Progetto presentato da: Giampaolo Torrisi

Vincitore nella categoria Comunicazione e Trasporti di un premio in denaro sponsorizzato da Oracle

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La tesi di laurea descrive lo studio numerico dell’efficacia di dispositivi airbag integrati nell’abbigliamento per motociclisti ad uso stradale. In questo lavoro sono inizialmente definite due condizioni di prova in grado di valutare la protezione offerta da tali dispositivi, viene quindi descritta l’attività di simulazione numerica di tali prove su due versioni di un airbag reale ed infine viene presentato uno studio sull’opportunità di introdurre fori calibrati al fine di migliorarne le prestazioni.

Non esistendo ancora una normativa di riferimento per classificare, testare e valutare le prestazioni di tali dispositivi, è stato necessario ideare dei test che fossero influenzati dal minor numero possibile di parametri, in modo da garantire contemporaneamente ripetibilità e facilità di interpretazione dei risultati. La metodologia proposta in questo lavoro prevede l'utilizzo di un modello numerico di un dummy Hybrid III e due procedure di prova. La prima, per lo studio del comportamento nel caso di urti posteriori, simula la caduta di schiena del dummy da un altezza variabile tra 1 e 2 metri. La seconda, focalizzata sugli urti frontali, modella l'impatto sul torace del dummy di un percussore cilindrico di massa di 12 kg e diametro e velocità variabili. Per il particolare dispositivo in esame, questo secondo test rappresenta una condizione tipicamente di fuori progetto in quanto nasce per proteggere soprattutto schiena e collo.

Al fine di condurre le prove su dispositivi reali e rappresentativi dello stato dell’arte, i modelli rappresentano il “Life Jacket”, di recentissima presentazione e prossima distribuzione da parte di Brembo Spa, ed un precedente prototipo non commercializzato dello stesso dispositivo. In questo modo, oltre a mettere a punto la procedura di test, è stato possibile anche verificare l'efficacia delle migliorie introdotte nella geometria della camera. Per stabilire un termine di riferimento, le stesse simulazioni sono state condotte anche su un dummy privo di dispositivi di protezione. I test eseguiti hanno dimostrato un ottimo comportamento degli airbag per gli impatti posteriori, con riduzioni notevoli delle sollecitazioni alla testa, al collo e delle accelerazioni registrate sul torace e sul bacino. I risultati della prova di urto frontale hanno mostrato che il modello commercializzato, a differenza del precedente prototipo, riesce a ridurre le sollecitazioni sul collo ed il torace del dummy.

I modelli e l'esperienza maturata nelle prime due fasi di questo lavoro hanno costituito la base per la fase di progetto, ottimizzazione e valutazione dell'effetto prodotto dalla presenza di fori calibrati sulla superficie dell'airbag. Tramite simulazioni numeriche è stato possibile ottimizzare i valori della pressione di apertura, le dimensioni e la posizione dei fori al fine di migliorare la capacità del dispositivo di smorzare gli urti. La configurazione ottenuta ha migliorato i risultati per l'impatto posteriore, diminuendo la probabilità di riportare danni gravi alla testa specialmente per le cadute da altezza maggiore, e riducendo notevolmente il momento flettente sul collo. Per l’impatto frontale, invece, le sollecitazioni sono rimaste pressoché invariate.

Il principale beneficio apportato dai dispositivi airbag integrati nell’abbigliamento dei motociclisti è un considerevole aumento della sicurezza del cittadino che investe nell’acquisto del dispositivo, ad un costo ridotto. 

Inoltre, i giubbotti sono ricaricabili a basso prezzo dopo l’utilizzo, inviandoli in assistenza e ricevendone così la conformità ad un nuovo utilizzo. I capi d’abbigliamento in grado di fornire protezione non solo giubbotti: sono disponibili gilet o articoli che consentono un utilizzo anche nelle stagioni più calde. L’abbigliamento è “alla moda”, per una vestibilità quotidiana in ogni situazione.

All’interno della tesi, è riportata l’attività di simulazione eseguita per la validazione della categoria dei dispositivi, e in particolare per un suo miglioramento attraverso l’inserimento di fori calibrati all’interno.