Inertizzatore (dispositivo meccanico)
Nello studio delle reti meccaniche nella teoria del controllo automatico, un inertizzatore è un dispositivo a due terminali nel quale le forze applicate ai terminali sono uguali, opposte, e proporzionali all'accelerazione relativa tra i nodi. Con il nome di J-damper questo concetto è stato utilizzato nei sistemi di sospensione delle auto da corsa in Formula 1.
Può essere costruito con un volano montato su una cremagliera. Ha un effetto simile all'aumento dell'inerzia dell'oggetto sospeso.
Scoperta
modificaMalcolm C. Smith, un professore di ingegneria del controllo automatico presso l'Università di Cambridge, presentò per primo gli inertizzatori in un articolo del 2002.[1] Smith estese l'analogia tra le reti elettriche e le reti meccaniche (l'analogia di Firestone). Egli osservò che l'analogia era incompleta, poiché era mancante di un dispositivo meccanico che giocasse lo stesso ruolo di un condensatore (non connesso a terra). È stato riscontrato che è possibile costruire un tale dispositivo utilizzando ingranaggi e volani.
La forza generata soddisfa l'equazione:
- ,
per un'opportuna costante b.
Costruzione
modificaUn inertizzatore lineare può essere costruito ingranando un volano con una cremagliera. Il perno del volano forma un terminale del dispositivo e la cremagliera forma l'altro.
Un inertizzatore rotazionale può essere costruito ingranando un volano con la corona dentata di un differenziale. Gli ingranaggi laterali del differenziale formano i due terminali.
Applicazioni
modificaPoco dopo la sua scoperta, il principio alla base dell'inertizzatore fu utilizzato con il nome di J-damper nei sistemi di sospensione delle auto da corse della Formula 1. Quando veniva accordato sulle frequenze di oscillazione naturali degli pneumatici, l'inertizzatore riduceva il carico meccanico sulla sospensione. McLaren Mercedes iniziò a usare un J-damper all'inizio del 2005 e la Renault poco dopo.[2]
I ricercatori stanno sviluppando nuovi dispositivi di controllo delle vibrazioni basati su inertizzatori per costruire grattacieli in grado di resistere a venti forti.[3][4]
Note
modifica- ^ M. C. Smith, Synthesis of mechanical networks: The inerter, in IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 47, n. 10, 2002, pp. 1648–1662, DOI:10.1109/TAC.2002.803532.
- ^ M. Chen, C. Papageorgiou, F. Scheibe, F. C. Wang e M. Smith, The missing mechanical circuit element, in IEEE Circuits and Systems Magazine, vol. 9, 2009, pp. 10–26, DOI:10.1109/MCAS.2008.931738.
- ^ (EN) Francesco Petrini, Agathoklis Giaralis e Zixiao Wang, Optimal tuned mass-damper-inerter (TMDI) design in wind-excited tall buildings for occupants' comfort serviceability performance and energy harvesting (PDF), in Engineering Structures, vol. 204, 2020, pp. 109904, DOI:10.1016/j.engstruct.2019.109904.
- ^ (EN) Formula 1 technology for the construction of skyscrapers: Civil engineering academic is developing new vibration-control devices based on Formula 1 technology for skyscrapers, su ScienceDaily. URL consultato il 5 gennaio 2020.
Voci correlate
modificaCollegamenti esterni
modifica- The Inerter Concept and Its Applications, lecture notes
- J-dampers in Formula 1
- A cosa serve e quando fu introdotto il mass damper, con schemi del mass damper e del J-damper
