Velomobile V

Em dia de chuva de fim de semana arranjei mais um bocadinho para dedicar ao bicharoco. Desta vez foi a fixação da lateral esquerda (só a direita é que estava já aramada à placa do fundo) e também a embaladeira (o arco) da roda direita. Nas primeiras fotos, algumas perspectivas das duas laterais já montadas:

Nestas próximas imagens podem ver-se ambos os aros já montados - apenas um está  fixo, aramado na posição final, mas montei os dois para dar uma idéia mais definitiva desta parte do processo:

Podem ver-se aqui algum do detalhe da implementação desta parte específica: optei por aparafusar e colar duas ripas de secção quadrada (12X12) de lado a lado da fuselagem, para proporcionar uma maior base de apoio aos arcos das rodas. A embaladeira foi fixada directamente em ambas as ripas (aparafusada e colada), depois de aramada à lateral da fuselagem. Tomando algum cuidado com a ordem do processo, consigo ir eliminando folgas e, de alguma forma, manter a simetria do corpo dentro das tolerâncias.

A primeira constatação, após este passo, e sendo que tudo está literalmente preso por arames, é o extraordinário aumento da rigidez do conjunto pela simples adição de duas travessas e do arco da roda. Falta ainda a placa do fecho interior da roda, que, de acordo com os ensaios que fiz, aumentará ainda mais significativamente a rigidez do conjunto. Deixa-me com perspectivas bastante animadoras para os próximos passos e para um resultado final globalmente promissor.

Vista de frente do corpo. Falta ainda a parte do nariz, cuja forma final está dependente do espaço a ocupar pelos pedais. Esta será algo vagamente semelhante à deste velomobile (apesar de me ter esquecido de mencionar este blog no início, foi aqui que vim buscar algumas idéias que me ajudaram a simplificar a construcção.

Uma nota importante: os arcos das rodas são constituídos por duas placas de madeira perfeitamente rectangulares. Isto significa que, pese embora a flexibilidade da madeira, esta zona da lateral acabará por ficar mais ou menos plana. As superfícies planas, não curvas, não nos interessam por duas razões: não constituem vantagem mecânica e em termos aerodinâmicos devem ser evitadas, porque perturbam o fluxo laminar nos seus extremos. Neste caso não constituem qualquer preocupação, dado que correspondem à zona da abertura das rodas dianteiras, que de per si já é uma zona complicada quer em termos mecânicos quer em termos aerodinâmicos. 

Velomobile IV

Eis o resultado, após algumas horas de trabalho desta primeira fase. O painel lateral direito já está colocado no lugar com arames - se alguma vez decidirem seguir este método, recomendo vivamente que façam toda a furação antes de começar a unir os painéis, com uma broca de 1 mm (1,5mm máximo). O painel lateral curva ligeiramente para passar acima da abertura da roda, por uma simples razão: confere um pouco mais de rigidez mecânica ao conjunto. É aqui que a roda dianteira vai apoiar a carga vertical, pelo que será seguramente uma das zonas mais massacradas de toda a estrutura. Por isso tem que ficar robusta.

Visão global do conjunto.

Nesta foto são visíveis os arames que unem os dois painéis, lateral e a base. A embaladeira da roda apenas está ensaiada.

Aqui, o ensaio com a peça que ensaiei no post anterior.Não se adapta.

Dado que esta solução não funcionou, vou avançar para a que tinha concebido originalmente: uma placa de contraplacado de 3mm dobrada em "U" a correr no sentido do comprimento, a suportar a maioria do carga estrutural e estratégicamente reforçada nos pontos de maior esforço. O espaço entre o casco interno e o casco externo ficará preenchido com espuma de poliuretano, mas antes disso todas as uniões entre as placas têm que estar correctamente feitas (com fibra de vidro e resina epóxi) e a tubagem para a cablagem toda instalada - é por este espaço que irão passar os cabos do desviador e das luzes traseiras.

Ainda não sei exactamente de que forma irei fazer isto tudo, mas será seguramente um passo de cada vez.

Velomobile III - Construção - Eixo dianteiro

Neste post abordo a construção (falhada) de uma das possíveis soluções para uma das zonas mais críticas da estrutura de um velomobile: a estrutura de suporte ao eixo dianteiro. Num velomobile correctamente dimensionado, cada uma das rodas deverá suportar cerca de 1/73 da carga, o que implica que o eixo dianteiro deverá suportar 66% do peso estático. A carga dinâmica será sempre bastante superior a este valor, tanto em travagem como em curva, situações em que no limite dos limites poderemos ter mais de 90% da carga sobre uma das rodas dianteiras, com valores absolutos de várias dezenas de quilogramas aplicados a uma única roda.

Numa estrutura monocoque, o objectivo é sempre distribuir os pontos de tensão pela maior área possível. Faz-se isto distribuindo os apoios de cada roda por 4 zonas de apoio diferentes, localizados em diferentes pontos da estrutura, de forma a conseguir um conjunto robusto, leve e tão rígido quanto possível. Neste caso ensaiei uma espécie de berço que deveria supostamente ficar entre as rodas dianteiras e devidamente reforçado pela placa curva entre ambos os lados; depois de devidamente reforçado com três camadas de contraplacado e de fibra de vidro, deveria ser capaz de suportar os esforços mais exigentes a que pudesse vir a ser submetido. Na realidade acabei por sobredimensionar a placa central, e de acordo com observações posteriores concluí que iria acabar por interferir com o espaço necessário aos pés para completar a rotação completa da pedalada. A resolução deste problema implicava proceder a uma série de cortes que acabariam por fragilizar toda a estrutura, inutilizando-a, razão pela qual acabei por abandonar esta solução. Fica a experiência e as fotos.

Velomobile II - ensaio

De acordo com as conclusões a que tinha já chegado, fiz algumas alterações substanciais ao projecto original. Assim, reduzi o comprimento total - no final deverá ficar em cerca de 2,50 m, mantive a largura interior entre as rodas dianteiras nos 40 cms e na dianteira deixei algum espaço ao improviso - irei necessitar dele mais tarde.

Esta é a placa do fundo, nesta imagem a formar uma curva simples para o corte da lateral. Ao contrário do Quest, o fundo terá uma curvatura perceptível - optei por ter todas as superfícies com uma curva simples, dado que no final as uniões daí resultantes formam uma espécie de longarinas que aumentam significativamente a rigidez do conjunto.

Nesta imagem, e nas seguintes, um ensaio da estrutura presa com fita-gomada já a incluir uma placa a simular as embaladeiras das rodas dianteiras. A utilização da fita-cola acabou por me correr mal, dado que o conjunto desmoronou a meio da noite, mas deu para ficar com uma idéia bastante precisa do resultado final e das dificuldades com que ainda me vou debater. Tudo tem que ser ajustado e compensado por muito bem que a madeira seja cortada, por simétricas que sejam as peças, parece sempre que tudo tem a medida errada.

A localização do assento é crucial para a determinação correcta do centro de massa; como sempre irei fazer um modelo adaptado a mim e com um mínimo de possibilidades de adaptação. A localização e altura dos pedais são factores determinantes na altura total da carenagem, sendo que a linha de visão tem que estar acima desse nível, mantendo a inclinação do assento numa posição tal que permita pedalar confortavelmente durante longos períodos de tempo.

Optei por duas laterais quasi verticais em vez da forma arredondada e mais complexa do modelo do Friend Wood por três razões: a simplicidade, a leveza e a vantagem aerodinâmica de funcionar como vela com ventos laterais. Desvantagens: uma estética mais rudimentar, ligeiramente menos robusta e maior sensibilidade a rajadas laterais.

Nesta foto a traseira aparece, por deformação da imagem, anormalmente larga. Apesar de ser mais larga do que na grande maioria dos velomobiles, tal deve-se a uma questão prática: aumentar ligeiramente as dimensões em todas as zonas estruturalmente significantes, e a cauda é uma delas - não podendo terminar em gume, alarga-se. Ao contrário do que seria de esperar, o corte abrupto da cauda não é forçosamente mau em termos aerodinâmicos, pelo contrário, de acordo com as pesquisas de Wunibald Kamm, com a vantagem de diminuir a sensibilidade a rajadas de vento laterais

Velomobile I

De volta a um projecto antigo, e depois de amadurecer umas quantas idéias, decidi-me a fazer algumas experiências.

Fui buscar a base que já tinha feito há algum tempo seguindo as medidas do Quest (http://en.velomobiel.nl/quest/) para análise. Na altura a idéia que tinha era fazer uma réplica tão fiel quanto possível deste velomobile, de preferência em contraplacado e fibra de vidro numa estrutura monocoque - não sendo possível, pois lá teria que ser um chassis carenado, mas o objectivo inicial era seguir pela primeira via.

A escolha deste modelo em concreto baseou-se à data exclusivamente na perspectiva da simplicidade e da performance. Com efeito, este velomobile continua a ser uma das principais referências dentro do género, com algumas particularidades que o transformam num caso verdadeiramente singular. É o que se aproxima mais da forma aerodinâmica ideal, com um rácio aproximado de 1 para quatro (largura vs. comprimento) e com todas as três rodas incluídas dentro da carenagem (fechadas). Teóricamente não poderia haver melhor. Contudo, a prática é um pouco diferente: com 2,85 m de comprimento, toda a logística se torna um tudo-nada complicada; associado a isto, as rodas fechadas tornam o raio de viragem bastante "abrangente" - cerca de 11 metros - e, em acréscimo, tornam bastante real a possibilidade de capotar em curva, dada a reduzida largura entre vias. Tentar manter tudo isto fechado dentro de um corpo mais ou menos compacto tem como consequência tornar o habitáculo quase inabitável. Não é o que se pretende.

Ou seja, há que adaptar a idéia original. 

Analisando os elementos todos a frio, e deixando a discussão de outros paradigmas para outra ocasião mais conveniente, a escolha da implementação standard (duas rodas direccionais à frente, uma roda tractora atrás) tem algumas vantagens: simplifica a construção de toda a transmissão, que é feita com elementos standard que se encontram em qualquer loja de bicicletas e permite, com algum esforço e imaginação, montar o eixo dianteiro também com componentes "standard" - aqui entre aspas porque encontrar duas rodas 20" com travão de disco foi o cabo dos trabalhos, mas graças à equipa da Cenas a Pedal consegui duas da KMX com eixo de 13mm. Agora falta "apenas" montar tudo o resto. A seu tempo...

A minha principal inspiração para a escolha do modelo veio daqui. São fotografias de uma réplica do Quest feita em contraplacado, não sei exactamente segundo que processo mas imagino que seja o "stitch & glue", utilizado maioritáriamente para a construção caseira de kayaks, mas que neste caso se adequa perfeitamente. Uma outra fonte de inspiração muitíssimo interessante, embora seguindo uma abordagem radicalmente diferente foi o blog Plywood Velomobile, em que é utilizado um método de dobragem do contraplacado com um reforço em tubo de alumínio.

O Quest original pesa cerca de 32 Kg; o velomobile do Titus Van den Brink na ordem dos 23, aparentemente com um resultado bastante mais flexível e um nada menos robusto, segundo percebi, e a réplica do Quest do friend Wood deverá ser ligeiramente mais pesada do que o original. O peso é, de todos os factores, um dos menos importantes a ter em conta, ainda assim relevante na altura de enfrentar algumas subidas mais íngremes. Lastro é sempre lastro, e tudo o que não é necessário é lastro. 

Concluí muito rápidamente, relativamente ao modelo original (o Quest) que:

-2,85 m de comprimento é demasiado, e muito pouco prático; sendo que o limite mínimo do pé direito é de cerca de 2,60 m, a possibilidade de armazenamento vertical é sempre uma mais-valia; além disso, é necessário considerar a possibilidade do transporte do velomobile no tejadilho do carro, circusntância em que o comprimento do Quest se torna verdadeiramente um desafio;

-Largura: o objectivo é ter uma largura total inferior a 80 cms (largura standard da porta de entrada da grande maioria das casas), e também porque quanto menor for a "fachada" menor será a resistência atmosférica;

-Raio de viragem: os 11 m do Quest são óviamente o limite do prático; para conseguir baixar este valor para algo mais prático (cerca de 8 m) as rodas dianteiras não podem ficar dentro da carenagem. Há uma perda significativa de eficiência aerodinâmica, mas os ganhos de manobrabilidade mais do que compensam;

-Método de construção: o ideal seria fazer um molde, e a partir deste todo o corpo em fibra de vidro/carbono/kevlar. Este processo, além de demorado e com demasiados desperdícios para uma peça única, será seguramente demasiado caro. O velomobile do Friend Wood é, em termos de forma, demasiado complexo para conseguir um resultado que possa considerar aceitável, pelo que me terei que ficar por algo intermédio. O material será seguramente o contraplacado, o método "stitch & glue" (que já utilizei anteriormente) e o resultado será algo um nada diferente daquilo que imaginei originalmente;

-Transmissão: estou a ponderar sériamente utilizar a mesma medida nas três rodas (20"), com as vantagens e desvantagens que enuncio na segunda imagem.

Vista frontal: o posicionamento aproximado da pedaleira, do eixo dianteiro e do assento. A base tem as medidas aproximadas do Quest. As rodas dianteiras têm que ficar à face da carenagem.

Eixo traseiro: o Quest serve-se de uma roda 26". Estava a fazer o ensaio com uma roda 20" para ver qual o resultado. A utilização da roda 26" tem a vantagem de, com uma pedaleira 53/43/30, conseguir uma gama de velocidades muito interessante - algo entre uma btt e uma estrada; a roda 20", exigindo um sistema intermédio, permitirá uma gama ainda mais extensa, às custas de um aumento de peso e de complexidade da transmissão. Tem contudo a vantagem de ter todos os pneus e câmaras de ar à mesma medida, e a roda 20" apresenta uma muito maior robustez a esforços laterais do que a roda 26".

Do outro lado do mundo...

Ao minuto 3... Quero dizer, vale a pena ver tudo, mas...

Velomobile, prelúdio:

De início, e ainda em fase de ensaio, ficam aqui as primeiras fotos daquilo que supostamente viria a ser um velomobile 100% funcional. Fortemente influenciado no Quest (nomeadamente ao nível do dimensionamento, que é razoávelmente semelhante) e no WoodVM (que "apresentei" aqui e aqui, neste mesmo blog), tinha quase tudo para funcionar bem.

O processo foi uma sucessão de eliminação de opções, algumas das quais avançadas em posts anteriores. Pelo caminho tive que descartar uma série de hipóteses, incluindo uma que me era muito agradável, que era ter um  "leaning velomobile", acima de tudo por não me ter parecido uma solução prática, por excesso de complexidade e de peso. O resultado seria algo mais ou menos de acordo com as fotos dos ensaios que fiz - a base em contraplacado corresponde às medidas do quest, sem a parte frontal:

Optei por uma estrutura de chassis e cabine por oposição ao monocoque, acima de tudo por considerações práticas. Numa fase já mais avançada, terminei o que viria a ser o eixo dianteiro, uma peça fundamental em todo o conjunto e da qual dependeriam a geometria da direcção, a distribuição de carga do conjunto e consequentemente o comportamento dinâmico do veículo. Optei por dois ângulos de 20º, quer para a inclinação dos eixos de cada uma das rodas quer para o caster, o que me permitiria um ângulo "camber" de 5º negativos e uma folga de 5º para o caster, no limite. A distância interna é de 40,5 cm, que permitiria optar por ter a cabine por dentro ou por fora da estrutura do chassis.

Foi nesta fase que me apercebi de que o projecto não estava a caminhar  no bom sentido. Com efeito, para deixar a folga interna necessária à viragem da roda necessitaria de acrescentar uns bons centímetros à largura total da carenagem - o Quest é completamente fechado em redor das rodas. Ora, esse aumento necessário da largura (que no original provavelmente não ocorre (também) pelo facto de utilizar uma suspensão McPherson iria inviabilizar o projecto, dado que como alternativa teria que deixar as rodas dianteiras expostas, teria que alterar o dimensionamento da geometria e o resultado não estava de todo a agradar-me - ia terminar com uma largura de vias de cerca de um metro e uma largura total de 130 cms. Um submarino, portanto. Fora de questão.

Voltando atrás, às alternativas, fui buscar o corpo da LWB (que entretanto tenho utilizado para alguns experimentos, nomeadamente este que correu mal, mas que me deixou algumas idéias interessantes...

demasiado largo...

demasiado complexo e mal dimensionado...

e demasiado condenado ao fracasso mesmo na fase de ensaio, tal como comprovam as fotos. O corpo de uma leaning trike não é pêra doce de planear, e seguramente é coisa que não sai bem à primeira.

O princípio básico era interessante, a concretização foi muito má, até porque me decidi a um corte razoávelmente complexo, e o alinhamento correu mal. Mas o princípio era interessante, pelo que voltei à carga. E eis as fotos do actual ensaio que estou a fazer:

O mesmo eixo das fotos anteriores, aqui encurtado para uma largura mais aceitável, cerca de 63 cms de largura de vias, bastante mais simpática do que os números anteriores.

Uma perspectiva da roda traseira e do assento. Segundo as pesagens que fiz, e ainda com a estrutura em tosco, fico com 23+23 kg (frente) e 65 kg (traseira), o que será seguramente bastante bom em termos de tracção.

E pronto, para já é isto. Aparentemente vou seguir mesmo pelo "caminho das pedras", que passei este tempo todo a evitar: vou usar o chassis mais pesado (mas também o mais robusto e com suspensão), com o assento a uns bons 50 cms do solo (e também com a maior altura do chassis ao solo), com a distribuição de carga mais favorável e... o resto logo se vê.  Para já o sistema de direcção será por alavanca e cabo, mas ainda não faço a menor idéia de que modo irei controlar a inclinação do corpo, dadas as forças envolvidas e a ausência de realimentação. Mas estou a estudar o assunto...

Leaning, Tilting... Pendulos.

Já indiquei em posts anteriores alguns links para sites com informação sobre leaning trikes: http://jetrike.com/, para sistemas delta (neste caso com tracção e direcção dianteira); em http://www.fleettrikes.com/tilt%20steer%20tadpole.htm um exemplo de uma tadpole com um sistema de direcção que, pese embora a simplicidade e robustez do design, consegue bons desempenhos em situações não muito exigentes; no youtube um outro exemplo de implementação de um sistema simples que consegue responder parcialmente aos problemas levantados pelo modelo anterior. And so on, basta procurar, há diversas possibilidades que dão seguramente resposta a diferentes problemas. Para quem estiver empenhadamente interessado no assunto, pode encontrar aqui um apanhado de umas quantas patentes que englobarão seguramente os principais sistemas utilizados em diferentes configurações. Há de tudo para todos os gostos, e as combinações possíveis são quase infinitas. Durante o processo de maturação desta idéia estudei umas quantas possibilidades, nomeadamente a utilização de um sistema de direcção traseira (outro link aqui), a utilização de duas rodas dianteiras com trail negativo, etc etc etc. Acabei por voltar sempre às idéias mais simples e "tradicionais", que por aguma razão são tradicionais: porque funcionam. Soluções exóticas têm tendencialmente aplicações práticas muito restritas, e poderão ser (ou sair) bastante caras.


A grande maioria dos sistemas descritos na página das patentes do site jettrike.com tem um contra óbvio: um acréscimo brutal na complexidade - nem sempre acompanhado na mesma medida pela funcionalidade. Por outro lado, há sistemas menos complexos mas que acabam sempre por ter um ou outro ponto negativo não negligenciável: ou o raio de curva depende da inclinação do veículo (no caso do Zephyr, uma solução bastante simples e interessante), ou todo o sistema acaba por ser demasiado vulnerável às forças de travagem (como neste caso) ou acabam por ter uma largura de vias tal que não justifica o acréscimo da complexidade mecânica, ou são sistemas sem "realimentação". Em resumo, cada solução tem pontos fracos e pontos fortes, mais uma vez é uma questão de cedências ao que é efectivamente necessário. No caso do Zephyr o problema que se levanta é bastante óbvio: o raio da curva é directamente dependente da inclinação da trike, o que implica que, para uma determinada curva com um determinado raio apenas se consegue a inclinação óptima da trike a uma velocidade específica. O caso seguinte (um sistema patenteado por um senhor chamado Alan Maurer) consegue ultrapassar esta limitação recorrendo a uma implementação mecânica um pouco mais complexa, mas tem um contra bastante severo: a força de travagem aplicada às rodas dianteiras passa sempre para os controlos da direcção, o que podendo não ser mau em 99% dos casos, sê-lo-á seguramente nas situações limite.


Uma nota pessoal: Se o objectivo absoluto for a simplicidade e o baixo peso, a opção por um veículo deste tipo não é a mais acertada. A grande vantagem destes sistemas passa por conseguir um veículo com uma largura relativamente reduzida, uma altura razoável e com um comportamento dinâmico bastante similar ao de uma bicicleta. 


Para finalizar, deixo aqui mais alguns links com muita informação útil:
http://en.wikipedia.org/wiki/Bicycle_and_motorcycle_dynamics
http://en.wikipedia.org/wiki/Velomobile
http://en.wikipedia.org/wiki/Bicycle
http://en.wikipedia.org/wiki/Tilting_three_wheeler
http://en.wikipedia.org/wiki/Three-wheeled_car
http://en.wikipedia.org/wiki/Countersteering

Wood II

Wood I

Velomobile III

Tal como referi anteriormente, os velomobiles de produção comercial são maioritáriamente feitos numa estrutura monocoque, em materiais que vão desde matérias plásticas diversas até estruturas em kevlar e fibra de carbono, passando pelo alumínio. No que toca a protótipos home-made, a variedade é bastante maior: há modelos em coroplast, contraplacado, fibras de vidro e/ou carbono e/ou kevlar e diversos tipos de plásticos - básicamente tudo o que puder ser utlizado com sucesso como revestimento, sê-lo-á. No que concerne aos modelos chassis + cabine (que regra geral utilizam uma trike já existente como chassis ao qual se adapta uma estrutura de cabine), o refinamento vai à utilização de estruturas de tecido ou folhas plásticas sobre uma armação de varetas de madeira, carbono ou pvc - um pouco como fiz aqui. A escolha é feita em função dos critérios de cada um - e dos recursos financeiros, claro.
Exactamente como acontece com as reclinadas em geral, no mundo dos velomobiles existe  uma comunidade de construtores caseiros que é muito significativa, em termos de números e no somatório das investigações e experiencias feitas a título individual. Creio que uma das razões para a existência destas comunidades se prende com o custo elevado que estes veículos têm no mercado, resultado entre outras coisas da produção em números reduzidíssimos - algumas marcas fabricam apenas uma ou duas unidades por mês, para dar uma idéia de um nicho onde existe cerca de uma dúzia de fabricantes. Digamos que ainda não há mercado que justifique o investimento em infraestruturas de produção em massa, ainda que as que existem não consigam dar resposta às solicitações. É aquele limiar em que ainda não é pinhal, mas já não é praia. E ainda bem que existe esta comunidade de construtores caseiros, dado que uma parte não dispicienda dos custos com a investigação e dos testes de novas soluções tem passado por esta comunidade, tal como acontece no mundo das reclinadas em geral.
Voltando atrás: a escolha (para o que aqui interessa) é entre uma estrutura monocoque ou chassis + cabine. E como sempre, depende de qualquer outro factor, ao qual será necessário fazer algum tipo de concessão. Em termos globais a estrutura monocoque pode ser mais leve, mas depende. As suspensões e eixos standard nos velomobiles comerciais recorrem a um conjunto McPherson, que tem o grande mérito de permitir distribuir o esforço por diferentes pontos da estrutura. O contra desta solução é que obriga ao reforço da mesma em sítios em que não seria de todo necessário esse reforço, a não ser por causa da suspensão utilizada. É melhor? Depende - se for um projecto fechado sim, senão não, dado que qualquer alteração a meio poderá implicar o reforço de novas zonas da estrutura, ficando os anteriores a contribuir para o lastro. São estes pequenos "dependes" que fazem ou não um bom produto final, conforme cumpram ou não os requisitos iniciais. E em função deste exemplo que acabei de dar, parece-me que, na óptica da necessidade de uma possível alteração de fundo a meio do projecto a versão chassis + cabine é a mais vantajosa, porque permite concentrar as diferentes funções em estruturas específicas e ainda assim ser mais versátil com um custo mais reduzido. Independentemente de já não ser requisito a capacidade de transportar duas pessoas, não é demais não abrir o flanco no capítulo da resistência mecânica - o que conseguirei mais facilmente com um chassis. E com a vantagem de facilitar a construção de toda a estrutura, caso opte mesmo por um leaning velomobile. Ou seja - e até ver é uma decisão "fechada", postas as vantagens: o chassis será feito em tubo de aço de secção quadrada e a "cobertura em contraplacado de 3mm revestido a fibra de vidro, tal e qual como o método "stich and glue" usado na construcção de kayaks (e outras pequenas embarcações). Apesar do peso acrescido (que se deverá manter dentro de valores aceitáveis, espero) todos os demais pontos me parecem facilitados com esta abordagem.

Velomobile II

Não o disse no post anterior, digo-o neste, quero ter um velomobile. Também posso dizer que não tenho os 5000€ que uma coisinha daquelas custa (mínimo). Mas creio que posso tentar construir um por uma fracção desse valor, não contando com o tempo dispendido. E, já que vou ser eu a fazê-lo, posso bem começar pelo "caderno de encargos", com uns quantos requisitos aparentemente incompatíveis entre si:


a) Tem que ter mais tracção do que a normal num tadpole - quero continuar a ir para os estradões de terra batida sem andar a escorregar;
b) Tem que levar duas pessoas em configuração de "tandem" (nota: vou acabar por desistir deste ponto por razões de ordem prática, mas para já fica, dado o interesse que tem em termos analíticos);
c) Tem que ser um pouco mais alto do que a altura normal de um velomobile, para ser "visível" - não me venham com a história da bandeira, vê-se primeiro o veículo do que a bandeira, só é bom para carrinhos se supermercado;
d) Tem que ser tão estreito quanto possível.
(Como seria de esperar deverá ser tão leve quanto possível, tão robusto quanto possível, tão barato quanto possível, tão rápido quanto possível e tão funcional quanto possível. Tudo quanto possível de modo a que depois de somadas as concessões, ainda assim valha a pena construir a máquina com a certeza de que será utilizada eficazmente para o que foi concebida).


A primeira solução que me ocorreu foi efectivamente a utilização de uma plataforma com quatro rodas - o cumprimento do ponto a) exige-me duas atrás para tracção e o do ponto b) exige-me duas à frente para a travagem. Mas mesmo com a imposição dos dois lugares, pareceu-me excessivo acrescentar mais uma roda, dada a complexidade e o peso acrescidos, até porque o objectivo não é ter dois lugares lado a lado, mas em tandem - um à frente do outro, para não penalizar a eficiencia aerodinâmica. Com a agravante de que ou acabava com um veículo demasiado baixo ou tinha que ter uma largura no mínimo idêntica à que conseguiria com uma configuração em delta ou em tadpole. E se por um lado a plataforma delta me parece (numa apreciação inicial) pouco prática, a tadpole também não dá resposta nem ao ponto a) se não levar as duas pessoas - nem ao c). Com efeito - e creio que se percebe nas imagens - o condutor vai sentado práticamente sobre o eixo dianteiro, o que deixa muito pouca tracção à roda traseira se ele for o único passageiro; por outro lado, numa plataforma destas não se pode subir a altura dos ocupantes (e do centro de massa) sem aumentar a largura total do veículo. Ora, o objectivo não é construir uma alfaia agrícola que faça parar o trânsito por onde passa... Relativamente ao formato delta, o problema da tracção mantém-se (para o cenário em que só tem um condutor sem passageiro) e agrava-se claramente a distribuição de massa em curva.

Imagens retiradas do site http://www.atomiczombie.com/ (Viking Tandem Trike) - uma excelente fonte de informação para quem pretende construir algo - bicicletas, trikes, quads...

No site http://jetrike.com poderão encontrar muita informação respeitante à construcção de trikes, principalmente no que concerne à análise técnica. Foi de lá que retirei as imagens seguintes (http://jetrike.com/tadpole-or-delta.html) que são bem demonstrativas dos problemas com que me deparei nesta análise inicial:

Na figura de cima temos esquematizada uma delta (duas rodas atrás, o sentido do movimento é da esquerda para a direita e a curva no sentido da seta). O ponto azul indica o centro de massa ideal, que deverá estar sempre atrás da intersecção das bissectrizes do triângulo formado pelos centros das rodas. Ora, se considerarmos um veículo apenas para um ocupante, é relativamente fácil dimensionar a estrutura para corresponder de perto a esta imposição; para aquilo que pretendo tenho sempre forçosamente o condutor sentado à frente deste ponto, o que do ponto de vista do centro de massa coloca toda a estrutura na situação mais desfavorável possível quando só tem este ocupante - este factor, aliado à menor capacidade de travagem (comparativa) levam-me a ter sérias reservas quanto à utilização desta plataforma. Neste cenário, o comportamento em curva será sempre bastante mau, para não dizer deplorável.

Na figura de cima temos esquematizada uma tadpole (duas rodas dianteiras, o sentido do movimento é da esquerda para a direita e a curva no sentido da seta). O ponto azul indica o centro de massa ideal, que deverá estar sempre à frente da intersecção das bissectrizes do triângulo formado pelos centros das rodas. Nesta estrutura temos dois problemas, talvez menos críticos do que os que se colocam com a plataforma anterior. Para manter o centro de massa sempre na "zona de conforto" será necessário deslocar o condutor bastante para a frente, o que implica uma séria perda de tracção quando não levar o segundo ocupante. Por outro lado, a presença deste fará deslocar forçosamente o centro de massa para trás, o que acarreta uma menor velocidade máxima admissível em curva.

Não encontrei nenhum esquema similar para um veículo com quatro rodas, mas terá seguramente o centro de massa coincidente com o centro do paralelogramo formado pelos centros das quatro rodas, com uma variante interessante: o centro de massa de cada um dos ocupantes deverá estar tão próximo quanto possível do eixo correspondente, para optimizar o comportamento em curva - o que remete para um comportamento bastante idêntico ao de uma tadpole para o cenário de um só ocupante, e com a agravante do acréscimo do peso e da complexidade mecânica. No caso de um quad (tal como numa delta) a tracção deverá ser às duas rodas traseiras; a direcção às duas dianteiras (tal como numa tadpole), e terá forçosamente que ter um qualquer tipo de suspensão às quatro rodas - o que apesar de ser recomendável, não é condição sine qua non para as outras plataformas (um quad deverá ter sempre as quatro rodas apoiadas no chão, o que só se garante recorrendo a um qualquer tipo de suspensão).  

Uma solução interessante que poderia eventualmente resolver alguns dos problemas que encontrei passaria por ter um sistema de tracção dianteira e direcção à roda traseira (numa configuração tadpole). Podem encontrar aqui (entre muitas outras fontes disponíveis) alguma informação sobre tentativas diversas feitas ao longo do tempo no sentido de implementar sistemas de direcção traseira. Apesar da muita investigação feita acerca deste tema, ainda não se encontraram soluções cabais para alguns dos problemas que esta solução levanta, e que a tornam impraticável na grande maioria das situações. Um veículo com direcção traseira não se desvia de um obstáculo próximo; a realimentação é positiva, i.e., depois de iniciada a tendência é no sentido de acentuar a curva e não no sentido de a corrigir para um movimento em linha recta. O resultado acaba por ser um comportamento bastante instável em curva, principalmente em velocidades mais elevadas.

Outra solução possível passa por uma abordagem mais radical, que ainda assim tem um ónus não dispiciendo ao nível da complexidade mecânica: uma leaning trike (ou tilting trike, dependendo da fonte), que consiste grosso modo numa plataforma que, tendo três rodas, se comporta em curva de modo similar a uma bicicleta. Nota: O link que já indiquei anteriormente (http://jetrike.com) tem muita informação (e muito completa) acerca de algumas das principais variações a este tema, e há um grupo no Yahoo Groups (creio que se chama mesmo Tilting Trikes) que constituirá eventualmente o maior repositório de informação disponível online acerca do assunto.
Dados os objectivos definidos anteriormente, esta solução poderá ser a mais viável, ainda assim dependente do acréscimo de peso e da complexidade que implicar. Tendo apenas como contras o aumento de peso e da complexidade, resolve contudo a grande maioria dos problemas que se colocam a qualquer uma das soluções anteriormente analisadas - a localização do centro de massa é menos crítica e poderá ser ajustada em função das necessidades de tracção, a distância entre vias não fica tão dependente da altura do centro de massa ao chão e o comportamento global deverá ser idêntico ao de um veículo de duas rodas com duas vantagens comparativas: uma menor sensibilidade aos ventos laterais e uma maior capacidade de travagem, ambas resultado da existência de uma terceira roda. A questão é, é possível? E em que moldes? Parece-me que sim, é possível, com uma limitação severa relativamente às definições iniciais: um veículo com um só passageiro. Seja qual for a abordagem, um veículo de propulsão humana deverá ter tendencialmente uma característica  de base: ser (bastante) menos pesado do que o menor numero de passageiros possível - típicamente um. Creio que não consigo um peso aceitável de ser puxado por uma só pessoa num veículo preparado para duas pessoas, e não me parece que consiga solucionar o problema da distribuição de massa em função da tracção e/ou da travagem.