pesitalia ha scritto:
Il mio ultimo intervento nel filetto dedicato alla E626 aveva lo scopo di tentare di estendere il confronto fra loco reale e modello alle prestazioni dinamiche, tipo capacità di traino in condizioni operative; so bene quanto sia difficile venirne fuori con dati significativi, tuttavia siamo qui per giocare ed io ci riprovo. Riguardo alla riduzione in scala del peso sono pienamente d’accordo sul fatto che la massa va divisa per 87 elevato al cubo e quindi nell'esempio postato da Marco_58 le 87 ton si ridurrebbero a 132 grammi.
Tornando alla E626 di 93 ton, vediamo se si può ricavare qualche altro dato utile su cui discutere. Da vecchi documenti sulla meccanica della locomozione, riporto alcune formule empiriche che potrebbero aiutarci a calcolare con una ragionevole approssimazione i dati che stiamo cercando, sempre che i miei neuroni non siano andati in vacanza.
PESO LORDO, PESO ADERENTE E FORZA DI TRAZIONE
Poniamo:
Ploc = peso lordo della locomotiva
Pad = peso aderente ovvero peso scaricato sugli assi motore. Per la E626 con 6 assi motore Pad = Ploc
f = coefficiente di aderenza (dato sperimentale, vedi grafico (1) allegato.
Fad = massima forza orizzontale trasmissibile tra ruote e rotaia prima dello slittamento; Fad = f x Pad
Ft = forza di trazione esercitata dalla locomotiva. Dal grafico (2) di tipo 'concettuale' si evince che la forza di trazione Ft aumenta al crescere della resistenza al moto dell'intero convoglio fino a raggiungere il valore massimo trasmissibile Fad; oltre tale punto inizia lo slittamento delle ruote con immediata riduzione della Ft esercitabile in quanto per tali condizioni si applica il coefficiente di attrito, che per lo scorrimento fra superfici di acciaio vale fra 0,10 e 0,20 in funzione della rugosità e della velocità relativa. La perdita di trazione sembrerebbe piuttosto significativa rispetto ad Fad, per i nostri scopi potremmo riferirci alla condizione più critica corrispondente all’avvio del treno dove la perdita di trazione nella transizione fra aderenza a slittamento è proporzionale alla riduzione del coefficiente 'f’ da circa 0,3 a circa 0,2 ergo attorno al 30%.
RESISTENZA AL MOTO, EFFETTO DELLA PENDENZA E DELLE CURVE
Poniamo:
Rtot = somma delle resistenze che si oppongono al moto = Ro + Rp + Rc + Ra, dove:
Ro = resistenza in rettilineo orizzontale; formula empirica = ro x M = [2+ 5x[(V/100)^2]xM/1000 (*)
Rp = resistenza per pendenza; formula empirica = M x i
Rc = resistenza in curva; formula empirica = rc x M dove rc = resistenza specifica tabulata (tavola 3)
Ra = Resistenza al moto accelerato = (M/g) x a dove g = 9,8 mt/sec/sec ed a = accelerazione del treno
i = pendenza per mille
Mr = massa rimorchiata
M = massa locomotiva + massa rimorchiata
(*) la formula empirica di cui sopra è una delle tante proposte dalla letteratura specifica e si riferisce ad un treno merci composto da vagoni a 2 assi.
Seguono alcuni esempi di calcolo e riduzione in scala dei risultati ottenuti
Riferendoci alla solita E626 da 93 ton all’avvio in piano poniamo V = 0 ed f = 0,3
Ft = Fad * 0,7 = f * Pad * 0,7 = 0,3 * 93 * 0,7 = 19,5 ton
Ro = 2 * M /1000 = M/500
Rp = 0
Rc = 0
Ra = (M)* 0,1 /9,8 (**)
Rtot = M/500 + M* 5,1/500 = 19,5; M + M*5,1 = 9750; M* 6,1 = 9750; M = 1598 ton; Mr = 1505 ton (circa 50 vagoni da 30 ton)
(**) ho ipotizzato un’accelerazione da fermo pari a 0,1 mt/sec/sec da cui risulta che dopo 1 minuto V = 21,6 km/h; dopo 3 minuti V = 65 km/h.
Riduzione in scala
La riduzione in scala della massa rimorchiata è pari a 2285 gr. Quindi il modello di E626 di qualunque produttore, a prescindere dal numero di assi motorizzati, dalla presenza o meno di ruote gommate ecc ecc, dovrebbe poter tirare da fermo in piano su tratta diritta un carico di carri merci di peso complessivo almeno pari a 2285 grammi assumendo che si muova con moto uniformemente accelerato; a questo scopo aiuta la presenza di un decoder DCC sul quale poter impostare la curva della velocità e l’inerzia in modo che la progressione del moto rispetti quella utilizzata per l’esempio di cui sopra. Si puo’ calcolare lo spazio percorso dal rotabile dopo un certo tempo per aiutare a calibrare l’inerzia del decoder utilizzando la semplice formula s = ½ *a * (t)^2 da cui risulta che il nostro modello deve percorrere 2 metri in un minuto esatto partendo da fermo.
Tanto per giocare ripetiamo i calcoli per V = 0 e i = 35 per mille su tratta diritta (avvio su rampa del passo dei Giovi ?). Si ottiene Mr = 320 ton ovvero circa 11 carri da 30 ton e 486 grammi in scala 1:87
Ancora un esempio in condizioni di velocità costante V = 50 km/h su rampa al 35 per mille; il risultato è 300 ton (10 carri) ovvero 456 grammi in scala HO
Buon divertimento e buone vacanze a tutti
Carlo
Aggiungo il caso del convoglio a velocità costante in piano. L'unica resistenza al moto è data da Ro dove
Fad = 0,23*Pad = 21,4 ton; Ft = 15 ton; Ro = 3,25 * M /1000; Rp = 0; Rc = 0; Ra =0.
Rtot = 3,25*M/1000 = 15; M = 4615 ton; Mr = 4522 ton.
In questo caso vale il limite imposto per l'avvio del treno in piano: 1505 ton. Infatti qualunque valore di Mr superiore a tale soglia determinerebbe lo slittamento delle ruote motrici e quindi l'impossibilità del treno ad avviarsi.
Dimenticavo, la formula empirica per il calcolo di Ro vale per velocita' inferiori ai 100 km/h, dove l'effetto della resistenza aerodinamica può essere trascurato, mentre diventa preponderante per velocità via via maggiori.