Compasso

By eugenio saraceno, 2012/05/04

Scritto da Igor Sabetti

progettista elettromeccanico del team KiteGen

L’ultimo componente del kitegen stem realizzato è il cosiddetto compasso,  una “mano” robotica che ha la funzione di tenere divaricati i cavi che controllano la vela, facilitando le manovre di decollo e rientro.

Per comprendere la funzionalità del “compasso” dobbiamo fare un passo indietro e capire il funzionamento del kitesurf e/o kiteboarding.

Il kitesurfing (o kitesurf o kiteboarding) è uno sport acquatico, di recente invenzione (1999), nato come variante del surf; consiste nel farsi trascinare da un aquilone ( “kite” in inglese), che usa la potenza del vento come propulsore e che viene manovrato attraverso una “barra di controllo” (boma), collegata al kite da sottili cavi (due o quattro) di dyneema o spectra detti “linee” e lunghi tra i 22 e i 27 m. Il kitesurfing richiede inoltre l’utilizzo di una tavola per solcare il mare. (Tratto da Wikipedia)

Il “compasso”, soprannominato così perché le due lunghe antenne che si aprono e chiudono ricordano la forma del compasso da disegno tecnico, emula il movimento delle due braccia umane per richiamare le funi di manovra. Le due funi nella foto verso il bordo d’attacco (leading edge) sono quelle di potenza mentre quelle posteriori sono per la frenata che in gergo si chiama depowering. Nel sistema KiteGen non sono presenti le funi di depowering poichè il ciclo di funzionamento prevede una fase attiva in cui il kite raggiunge la massima quota operativa compiendo delle evoluzioni a forma di otto rovesciato, ed una fase passiva in cui ritirando un solo cavo la vela assume un assetto “a bandiera” e ritorna alla quota minima con il minimo dispendio energetico per ricominciare poi il ciclo. Per maggiori dettagli sul ciclo di produzione è consigliabile visionare il filmato qui sotto, in cui la manovra di scivolata appare al minuto 2.

La barra di manovra può essere unita, nel caso di kite per trazione con le due funi di controllo fissate agli estremi mentre la terza linea di traino l’attraversa al centro per mezzo di un foro, come separata per piccoli kite.

In linea di massima, similmente alla bicicletta, tirando la fune destra per mezzo della barra il kite va a destra e viceversa.
In questo link è spiegata bene la funzione della barra di controllo:

Il compasso è un elemento fondamentale per manovrare il kite in fase di decollo ed atterraggio. Successivamente la sua presenza diventa impercettibile.
In assenza del compasso, quando il kite è appeso, in fase iniziale tende a compiere diversi twist (ovvero le funi si attorcigliano) rendendo impraticabile la manovra di decollo.

Ognuna delle antenne in Kevlar/carbonio con anelli passanti in ceramica, è sensorizzata su 2 assi ovvero per il tiro della fune che l’attraversa sia in verticale che orizzontale.
Due motori posti alla base dello stem governano le leve di azionamento delle antenne per mezzo di lunghi bowden (simili alle funi in acciaio e guaina dei freni di bibicletta) di tipo push-pull governati dal software.

Dato che è impossibile riuscire a opporsi alla forza del vento senza danneggiare gli organi meccanici questi ultimi assecondano la “volontà” del vento posizionandosi linearmente al tiro della fune oltre un certo range di potenza. Il sistema in fase di test preliminare è visibile nel video allegato.

In fase di atterraggio il sistema divarica nuovamente le antenne agevolando la stabilità del kite.

In fase di decollo il compasso rimane aperto incoraggiando l’aria ad incanalarsi nel kite e successivamente si chiude con estrema velocità. Se il vento non è eccessivo il presidio software può lasciare mezze aperte le antenne o una aperta ed una chiusa.

Similarmente alle braccia oltre che determinare/rilevare la posizione del kite può aiutare con degli impulsi al sollevamento dello stesso. Per esperienza personale posso dire che chiudendo gli occhi per qualche secondo sono riuscito a far compiere degli “8” rovesciati al kite solo sentendo la forza applicata alle funi. Allo stesso modo i recettori tattili delle antenne si comportano come le “vibrisse” dei gatti.

Il compasso che vedete in queste immagini ha avuto una progettazione abbastanza controversa essendo giunto ormai alla 5° versione le cui prestazioni sono finalmente accettabili.   Nel corso dei test una serie di idee e soluzioni tecniche è stata via via scartata avvicinandosi sempre più allo strumento idealizzato da M. Ippolito e riprodotto nell’ormai celebre modellino presentato in varie occasioni.

2 Responses to “Compasso”

  1. Mario says:

    Un’alternativa un po’ rozza che avevo pensato, vista la delicatezza nel realizzare il compasso, era di sdoppiare l’asta (con un sistema di inclinazione di una rispetto all’altra). Ma così si sarebbe aumentata l’inerzia e diminuita la velocità di reazione. Stesso discorso per il cavetto divaricatore del compasso, che corre lungo l’asta, e che non è semplice da installare/gestire. La semplice alternativa di flangiare un moriduttore all’estremità dell’asta aumenta il peso dell’asta proprio dove l’asta ha più velocità tangenziale, e quindi ne aumenta di molto l’inerzia.

  2. [...] dimostrazioni di come il braccio robotico del kitegen, ormai completo perchè dotato della sua mano unitamente alle migliorie apportate alle vele, riesca a far decollare e volare in modo [...]

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