Per ricavare le dimensioni della cisterna sono state necessarie delle misure sperimentali poichè, nonostante i tentativi, non siamo stati in grado di ottenere i progetti dalla IVECO, la ditta che ha effettuato l'allestimento dell'automezzo.
Riportiamo gli ingombri della cisterna
Da notare il posizionamento del serbatoio schiumogeno posto nel vertice superiore della cisterna nella zona posteriore rispetto al senso di marcia.
Per ridurre gli effetti inerziali della massa d’acqua è attualmente presente un sistema di paratie frangiflutti che limita il fenomeno di ribaltamento dell’automezzo. Purtroppo la ricostruzione di questo sistema si basa sull'esperienza degli autisti perchè non esiste alcuna documentazione che mostri la reale disposizione delle barriere.
Prima di procedere alla soluzione si è deciso di operare un breve e qualitativo studio del fenomeno che si verifica quando l’automezzo si trova ad affrontare una curva in condizioni di riempimento parziale della cisterna.
Riportiamo uno schema del camion dove sono evidenziate le geometrie e le forze necessarie per il calcolo dell'azione ribaltante in curva legata sia alla massa del camion che alla massa dell'acqua.
L'analisi effettuata è prettamente qualitativa, infatti sono stati trascurati effetti legati ad un'analisi più approfondita della dinamica del veicolo.
Studio del fenomeno
Percorrendo una curva l’acqua è sottoposta ad una accelerazione centrifuga pari a:
Mentre la velocità relativa del fluido nella cisterna può essere ricavata attraverso la legge oraria:
Spinta dinamica:
il moto dell’acqua all’interno della cisterna determina la presenza di una spinta dinamica che vale:
L’equilibrio ai momenti rispetto al punto O risulta essere il seguente:
Da cui:
Iterando il procedimento in funzione della percentuale di riempimento si ottiene il seguente grafico che relaziona la velocità limite alla percenuale d’acqua presente nella cisterna:
Dai risultati ottenuti si nota come l’effetto ribaltante abbia rilevanza significativa per un volume d’acqua non inferiore al 30%
Soluzioni
Per ridurre gli effetti inerziali dell'acqua contenuta nella cisterna si è pensato di inserire un cuscino gonfiabile in butile .Tale cuscino verrà gonfiato dopo che la cisterna è stata parzialmente svuotata a seguito di un intervento impedendo all'acqua di muoversi durante la marcia del camion.
Questo cuscino dovrà essere in grado di occupare fino al 70% del volume totale poichè, come mostrano i calcoli effettuati sopra, per volumi inferiori al 30% del volume totale della cisterna, gli effetti legati al movimento della massa d'acqua risultano essere ininfluenti sul piano della stabilità del veicolo. La scelta dell'inserimento del cuscino in butile comporta il rialloggiamento del serbatoio schiumogeno.
Alloggiamento serbatoio schiumogeno
Si
è deciso innanzitutto di dividere il serbatoio in due moduli più
piccoli mantenendo però inalterata la capacità complessiva di
schiumogeno. Tali moduli sono stati posizionati nella zona inferiore
della cisterna in modo da non interferire con il gonfiaggio della
membrana in butile che avviene dalla parte più alta della cisterna dove
il cuscino è "appeso".
Pressione gonfiaggio
Calcoliamo la pressione necessaria per il gonfiaggio della membrana.Utilizzando Bernoulli:
Ponendo ora:
Tale relazione viene utilizzata negli studi legati ad ambiti fluviali.
In particolare questa formula permette il calcolo del guadagno di pressione sulla traiettoria più esterna di un'ansa del bacino fluviale.
Si ottiene:
Membrana
La membrana dovrà dunque avere le seguenti dimensioni:3200 X 1000 X 1000
In modo da occupare il 70% del volume dell’intera cisterna
Per il gonfiaggio si è deciso di utilizzare il compressore già presente sull’automezzo utilizzato per l’impianto frenante.
Modello compressore:
Compressore bicilindrico 352cc
Pmax=12 atm
Dimensionamento del serbatoio di servizio:
Dimensioni serbatoio:
Questo serbatoio è già presente sull'automezzo poichè viene utilizzato come riserva per i serbatoi dei freni, per quelli delle sospensioni e, in caso di necessità, può essere usato come serbatoio di aria compressa.
Mostriamo ora il posizionamento della cisterna sul telaio; evidenziato in giallo si può notare il serbatoio di servizio volto al gonfiaggio della membrana in butile.
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