispetto a quelli che

un guidatore medio riesce ad ottenere senza ABS (fanno eccezione pochissimi

casi, ad esempio sulla neve).

A seconda dei modelli (a 4 o 2 sensori) l'ABS è in grado di dosare la forza

frenante su ogni singola ruota o su uno stesso asse. Così facendo l'auto non

perde mai direzionalità (compatibilmente con l’aderenza laterale delle gomme)

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I dispositivi di sicurezza nelle automobili – Federico Costa V^N

ed il conducente può mantenere il controllo dell'auto anche nelle condizioni più

complesse, a meno di velocità troppo eccessive dove l'ABS resta utilissimo ma

gli eventuali improvvisi cambi di direzione potrebbero far sbandare l'auto. In

questi casi è l'ESP che ci viene incontro.

L’ESP

L’ESP (Electronic Stability Program), o sistema elettronico del controllo

della stabilità, è un sistema di sicurezza che si integra con l’ABS, il BAS e

l’ASR. Creato nel 1995 da Bosch, questo dispositivo è composto da:

 un sensore di giri su ogni ruota;

 un sensore che rileva la rotazione del veicolo intorno al proprio asse;

 un sensore che rileva l’ angolo di sterzata;

 una centralina di controllo.

Quando per ragioni qualsiasi in curva la macchina tendesse a sbandare l’ESP

mediante i suoi sensori

lo rileverebbe e

attraverso la regolazione

automatica e separata

dei freni, del motore e

della trasmissione

impedirebbe

all’autovettura eventuali

perdite di stabilità e

permette perfino al

guidatore più inesperto

di governare con

estrema facilità la propria vettura, pur trovandosi in condizioni di aderenza

critiche (superfici viscide o innevate).

Viste le innumerevoli varabili delle quali deve tenere conto, l’ESP è dotato di

elevate capacità di calcolo, difatti è tuttora l’impianto che possiede maggiore

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I dispositivi di sicurezza nelle automobili – Federico Costa V^N

memoria (48 KiloByte), ben quattro volte in più rispetto a quella del più

comune ABS.

Questo sistema possiede varie denominazioni dietro le quali però si nasconde

per vie generali lo stesso tipo di dispositivo: la BMW lo chiama DSC (Dinamic

Stability Control), mentre la Porsche lo chiama PSM (Porsche Stability

Management).

L’Airbag

L’airbag è un sacco in Kevlar (fibre di grafite) che può essere collocato nella

parte centrale del volante oppure in altre parti dell’abitacolo (plancia e sedili).

La prima autovettura di produzione che presentò quest’innovazione fu la

Oldsmobile Coronado nel 1973. In Europa fu la Mercedes-Benz la prima ad

offrirlo come optional di lusso nei suoi modelli alti di gamma nel 1980, seguita

dalle altre maggiori case del vecchio continente.

In caso di urto una carica esplosiva lo gonfia di gas inerti (es. azoto) e così

facendo questo cuscino riesce a proteggere i passeggeri da urti frontali e

laterali. Esso è composto da:

 un sensore che rileva la brusca decelerazione del mezzo causata da un

impatto;

 una centralina elettronica che riceve il segnale del sensore, lo elabora ed

invia il comando di accensione ad un detonatore;

 un detonatore che accende le sostanze contenute nella capsula

esplosiva;

 una capsula che esplodendo sviluppa una grande quantità di gas per

gonfiare il contenitore

l'airbag vero e proprio,

solitamente di materiale

sintetico e dotato di fori

nella parte posteriore. Pagina 7

I dispositivi di sicurezza nelle automobili – Federico Costa V^N

Con l'accensione, si realizza un'esplosione che gonfia l'airbag mentre la testa e

il torace degli occupanti si stanno spostando in avanti, frenandone la velocità;

subito dopo comincia però a sgonfiarsi attraverso i fori posteriori del sacco,

attutendo l'impatto del corpo contro il volante o contro il cruscotto senza far

incorrere le vittime nel pericolo di soffocamento. Il suo funzionamento è

abbastanza semplice: attraverso dei sensori di accelerazione/decelerazione

posti in varie parti della scocca (ogni modello di auto adotta soluzioni diverse)

in 2-3 millisecondi viene attivata la carica esplosiva e dopo pochi millisecondi

l'airbag è già completamente gonfio. Nelle auto più recenti esistono sensori in

grado di rilevare se sul sedile vi è un passeggero, il suo peso ed eventualmente

la sua posizione.

In base a tutti questi fattori l'airbag si può aprire più o meno velocemente a

seconda dell'urto (es. airbag dual stage) o non aprirsi proprio (es. se non c'è

nessuno seduto).

Ormai di questi dispositivi se ne vedono istallati un numero considerevole in

ogni parte dell’automobile. Primi tra tutti quelli inseriti nel cruscotto per

proteggere i passeggeri seduti davanti, poi esistono quelli laterali anteriori,

laterali posteriori e quelli a tendina. Ultimamente sono stati introdotti anche gli

airbag per le ginocchia del guidatore e del passeggero anteriore, per ridurre i

traumi tipici di un impatto frontale.

L'airbag è un sistema supplementare di protezione che funziona di concerto

con la cintura di sicurezza: non indossare la cintura rende pericoloso l'airbag.

Le cinture di sicurezza

Le cinture sono delle cinghie, facilmente

sganciabili a comando, destinata a

vincolare la persona al sedile, al fine di

proteggerla in caso di incidente o comunque

per assicurarla saldamente al sedile in

previsione di forti decelerazioni. Raggiunge la Pagina 8

I dispositivi di sicurezza nelle automobili – Federico Costa V^N

massima utilità accoppiata con l’airbag.

Le cinture hanno beneficiato di vari miglioramenti negli anni: all’inizio non

erano nemmeno dotate dell’arrotolatore e quindi il suo utilizzo era scomodo,

spesso inefficace ma soprattutto non consentiva alcun movimento a chi le

indossava. Nel 1957, facendo seguito all'esperienza degli sport automobilistici,

furono però introdotte in qualche automobile, anche se furono usate più come

test che per reale convinzione nei confronti dell'utilità dell'oggetto. I risultati

della sperimentazione furono comunque ritenuti molto positivi e nel 1960

furono lanciate in commercio le prime cinture di sicurezza di serie. In

particolare si sostenne che le cinture, se montate in maniera corretta,

avrebbero ridotto drasticamente la pericolosità dell'impatto del torace col

volante in caso di brusca frenata.

Nel 1973 la Francia dichiarò le cinture obbligatorie per legge. In seguito tutte le

nazioni occidentali, Italia compresa, seguirono la legislazione.

Ma ciò che rende la cintura un vero dispositivo di sicurezza sono i

pretensionatori.

Ne esistono di due tipi, quello posto nell'arrotolatore della cintura e quello

posto nell'attacco che usiamo per agganciare e sganciare la cintura stessa.

Il funzionamento è semplice: se il nostro veicolo dovesse urtare violentemente

un ostacolo un sensore attiverebbe il pretensionatore (fase 1), che in

pochissimi millesimi di secondo (quindi ancora prima che il nostro corpo fosse

scaraventato in avanti) provvederà a tendere la cintura (fase 2), in questo

modo la decelerazione alla quale sarà sottoposto il nostro corpo sarà la meno

brusca e violenta possibile. Pagina 9

I dispositivi di sicurezza nelle automobili – Federico Costa V^N Pagina 10

I dispositivi di sicurezza nelle automobili – Federico Costa V^N

Parte Prima

Fisica – Il motore a scoppio e i cicli

termodinamici

Il motore Pagina 11

I dispositivi di sicurezza nelle automobili – Federico Costa V^N

Un motore è una macchina il cui funzionamento

prevede l’assorbimento di energia da una

sorgente e la sua trasformazione in lavoro

meccanico.

Il motore a combustione interna è chiamato

così perché, a differenza delle macchine che lo

hanno preceduto (come la macchina a vapore di

Watt), la combustione avviene internamente.

Il motore a combustione interna è alimentato da una miscela di aria e

carburante, che viene trasformata in lavoro meccanico mediante il processo di

combustione, che produce calore e pressione. Esistono molteplici tipologie di

motori a combustione interna, che si differenziano per alimentazione,

funzionamento o architettura. I più conosciuti sono il ciclo Otto e il ciclo

Diesel.

Inoltre i motori si possono differenziare in base al numero di fasi che essi

compiono, questi sono:

 il motore a due tempi;

 il motore a quattro tempi.

Motore a due tempi Motore a quattro tempi

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I dispositivi di sicurezza nelle automobili – Federico Costa V^N

Attualmente il motore più usato è quello a quattro tempi, perché garantisce

un rendimento migliore associato a consumi più bassi rispetto ad un motore a

due tempi.

Il motore a quattro tempi tradizionale possiede:

1) condotto di aspirazione

2) valvola di aspirazione

3) camma

4) pistone o stantuffo

5) fasce elastiche

6) fascia raschia olio

7) cilindro

8) camera di scoppio o di

combustione

9) candela

10) biella

11) manovella

12) valvola di scarico