Progetto di un veicolo urbano a trazione ibrida by Ettore Schioppa

Università degli Studi di Napoli “Federico II” Facoltà di Architettura

Progetto di un Veicolo Urbano a Trazione Ibrida Dott. Arch. Ettore Schioppa Giugno 1997 Corso di Disegno Industriale Prof. Arch. Ermanno Guida

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Progetto di un Veicolo Urbano a Trazione Ibrida. Università degli Studi di Napoli “Federico II” Facoltà di Architettura Laureando: Ettore Schioppa Relatore: Prof. Arch. Ermanno Guida Correlatore: Arch. Paolo Lattuada

Prof. Richard Sapper, designer, progettista della bicicletta pieghevole “Zoom”. Arch. Giuseppe Genazzini, studioso, collezionista e restauratore di biciclette d’epoca. Arch. Girorgio Bellani, autore di una tesi di laurea in Architettura,:”Pellicano, la spesa a tre ruote”, una bicicletta per la spesa, relatore Prof. F.Mauri, anno accademico ‘93/’94 Politecnico di Milano. Lello Grosso, imprenditore, ditta Neatec di Cercola (NA), Associazione CICLOVERDI, associata FIAB di Napoli. Associazione CICLOBBY,associata FIAB di Milano ANCMA, Associazione Nazionale Ciclo Motociclo Accessori, Milano. GRUPPO S.p.A. Antonio Colombo, Imprenditore. divisione Cinelli: Fabrizio Pirovano, Responsabile Sviluppo Prodotti divisione Columbus : Ing. Pagni , Ing. F. Aghito, settore Ricerca e Sviluppo. PIAGGIO Veicoli Europei S.p.A. Ing. Grazzini, incaricato dei rapporti con le Università. Ing. Paolo Casalini, settore Sviluppo Prodotti Innovativi. Ing. Calastri, settore Sviluppo Tecnologico. SAIM S.p.A., rappresentante per l’Italia dei prodotti SACHS. SACHS Fahrzeug- und Motorentechnik GmbH Ing. Hartmut Huhn, direttore dello Sviluppo Prodotti.

PROGETTO DI UN VEICOLO URBANO A TRAZIONE IBRIDA

Consulenze e Contatti:

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Indice 3

Premesse

Energia

La Bicicletta Storia

Progetti innovativi La mountain Bike- Pieghevoli- Intervista a R. Sapper-

Spostarsi pedalando

Superleggere.

Veicoli a propulsione umana Storia- Antropropulsion- Recumbent- Altri veicoli.

Ciclomotori e bici Ibride

CittĂ

Cultura

l'ECF Velo-city

Attuazione Il ruolo della comunicazione integrata

Progetto

Uso Profili delle missioni- Scenari d'uso

Iter Scelte tecniche preliminari- Verifiche dimensionali- Efficacia delle scelte-

Materiale

43 47

Sistema di Propulsione

Analisi dei costi

Fonti

Prestazioni

Verifica della Struttura- Tecnologie- Materiali- Lavorazioni

Verifiche

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Un modo anarchico-creativo per umanizzare la tecnologia.

Il progetto industriale di un Veicolo nasce da una indagine di mercato. Al Designer spetta il compito di visualizzare con una immagine le indicazioni fornite da una ricerca sui bisogni del consumatore e sulle risposte che l’industria dà in termini di prodotti. Perché ci sia innovazione, nascano nuove esigenze e quindi nuovi prodotti, è necessario investire nella ricerca. Formulando ipotesi sul possibile vengono sperimentate nuove idee che potrebbero appartenere al nostro prossimo futuro, come potrebbero essere la base di partenza per qualcosa di completamente diverso da ciò che si voleva ottenere. La grande industria deve investire tempo, denaro e risorse umane nella ricerca per mantenere il proprio prestigio e vantaggio nei confronti della concorrenza. Svincolata da logiche industriali, strettamente legate al profitto economico, spetta all’Università il compito di esplorare il possibile, e non necessariamente probabile, con la ricerca finalizzata, più che alla definizione di un prodotto, alla creazione di un bagaglio di esperienze e sperimentazioni utili all’intera società. È verosimile ipotizzare per il prossimo futuro la necessità di sfruttare in modo più sensato le fonti di energia non rinnovabili ed inquinanti ed incrementare lo sfruttamento di quelle rinnovabili; di restituire una dimensione umana alle nostre città riducendo il traffico di veicoli privati, causa dell’inquinamento acustico, dell’aria e della occupazione del territorio urbano divenuto un grande parcheggio. Partendo da queste premesse è facile prevedere la diffusione di mezzi di trasporto privati che sfrutteranno l’energia muscolare o altri tipi di energia eco-compatibile per spostamenti di medio-breve raggio nelle parti di tessuto urbano che, parzialmente o totalmente, saranno interdette al traffico veicolare. Argomento della tesi è il progetto di un veicolo che dovrà avere come principale funzione quella di essere a dimensione umana nelle sue caratteristiche e prestazioni, potenziando le capacità dell’uomo di spostarsi rapidamente, trasportare, superare ostacoli orografici, basato su criteri di semplicità ed essenzialità. Un mezzo di trasporto non alternativo alla automobile ma al camminare, che non si sostituisce al nostro organismo ma lo potenzia.

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Premesse.

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Un modo anarchico-creativo per umanizzare la tecnologia. da Paul Mc Cready, assieme al loro successore Solar Challenger, hanno enormemente contribuito alla diffusione del concetto di “Ultraleggero”. Questo modo di pensare non dovrebbe essere applicato solo alle strutture aeree. Se queste cose fantastiche possono essere fatte nell’aria, dove le condizioni sono così esigenti, perché non dovremmo essere in grado di ripeterle sulla terra? Tanto per cominciare potremmo buttare via quell’oggetto puzzolente che usiamo principalmente come mezzo di trasporto in città. L’automobile da città potrebbe essere portata dalla forza motrice umana: due posti su ruote da bicicletta, con probabilmente qualche meccanismo per immagazzinare energia o con un piccolo motore. Velocità massima 40 km/h. Peso a vuoto: 50 kg. [...] Legzdins, Anderjs, “Un modo anarchico-creativo per umanizzare la tecnologia. Una tecnologia, secondo gli autori, al servizio dell’uomo e non contro l’uomo”, Domus 635, pg. 50.

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Cosa significa “Ultra-leggero”? “Ultra-leggero” è il nome di un piccolo leggero aereo personale, che può essere costruito a casa del proprietario, che può essere impacchettato e tenuto in casa, che pesa circa 70 kg, che ha un motore di 10-20 Hp e costa circa 4000 dollari in scatola di montaggio. L’aereo è fatto di tubi di alluminio da aviazione, imbullonati tra loro e agganciati con fili di acciaio a una struttura rigida. Le superfici delle ali sono coperte di tela da vela. Dal punto di vista dell’industria dell’aeronautica pesante questo è un modo molto anarchico di fare un aereo. Con l’uso di materiali nuovi, come Kevlar, Mylar e fibre di carbonio, che abbiamo acquistato dal grande evento spaziale e grazie alle nuove conoscenze sui rivestimenti metallici e ai motori piccoli ma potenti che possiamo avere oggi, siamo in condizioni molto migliori dei fratelli Wright, che dovettero partire dal nulla. Il volo umano del Gossamer Condor e l’attraversamento della Manica del Gossamer Albatross, entrambi progettati

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Prefazione. spazio al pedone, crea gravi problemi di parcheggio a chi la adopera, è un potenziale pericolo per chi è costretto a camminare sulla strada. La circolazione di veicoli a motore causa problemi di inquinamento atmosferico ed acustico, specialmente quando è rallentata. Favorire lo sviluppo solo di alcune modalità di trasporto porta al collasso il traffico di cittadini che effettuano spostamenti sulla rete viaria urbana. È errato pensare di potersi spostare, ad esempio, esclusivamente con i mezzi pubblici, o comunque con una sola modalità di trasporto, distribuire il traffico su più modalità potrebbe essere la soluzione giusta; la dimostrazione della tesi basata sullo sviluppo del progetto. Questa tesi, dunque, si ripropone di trovare una possibile soluzione ai problemi di mobilità nei centri urbani sviluppando il progetto di un nuovo tipo di veicolo che garantisca prestazioni e funzioni compatibili con necessità reali dei cittadini.

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Saranno affrontati tre argomenti principali: l’uso dell’energia umana per spostarsi.Pedalare è il modo più efficace di convertire l’energia muscolare in moto rotatorio per gli spostamenti. Muoversi a bordo di una bicicletta, ad esempio, richiede solo un quinto dell’energia necessaria per camminare e permette di coprire distanze maggiori in tempi più brevi. Dotando la bici di un motore a scoppio, nel tentativo di alleggerire il lavoro di chi la adopera, è stato inventato il ciclomotore. Un vero passo in avanti per supportare la trazione muscolare è stato fatto con l’adozione di un propulsore elettrico che entra in azione esclusivamente quando si inizia a pedalare, fornendo parte della spinta in rapporto allo sforzo compiuto dall’utente ed alla velocità del mezzo. In questo caso la trazione meccanica non si sostituisce ma collabora con la trazione muscolare; la città come ambiente in cui inserire questa modalità di trasporto. L’automobile sottrae

Spostarsi pedalando. Pedalare è il modo più efficace di trasformare l’energia muscolare in moto rotatorio. Con i pedali è applicato il semplice principio della leva, una forza agisce ad una certa distanza dal fulcro generando una coppia. Pedalando a bordo di una bici, ad esempio, le nostre gambe applicano parte del peso del nostro corpo, sollevandolo, sui pedali all’estremità delle leve, le pedivelle, che ruotano sull’asse del movimento centrale. Il moto rotatorio generato nella peda-

lata viene trasferito tramite ingranaggi, le corone poste sui pedali, i rocchetti sul mozzo ed una catena chiusa, alla ruota posteriore. Una sola delle nostre gambe è in grado di sollevare agevolmente il peso del nostro corpo, si pensi al lavoro che compie quando si sale una scala, in effetti può arrivare a fornire una spinta che facilmente supera i 100 Kg., ma quella necessaria per spostarsi a bordo di una bicicletta è decisamente minore e proporzionata al peso della persona. L’energia muscolare è a buon mercato, assolutamente ecologica e l’attività fisica, in giusta misura, è consigliata a tutti. Questa modalità di trasformare l’energia, paragonata ad altre, è sicuramente la più efficiente ed ancora sono inesplorate le sue potenzialità con l’applicazione di nuove tecnologie e la sua adozione in nuovi ruoli.

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Energia.

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La bicicletta. É il veicolo a pedali per eccellenza e che più di tutti ha contribuito allo sviluppo delle tecnologie per lo sfruttamento dell’energia muscolare per spostarsi. Dopo anni la sua forma, per la sua funzionalità e semplicità, è rimasta invariata.

Storia.

7 di una Draisina con due pedali fissati al mozzo della ruota anteriore, ma il 24 aprile del 1868, all’esposizione internazionale di Parigi, fu presentata ufficialmente la bicicletta a pedali del francese Ernest Michaux che presto ne iniziò la produzione industriale. A causa della guerra il centro produttivo delle biciclette si spostò in Inghilterra. A seguito di numerose invenzioni come la ruota di gomma piena, con i raggi di acciaio ed il mozzo a cuscinetti a sfera, fu possibile realizzare ruote più grandi che, essendo i pedali collegati direttamente alla ruota, permettevano velocità più elevate, pur’essendo più pericolose capovolgendosi facilmente. I prezzi diminuirono notevolmente, ed i grossi Bicicli si diffusero rapidamente. Nel 1880 l’Inglese John Kemp Starely realizzò la Rover Safety. È il primo esempio di bici moderna, grazie ad una catena di trasmissione ed ingranaggi era

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Carl Friedrich Christian Ludwig Freiherr Drais von Sauerbronn, nobile tedesco di Mannheim, nel 1813 costruì un carro per l’autoguida che sviluppò ulteriormente nel 1817, la “Drasina”, una struttura in legno, due ruote, di cui una montata su un carrello sterzante, rinforzi per le scarpe ed una sella. Si procedeva spingendosi con i piedi, sfruttando la forza di inerzia per restare in moto e restando seduto. Questi veicoli si diffusero in tutta Europa in breve tempo, gli fu dato l’appellativo di “velocipedi”. Un inglese, Brich, che costruiva Draisine su licenza, costruì Bi e Tri vettori, che venivano propulsi meccanicamente da grosse leve azionate con le mani e guidati poi con una pedaliera. Nel 1821 sulla Draisina fu applicato un meccanismo alla ruota anteriore da azionare con le braccia per aiutare le gambe, sviluppato dall’inglese Lewis Comperts di Kennintong. I primi sistemi di trazione a pedali furono realizzati in Inghilterra nel 1839 da Kirkpatrick Macmillan. Il tedesco H. Milius di Themar applico per primo i pedali alla bicicletta nel 1845. Si trattava

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La bici Pendersen, composta da elementi tesi e compressi, è un progetto della fine dell'800, per la sua comodità e bellezza è ritornata in produzione. in auge impiegata per il tempo libero, e negli anni Settanta, a causa della crisi energetica, ci fu un nuovo boom della sua diffusione. L’entrata nel mercato della Mountain Bike, alla fine degli anni Ottanta, ha rivoluzionato il ciclismo mondiale. Nata per il tempo libero, ha spinto in molti verso l’uso della bici, anche per spostarsi in città, ed ha stimolato lo sviluppo tecnico del settore. La tecnologia applicata su questo tipo di bici, pensata per competizioni in fuoristrada, sta infatti trovando applicazione sulle Bici da Città; un impareggiabile, comodo veicolo per muoversi agevolmente nell’territorio urbano di questo decennio.

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possibile adoperare ruote di piccolo diametro, freni, un cambio a quattro marce e non rischiare di capovolgersi. Nel 1888, l’invenzione del pneumatico fatta da Jhon Boyd Dunlop, contribuì a rendere più comoda e veloce la Safety che aveva ormai soppiantato lo scomodo ed arretrato biciclo. Fra le due guerre la bicicletta si diffuse ovunque ma dopo la Seconda Guerra Mondiale, a causa della diffusione delle automobili, l’industria della bici subì una battuta d’arresto. In America tornò

Ci sono modelli di biciclette che hanno avuto particolare successo di mercato, altri, forse anche più riusciti dal punto di vista tecnico, non hanno riscosso l’interesse del pubblico e verranno analizzati dal punto di vista del Design.

La “mountain bike”. Un fenomeno molto vicino a noi è quello della diffusione della bici da montagna. Più che di una particolare ingegnosità della formula, si tratta di una serie di innovazioni anche piuttosto banali: il telaio è molto compatto per renderlo più rigido e resistente alle sollecitazioni; leve di comando del cambio sul

manubrio, a portata di mano e sempre più sofisticate per dare precisione e rapidità; una gamma di rapporti molto ampia, adatta alle salite più ripide ed alle discese più veloci; grossi pneumatici tassellati per garantire aderenza e comfort su tutti i terreni; le ultime innovazioni riguardano le forcelle ammortizzate di derivazione motociclistica, la sospensione posteriore ed il sistema di frenaggio. Nata per la competizione sportiva, erroneamente usata come bici da città e per il tempo libero, ha il merito di aver diffuso l’uso della bicicletta negli ultimi anni, rappresentando un fenomeno di costume, e di aver stimolato la ricerca di innovazioni tecniche in un settore che per anni è rimasto statico.

9 “Pieghevoli”. Molte industrie del settore ed alcuni designer hanno affrontato il tema della bici pieghevole. Nacque negli anni ‘60, l’idea era quella di creare una scialuppa di salvataggio per il veicolo “Madre”, l’automobile. In Italia la ditta CARNIELLI mise sul mercato la “Graziella”, una bici di piccole dimensioni con una grossa cer-

niera nel mezzo del tubo principale del telaio, un lungo cannotto reggisella e manubrio ed un robusto portapacchi. Tutte le pieghevoli di quel periodo si somigliano, si diffusero rapidamente, ma fondamentalmente persero la loro funzione originale. Le operazioni per piegarle erano complesse ed a volte faticose, al punto di scoraggiare chi voleva utilizzarle in questo modo. Esistono modelli più recenti che riducono di molto lo spazio di ingombro di questo veicolo, allo scopo di renderle adatte al

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Progetti innovativi.

gliavano ad altro che ad una bici piegata, è impensabile muoversi sui mezzi pubblici aprendo e chiudendo velocemente questo oggetto che resta tuttavia ingombrante, entrambi i due progetti in esame rispondono alla necessità di ridurre il proprio ingombro agevolmente. Il carrozzino per bambini pieghevole ha ispirato la forma triangolare della Strida che con la stessa facilità si piega e si trasporta. La Zoom , realizzata con leggerissimi materiali di derivazione aeronautica, richiama nell’ingombro di un paio di sci, potendo mantenerla in posizione verticale è possibile portarla ovunque, inoltre l’operazione per piegarla e così semplice ed immediata da permettere all’utente di arrivare in sella fin sotto le porte del mezzo pubblico e con un semplice gesto piegare la bici per poi salirvi immediatamente ed agevolmente anche nelle ore più affollate.

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trasporto a bordo della barca da diporto o del camper. Non si allontano molto dalle prime pieghevoli, ma certamente le operazioni di riduzione delle dimensioni si sono ulteriormente complicate. Un passo avanti è stato compiuto con i progetti di due designer, la “Strida “ dell’inglese Mark Spander e la “Zoom” del tedesco Richard Sapper. Innanzitutto cambia la funzione di questo veicolo, la necessità di ridurre l’ingombro nasce dal concetto di complementarità con i mezzi pubblici, lo scopo è quello di incrementarne il raggio di azione con un veicolo leggero da portare con se come una ventiquattrore. Le prime biciclette “piegate” non somi-

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Intervista al Prof. Richard Sapper. Milano 12, 1, 96. tuire le macchine in servizio. L’autista è in alto, la carrozzeria è portante come la fusoliera di un aereo, quindi non ha telaio, il pavimento è bassissimo, le ruote sono piccole per ingombrare poco l’interno del mezzo, e davanti c’è un vano con una barriera dove si mettono le biciclette, l’autista controlla la barriera per far prendere la bici quando si vuole. La bicicletta l’ha scelta per la sua semplice genialità o è stato il suo interesse personale a privilegiarla? La bicicletta è un sistema di trasporto indicato, oltre il Roller Blades che tipo di altro mezzo ci sarebbe. Però dipende che tipo di bicicletta è. La bici così come è stata concepita originalmente non è adatta alla città, è troppo ingombrante, va benissimo per muoversi ma dal momento che si vuole utilizzare un altro mezzo per muoversi è limitato. Non ci sta nella macchina, nel bus, nel metrò, nel tram nell’ascensore e neanche in casa e quindi è un veicolo di cento anni fa. Ho provato prima a fare altre cose, ad esempio un monopattino che si può piegare e utilizzare, però non funziona. Velocità limitate, lo abbiamo provato e non funziona. Il passo successivo è stata la bici, nata molti anni dopo, comparsa su Domus. Quale può essere il compito del progettista per diffondere la cultura della bicicletta? Il problema di Napoli sono le barriere naturali, non si va bene in salita con la bici, non si va molto veloci. La bici come l’ho pensata io può essere di aiuto, sulla montagna mi posso far portare dal mezzo pubblico, posso scendere da solo, per esempio. È vero che le colline impediscono l’uso della bicicletta, ho fatto anche degli studi per motori ausiliari proprio per questa bici controllati da un computer per compensare la salita oppure il vento contrario. Quali saranno gli sviluppi della bici nel futuro, sempre più sofisticata o essenziale? Si può fare tutto. Ci sono però diversi problemi. Uno è il problema del peso, in una bici come la mia la leggerezza è di

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In che contesto sono nati i suoi progetti sul tema della mobilità cittadina? La bicicletta della Batavus era un normalissimo incarico. Volevano avere una linea per le biciclette pieghevoli che già producevano, così hanno chiesto. Avevano già loro la tecnologia della lamiera stampata. Per quanto riguarda il progetto con Gae Aulenti di mobilità della città? Un ombrello trasparente avvolgeva il ciclista per proteggerlo dalla pioggia e non impediva la visuale. Qualche problema lo potevano creare le spinte laterali del vento, come agibilità non creava problemi. Si piega come un ombrello. Questo era uno studio urbanistico, ci siamo occupati di individuare a Milano, perché la cosa era nel quadro di un concorso per Milano, di individuare quali sono le aree del territorio comunale non utilizzate che si potrebbero utilizzare per fare piste ciclabili, in modo che la gente potrebbe arrivare dalla periferia al centro, non solo protetta dalle macchine ma anche sempre nel verde. Perché si è occupato tanto di biciclette? Il tema del traffico urbano mi ha sempre interessato, nel corso di una ricerca che ho fatto dopo ho analizzato tutto il tempo che ci vuole per arrivare dalla periferia al centro di una metropoli e vari mezzi di trasporto. Una delle soluzioni era un modello scaturito da una ricerca che ho fatto per la FIAT, di un autobus che possa trasportare biciclette, mai realizzato a causa anche del costo per sosti-

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bastanza semplice da utilizzare, questo non vuol dire che deve essere semplice dal punto di vista costruttivo. La mia bici è molto complessa costruita con tecnologia aeronautica per arrivare a fare cose che una bici normale non può fare. Il futuro della bici, il mercato o i progettisti? Non è il costo un limite alla diffusione della bici. Ci sono bici costose e bici che non costano quasi nulla, ma parliamo di numeri lontani dalla introduzione nel mercato di qualcosa di completamente nuovo. Quaranta milioni di biciclette prodotte nel mondo, la più grande fabbrica del mondo ne fa cinque milioni da sola, la Phoenix di Shanghai.

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primaria importanza, se io voglio portare in giro questo affare giù per le scale del metrò comunque devo alzarlo e non deve pesare a mio parere più di otto o nove chili. Questo non è possibile con un motore che può pesare quanto la bici intera. È necessario poi che un motore ausiliario abbia una velocità limitata perché può essere pericoloso per una bici superare certe velocità. Quali saranno le prestazioni e gli accessori di cui potrà avere bisogno la bici? Tutta la bicicletta è e deve rimanere un oggetto ab-

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Superleggere. È il settore del ciclismo agonistico che non ha subito battute d’arresto dal dopoguerra ad oggi, ed è questo che ha trascinato fino ad ora l’industria . Nelle gare sono le caratteristiche del percorso e dell’atleta a decidere come può essere specializzato un telaio. Le dimensioni, la rigidezza, gli accessori di ogni bicicletta utilizzata su un percorso, possono variare se l’atleta è più performante nelle salite, nelle fughe o nelle volate. Nuovi materiali, componenti affidabili e sofisticati, accessori che migliorano le prestazioni dell’atleta, sono stati sperimentati e vengono elaborati grazie alla continua richiesta del mercato, trainato dagli interessi econo-

La Span Bike è un progetto dell’olandese Frans de la Haye. Nata per essere la bici più leggera al mondo, ha alcuni elementi del telaio sostituiti da cavi di acciaio tesi.

La forma del telaio delle bici da corsa è rimasto fondamentalmente invariato, tuttavia ci sono alcune eccezioni per telai specializzati. Una ditta tedesca, la Corratec, realizza i foderi del carro posteriore con tubi curvi con una luce ampia, deformandosi attenuano le sollecitazioni sul telaio.

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Bicicletta da pista della Moser, con cui è stata vinta una medaglia d'oro alle Olimpiadi di Atlanta nel '96 da Monica Belluti.

mici mossi dallo spettacolo sportivo. Le geometrie dei telai realizzate dagli artigiani, vengono, invece, continuamente variate. Molte squadre straniere utilizzano telai assemblati e attrezzati con conponentistica prodotta nel nostro paese. Inoltre sono in molti a praticare questo sport anche a livello amatoriale in Italia, ed è questa la ragione dell’alto livello tecnico raggiunto dalla nostra industria in questo settore.

Laser bici per gare cronometro della ditta Cinelli, Compasso d'Oro 1990.

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la Softride americana realizza telai per il triathlon. Questa disciplina prevede prove di nuoto, ciclismo e corsa. Per non affaticare l’atleta con le vibrazioni la sella è sospesa su un braccio flessibile in carbonio e teflon, per sfruttare meglio la potenza muscolare il telaio è in alluminio e molto piccolo, quindi rigido.

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Veicoli a propulsione umana. Allo scopo di battere record sono state create macchine sperimentali azionate dalla trazione umana, gli HPV Human Powered Vehicles, in Italiano VPU, veicoli a propulsione umana. Ci sono interessanti esempi di veicoli su ruote, imbarcazioni e velivoli, che hanno il merito di aver stimolato la fantasia dei progettisti e condotto ad interessanti risultati, utili per lo sviluppo del settore. Queste curiose macchine hanno il pregio di essere assolutamente ecologiche e di sfruttare in modo intelligente l’energia prodotta dal nostro corpo, assistita con le più innovative tecnologie con l’uso di nuovi materiali, portando così l’uomo a traguardi impensati ed entusiasmanti.

Storia. che le bici convenzionali hanno trionfato sugli esotici aerodinamici. Sbagliato. “Fast Freddie” Markham, a bordo del Gold Rush di Gardner Martin, sulla pista internazionale da velocità del Michigan, infranse questo record di più di 20 km/h nel settembre del 1989, con una velocità di 72.961 km/h. Il Gold Rush è lo stesso aerodinamico che ha il record assoluto di velocità di 105.4 km/ h. Molto per una bici buffa. Martin, di

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Nel 1933, un francese di 47 anni di nome Marcel Berthel, percorse 49.992 km in un ora a bordo di una strana bicicletta aerodinamica di nome Velodyne. Dopo quel record dell’ora ce ne sono stati altri utilizzando HPV. Sfortunatamente, le regole restrittive dell’organo di governo internazionale del ciclismo, l’UCI, non permise l’uso di aerodinamici o recumbent, così i record sono poco conosciuti. Nel 1938, un recumbent aereodinamico chiamato Velocar, disegnato dal francese Charles Mochet e guidato dal ciclista professionista François Faure, superò i 50 km/h per la prima volta (50.527 km/ h ). Nel 1984 Francesco Moser dall’Italia, percorse 51.151 km rispettando le regole UCI, con una simpatica bici moderna. Questo potrebbe farvi pensare

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davanti, come in una auto sportiva, per favorire l’accesso. Botole retrattili permettevano al corridore di bilanciarsi quando era fermo. L’X2 vinse il campionato internazionale di velocità per HPV nel 1984 raggiungendo la velocità di 57.393 mph. Più tardi l’ultramaratoneta ciclista Pete Penseyres vinse la 192 miglia da Seattle a Portland in una sola volta, raggiungendo la velocità di 25.5 mph. Questa includeva fermate nel traffico serale nel centro cittadino di Portland. La cappottina aveva bocchettoni di ventilazione. L’X2 è probabilmente la bici più veloce del mondo. Il membro della squadra nazionale Carl Sundquist lo ha guidato a 64.19 mph a bassa quota , quando il Gold Rush ha segnato il record a circa 7000 piedi, dove l’aria è più rarefatta e la resistenza aerodinamica minore. Brummer non si fermò lì. Costruì una ingegnosa copertura in spandex con un cono anteriore per il Lightning, che permetteva al corridore di entrare senza assistenza e di equilibrarsi alle fermate. La testa del ciclista sporgeva per garantire completa visibilità e acustica. [...] Chester, r. Kyle, “The limits of leg power. HPVs are flying and floating into the future”, Bicycling, ottobre 1990.

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Watsonville, California, approntò una versione da strada del Gold Rush, un recumbent chiamato Easy Racer. Normalmente, aerodinamici HPV, hanno difetti che li rendono scomodi per l’uso giornaliero. Il guidatore normalmente ha bisogno di aiuto per salire a bordo, la cappottina deve essere sigillata dall’esterno, la bici deve essere tenuta in movimento finchè non potete mettere i piedi a terra. La visibilità è spesso ristretta (solo davanti ) rendendo pericoloso muoversi nel traffico, e raffiche di vento possono colpire la bicicletta ribaltarla al lato della larga area della carenatura. Se questo non era abbastanza la scocca impediva la ventilazione e l’acustica. Tim Brummer, un ingegnere da Lompoc, California, risolse molti di questi problemi con una serie di famosi recumbent conosciuti come Ligthnings. Il primo, il Lightning X2, aveva una leggera scocca Kevlar honeycomb-Nomex che si apriva

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Antropropulsion. lativamente piccolo ma crescente gruppo di ingegneri, atleti ed appassionati di propulsione umana che hanno applicato tecnologie avanzate per affrontare una sfida fisica ed intellettuale. “La ricerca delle applicazioni della propulsione umana è più che fantasia di ingegneri o appassionati. Esprime un modo di vedere l’essere uomini in rapporto con le proprie naturali capacità. È ottimismo innato, mostrando che dalla combinazione della tecnologia, spirito ambientalista e ingenuità umana, possiamo stringere la nostra alleanza con la terra”. “I giorni di gloria dei veicoli a propulsione umana erano i primi dell’Ottocento, quando vari tricicli e bicicli aprirono nuove strade per lo sport e il viaggio. Con l’invenzione del motore a combustione interna, molta dell’attenzione del mondo industriale si spostò dal trasporto a trazione umana verso le automobili, gli aeroplani a motore, ed altri veicoli con potenti motori. Oggi c’è un aumento nell’ambiente dei danni causati da motori a combustione interna, è c’è crescente interesse verso il risparmio e l’efficienza, fare molto con poco. Alla luce di questo i veicoli a propulsione umana sembrano i mezzi di trasporto più appropriati.” ( http://www.artcenter.edu/exibit/ anthro.html )

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Veicoli a trazione umana sono stati disegnati virtualmente per ogni forma di trasporto, sia questo su terra, mare o cielo. La locomozione prodotta da energia umana è ancora attuale in molte culture, mentre le nazioni industrializzate hanno sviluppato prodotti a trazione umana principalmente per il mercato dei giochi, degli attrezzi sportivi e l’esercizio. Durante le ultime tre decadi traguardi impensabili sono stati raggiunti da intraprendenti nel campo della trazione umana. Nel 1979 il canale della Manica fu attraversato in volo da un velivolo a trazione umana, e nel 1988 un mezzo simile percorse la rotta di 74 miglia della leggenda di Dedalo volando dall’isola di Creta all’isola di Santorini. Nel 1983 navigò il primo aliscafo a propulsione umana. Nel 1989 una squadra di quattro uomini attraversò l’America in soli cinque giorni ed un’ora, e nel 1992 un recumbent aerodinamico superò le 68 miglia orarie. Questi traguardi sono i risultati di un re-

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Recumbent. suolo ed essendo le gambe più avanti della testa. Non essendo legati ad uno schema tradizionale del telaio, come le bici, esistono diversi tipi di bici-reclinate e sempre nuove ne vengono realizzate artigianalmente da amatori ed a livello industriale da imprenditori. Ce ne sono per tutti i gusti, con due o più ruote, a passo lungo o corto, a trazione anteriore o posteriore, ad uno o più posti, per viaggiare, fare sport, per spostarsi in città. Sono diffuse particolarmente nel nord Europa e negli Stati Uniti, ma nonostante i loro vantaggi e le loro potenzialità, si stanno diffondendo a fatica, restando sempre preferite le biciclette tradizionali.

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I recumbent sono dei particolari HPV, considerati da tutti, meno che dalla Unione Ciclistica Internazionale, come biciclette. HPV, veicolo a trazione umana, può essere un’auto, una bici, un aereo, una barca. Recumbent, ‘bent, reclinato, bi- tri- o quadriciclo, è un veicolo su cui si pedala in posizione reclinata. I vantaggi nell’uso di questo tipo di veicolo stanno: nel fatto di opporre minore resistenza aerodinamica essendo ridotta la superficie frontale; nella possibilità di sfruttare meglio la spinta dei muscoli delle gambe spingendo contro lo schienale della sella; nell’essere più sicuri essendo più bassi quindi vicini al

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Un aliscafo a pedali. Il “Flying Fish” all’inizio degli anni 90 era l’imbarcazione a pedali più veloce del mondo. Con una velocità di 16 nodi, pari a circa 29,8 km/h, sui cento metri, era più veloce di 4 nodi di una imbarcazione a remi con otto vogatori.

Propulsa da due eliche azionate dai pedali, è dotata di due galleggianti da cui si solleva acquistata velocità, come un aliscafo , percorrendo 2 metri ad ogni pedalata.

Progetto “Dedalus”. Volare è sempre stato il sogno dell’uomo. A farlo con le proprie forze, con le proprie risorse, è riuscito nel 1977, Bryan Allen, a bordo dell’ “Gossamer Condor”, in California, volò per ottocento metri. Nel 1988 il “Dedalus”, progetto del MIT, Massachuset Institute of Technology , ha volato sull’Egeo. Si tratta di velivoli a trazione umana, rea-

lizzati con leggerissimi materiali aeronautici che hanno permesso di realizzare strutture dall’aerodinamica ardita e che necessitano di pochissima energia per alzarsi in volo. La leggerezza è causa di difficoltà di pilotaggio in presenza di vento.

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Allo scopo di alleggerire il lavoro del ciclista si iniziò a dotare le bici di piccoli motori a scoppio. Le stesse motociclette non erano altro che bici a motore. Difficilmente però si rinunciava alla comodità del motore anche quando la strada permetteva di pedalare senza troppo sforzo. Alcuni “Ciclomotori”, ancora in produzione, conservano i pedali, vengono utilizzati per l’avviamento ma è raro vedere chi li utilizza per spostarsi, il mezzo è pesante ed il rapporto della pedalata è molto basso. Al motore a scoppio, leggero ma inquinante e rumoroso, si è cercato di sostituire il motore elettrico, più pesante e con una autonomia limitata a causa delle batterie. Ma il vero passo in avanti è stato fatto razionalizzando l’uso dell’energia realizzando veri veicoli ibridi. Supportando la propulsione umana con una supplementare, prodotta da altre fonti, è possibile ottimizzare l’uso dell’energia disponibile, utilizzandola nel modo più efficace.

Il “Velosolex” e le bici a motore. Nel primo dopoguerra era necessario spostarsi in modo economico, non tutti potevano permettersi una auto o una motocicletta, si iniziò così a dotare normali biciclette con piccoli motori a scoppio che rendevano motrice la ruota anteriore tramite una trasmissione a rullo. Il notevole sviluppo del settore di piccoli veicoli cittadini, la nuova generazione di scooter, di prezzo medio alto, ha fatto nascere l’esigenza di mettere sul mercato veicoli più economici ed a volte liberi da tassazioni e immatricolazioni.

“Ciclomotori”. L’idea era quella di riprendere le prime bici a motore ma, allo stesso tempo avvicinarsi allo scooter. Nacquero così i ciclomotori che per tutti gli anni 80 hanno condizionato il modo di spostarsi dei giovani. I pedali vengono utilizzati per l’avviamento, ed in caso di panne, azionando un comando che libera i pedali dalla trazione al motore, è possibile spostarsi quasi come a bordo di una bicicletta ma con molta più fatica, più facile scendere e spingere. I modelli più riusciti sono tuttora in produzione, le operazioni di restyling non hanno ancora eliminato i pedali.

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Ciclomotori, bici ibride, e veicoli alternativi.

I problemi di traffico e di inquinamento nelle città hanno dato una spinta verso la progettazione di veicoli a trazione elettrica. Così anche sulle bici si è iniziato ad applicare propulsori elettrici. I problemi principali di questa modalità di motorizzazione li creano gli accumulatori di energia, ancora troppo pesanti e di relativamente limitata autonomia. Chi monta un motore a bordo della propria bici difficilmente lo userà quando strettamente necessario, così questa diventa in pratica un motori-

no elettrico con i limiti della autonomia delle batterie. Alcune ditte hanno cominciato a produrre vere bici ibride. La “PAS” della MBK e la “Elo-bike” della SACHS, sono dotate di un sensore che misura la coppia applicata sui pedali e tramite un computer dosa l’energia da dare al motore, in base alla potenza e la velocità a cui si sta muovendo il veicolo, aiutando il ciclista nelle fasi della partenza e delle salite. Il vantaggio è certamente quello di un uso intelligente delle energie disponibili aumentando realmente l’efficienza del veicolo.

Nuove fonti di energia. Una azienda americana, la U.S. Flywheel Systems ha realizzato un volano in grado di produrre energia elettrica e quindi sostituire le batterie, sviluppando il progetto di Jack Bitterly, scienziato a capo della azienda. Sfruttando il movimento del volano che gira senza attrito si genera energia elettrica. Ogni volano gira in un contenitore di alluminio a forma di tinozza, tanto solido da sopportare l’urto di un proiettile; il sistema completo pesa 45 kg, la ruota solamente 25 kg ed è fatta in fibre di carbonio densamente compattate. Per alimentare una automobile deve girare a 100 mila giri al minuto. L’apparato galleggia nel vuoto, sostenuto da supporti magnetici che non toccano l’asse. Un disco del genere produce 25 cavalli di potenza, fino a

punte di 50 cavalli. Quattro volani possono spingere una automobile ma non per lunghi tratti. Per far girare questi volani si azionano, con la corrente di casa, i motorini che imprimono il movimento ai dischi fino alla massima velocità. Cfr. Lorenzo , D. Mariani, “Hanno riscoperto la ruota”, Focus, novembre 1996, n°49, pp.50-54.

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Bici “Elettriche” ed “Ibride”.

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Recumbent a tre ruote e più esistono, si tratta di elaborazioni di modelli a due ruote a passo lungo o corto, per la loro migliore stabilità possono convincere i neofiti ad avvicinarsi a questo tipo di veicoli. La Sinner ha il manubrio di comando sotto la seduta e da la possibilità di alloggiare un bagaglio dietro lo schienale. Il telaio e in semplici tubi a sezione costante, il baricentro è molto vicino alle ruote posteriori affiancate. Il triciclo della Angletech ha le due ruote anteriori sterzanti, la seduta scorre per adattare il veicolo a diverse antropometrie.

realtà un sistema aperto. Le diverse versioni hanno in comune la parte anteriore che comprende il posto di guida, il movimento centrale e la ruota anteriore trattiva con il cambio, i comandi di guida ed un meccanismo di sospensione. La parte posteriore ad una o due ruote, adibita al trasporto di materiale o bambini, sapecializzata per il trasporto disabili, completa il sistema. Si tratta di un veicolo "articolato", le modalità di guida inusuali richiedono un poco di pratica.

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la Flevo Bike, un recumbent olandese, è in

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Esistono veicoli a Quattro ruote

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azionate dalla forza muscolare. Una scelta che presta il fianco a molte critiche. Innanzitutto con quattro ruote sarebbe necessario un sistema di sospensioni per mantenere tutti i punti a contatto con il suolo, l’ingombro, la maggiore resistenza al rotolamento, il peso di meccanismi ed un telaio più pesanti, sono svantaggi che rendono questo tipo di veicoli adatti esclusivamente al tempo libero. La Rhoades Car, un modello in produzione ed in vendita negli stati uniti, con una copertura che non sembra essere molto efficace, ricorda il “Modello T” della Ford. Veicoli sperimentali per gare di HPV vengono realizzati da amatori con coperture aereodinamiche per migliorarne le prestazioni.

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Per spostarsi in città. Il veicolo elettrico ibrido svizzero Twike, azionato dall’energia muscolare ed elettrica, può essere considerato come una autovettura. Ha una carrozzeria a scocca di fibre sintetiche, una copertura in Plexy-glass. Il suo ingombro non è contenuto, avendo tre punti di appoggio e due posti affiancati e difficile immaginarlo utilizzato da una sola persona. Ogni anno vengono organizzate competizioni di veicoli propulsi da energia pulita. Questo recumbent a passo lungo è dotato di celle fotovoltaiche, due grosse e pesanti batterie automobilistiche al piombo, una copertura per migliorarne l’efficenza aerodinamica, si tratta di un veicolo sperimentale di fattura artigianale come quasi tutti quelli che partecipano a queste gare. Sono in commercio e si cominciano a vedere per la strada piccole automobili due posti con carrozzerie in materiale plastico, propulse da piccoli motori a scoppio da 50 cc.che possono quindi essere guidate senza patente di guida. È sintomatico il fatto che l’industria abbia preferito mettere in commercio una automobile piuttosto che una nuova tipologia di veicolo come uno scooter coperto, più difficile da fare accettare al mercato. Il P104 realizzato dalla PIAGGIO è un veicolo sperimentale a motore a scoppio, certamente più innovativo delle piccole auto da città , ricorda lo scooter ma ha quattro ruote ed una copertura, ma non una cabina chiusa.

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La città di oggi è alla disperata ricerca di soluzioni al problema degli spostamenti urbani. Le reti, stradale e del trasporto pubblico, non sono in grado di sostenere i flussi di traffico delle ore di punta, a causa del sottodimensionamento, la cattiva gestione o l’uso irrazionale delle modalità di trasporto. Il traffico è la principale causa dell’inquinamento atmosferico ed acustico, di situazioni di pericolo per chi si muove per le strade e di deturpamento dell’immagine dell’ambiente urbano. Renderlo scorrevole migliorerebbe questa situazione e aiuterebbe il cittadino ad impiegare meglio il suo tempo. Pensare di eliminarlo è certamente poco realistico. Il compito di trovare una soluzione spetta ai tecnici; ai politici spetta la scelta della soluzione fra quelle che riterranno più giuste o convenienti da adottare.

La Cultura. La bicicletta è stata ed è tuttora il mezzo di trasporto più utilizzato nei paesi del terzo mondo. In Cina fino a pochi anni fa era l’unico mezzo di trasporto a disposizione, nonostante ciò non è questo paese a detenere il primato di biciclette per abitante, che spetta invece ad un paese europeo. Mentre nei paesi occidentali se ne fa uso nel tempo libero e per salvaguardare l’ambiente, nei paesi orientali ed in via di sviluppo si utilizza per lavo-

ro e per ragioni economiche. In molti stati Nord-Europei c’è una cultura ambientalista radicata, la raccolta differenziata dei rifiuti, la normativa che regola gli imballaggi ne sono chiaro segnale. Nonostante le condizioni climatiche sfavorevoli ed il territorio non sia sempre perfettamente pianeggiante, in paesi come la Svizzera, ad esempio, per spostamenti urbani medio-brevi si fa un uso massivo dei mezzi pubblici e della bicicletta, riducendo al minimo l’uso della automobile privata. Favorire l’uso di mezzi ecologici per i brevi viaggi urbani è una operazione che non crea danno all’industria dell’automobile. Chi possiede un autovettura difficilmente l'ha acquistata per compiere gli spostamenti quotidiani esclusivamente nel traffico del centro cittadino e può certamente permettersi di acquistare anche più di una bicicletta. Se per gli spostamenti urbani sceglierà una bicicletta non rinuncerà definitivamente all’auto che riser-

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La città.

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e si diffonda la “cultura” degli spostamenti ecologici ed intelligenti con adeguate campagne informative. Il problema della mobilità urbana è comunque prettamente politico. Ai governanti spetta il compito di intraprendere iniziative efficaci per soddisfare queste o quelle esigenze, lasciandosi influenzare da interessi sociali o economici, favorendo l’uso di veicoli ecologici o disinteressandosi completamente del problema per evitare di scontentare l’elettorato.

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verà per i lunghi viaggi e per occasioni particolari. Forse l’industria petrolifera potrebbe perdere il ricavato della vendita dei litri di benzina consumati inutilmente ogni giorno dalle auto ferme nel traffico, ma ne guadagnerebbero tutti in tempo e salute. Ogni anno nel mondo muoiono 250000 persone e 10 milioni vengono ferite in incidenti stradali, il traffico è inoltre la principale causa dell’inquinamento. Dare la possibilità di utilizzare un veicolo alternativo alla automobile può sgravare il volume del traffico. Attrezzando un centro urbano con una rete di percorsi ciclabili, si sottrarrebbe spazio alla circolazione automobilistica ed al parcheggio e questo potrebbe risultare una operazione impopolare fra gli automobilisti. Sarà, allora, maggiormente necessario che le infrastrutture siano utilizzate

La European Ciclists’ Federation (Federazione Europea Ciclistica) è il più grande gruppo al mondo per la promozione della bicicletta e rappresenta 28 organizzazioni di 22 paesi. Questi gruppi, con circa 300.000 membri, sono l’ossatura della diffusione della bici in Europa. Il principale interesse della federazione è persuadere le organizzazioni Europee ed Internazionali, con una influenza sulla politica dei trasporti, della importanza della promozione della bicicletta come mezzo di trasporto . l’EFC è l’unica fonte di informazioni sulla ciclabilità in Europa. Queste informazioni sono diffuse in diversi modi attraverso: la conferenza Velo-City; la pubblicazione dei provvedimenti per promuovere la ciclabilità (Bicycle Research Report; Policy and Provision for Ciclist in Europa); la rete di Cities for Cyclist (Città per i Ciclisti); rispondendo ad esigenze generali o particolari con la collaborazione di istituzioni o organizzazioni in grado di aiutare. In virtù della sua importanza la federazione partecipa come rappresentanza non governativa a diverse commissioni della Comunità Europea.

Velo-City. La ECF promuove e sponsorizza la serie di conferenze Velo-City e Velo-Regio con la partecipazione dei paesi ospitanti e delle organizzazioni. La prima conferenza internazionale Velo-City sulla pianificazione della ciclabilità del mondo, tenutasi nel 1980, attirò ciclisti, pianificatori, ingegneri, produttori di bici, accademici, salutisti e politici a discutere sugli ultimi sviluppi sulla pianificazione ciclabile e dei trasporti. L’utilità di questa iniziativa sta proprio nella partecipazione di persone con interessi così diversi. Alla conferenza del ‘94 a Nottingham, in Inghilterra, hanno partecipato 450 persone da 32 paesi, fra cui due ministri del governo Inglese, rappresentanti della World Bank, membri della Com-

missione Europea, amministratori delle autostrade dagli USA. Nel ‘95 la conferenza si è tenuta a Basilea, in Svizzera, nel ‘96 a Perth, in Australia, a settembre del ‘97 si terrà a Barcellona. Il tema sarà “Riscoprire la Bicicletta: Strategie per una nuova Mobilità” ed abbraccerà gli aspetti della pianificazione urbana, la complementarità con i trasporti pubblici, il turismo sostenibile, la salute, la sicurezza, i fattori sociali ed i prodotti ciclistici. L’ultima conferenza del millennio si terrà a Graz, in Austria, e nel 2000 ad Amsterdam si terrà la Velo-Mondial 2000. Il 2000 sarà una opportunità eccellente per promuovere la bici come simbolo di una nuova era.

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L'ECF.

Quale sia il modo migliore per agevolare gli spostamenti urbani con modalità di trasporto privato alternativi, come la bici, dipende dal luogo su cui si interviene, dalle sue condizioni ambientali, dalle caratteristiche geo-morfologiche, dagli strumenti legislativi a disposizione dei pianificatori. Dalle esperienze compiute in varie città Europee, nel settore della progettazione di una rete ciclabile urbana, presentate nelle conference Velo-City, si può individuare quale possa essere l’iter ideale seguito per ottenere risultati efficaci. Sempre messa in secondo piano, la campagna informativa fa parte della strategia di intervento ed è fondamentale per la riuscita di un piano della ciclabilità. Il bisogno di spostarsi in modo efficace, economico e sicuro non è un problema di cultura. Ma prima di soddisfare un bisogno della popolazione è necessario crearlo. La Comunicazione Integrata si occupa proprio della creazione del bisogno presso il consumatore, così come lo si convince ad acquistare un prodotto lo si può convincere ad utilizzare la bici o i mezzi pubblici. Le amministrazioni comunali che ricevono fondi per favorire la diffusione dell’uso della bici, ad esempio, spesso iniziano con il dotare la città di rastrelliere di parcheggio, in realtà non essendoci la possibilità di circolare in bici non ce n’è un grande bisogno. Vengono realizzati poi tratti spezzettati di piste ciclabili. Senza entrare nel merito della loro efficacia, non c’è ancora chi le usa e non vengono viste di buon occhio. Infine si cerca di convincere i cittadini a sfruttare le infrastrutture create con timide campagne informative. Normalmente, dunque, si segue il processo a ritroso. Dall’inizio degli interventi ai risultati in termini di sgravio di traffico della rete viaria se tutto va bene, deve passare più tempo di quello che sarebbe stato necessario convincendo da subito la popolazione ad usare la bicicletta e fornendo poi l’infrastruttura subito sfruttata. Bisogna considerare la ciclabiblità come parte del piano generale della mobilità e non un progetto separato e subordinato. Distribuendo i flussi di traffico su differenti modalità di trasporto è possibile sfruttare in modo efficiente tutte le risorse disponibili, ottimizzando ciò che già esiste invece di creare ulteriori costose infrastrutture. Piuttosto che di Piste Ciclabili, si deve ragionare in termini di Rete di Percorsi Ciclabili. È in atto un dibattito sulla separazione del traffico ciclistico dalle altre modalità. Si tratta di un problema di costi, sicurezza e soddisfazione di chi sfrutta queste infrastrutture, ma in realtà non si potrebbe fare una scelta univoca dovendosi confrontare anche con il luogo che può favorire l’una o l’altra scelta. Per garantire il successo di ogni intervento ci si può avvalere della collaborazione della cittadinanza che, guidata da tecnici, associazioni ambientaliste, comitati di quartiere, può fornire indicazioni utili alla progettazione ed assicurare sensibilizzazione di chi è direttamente interessato ai problemi della gestione del traffico.

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Attuazione.

La principale legislazione nazionale di riferimento che riguarda le piste ciclabili in Italia: 〈 Circolare Ministero Lavori Pubblici n°2575, 8/8/86. Paragrafo 1.2.3: Progettazione Itinerari Ciclabili. 〈 D.M.LL.PP. 27/4/90, n°156. Art. 75: Sezioni piste ciclabili. Varie tipologie. 〈 D.M.LL.PP. 27/5/89. Aree pedonali urbane con accesso consentito ai velocipedi. 〈 Legge n°122, 1989. 〈 L. N°208, 28/6/91. Interventi per la realizzazione di itinerari ciclabili e pedonali sulle aree urbane. 〈 Circolare n°467, 31/4/93. Costo massimo per la realizzazione di infrastrutture per la ciclabilità. Esistono leggi regionali avanzate sull’argomento, che si rifanno ad esempi europei: 〈 Legge regionale n°39, 30/12/91. Regione Veneto, Interventi a favore della mobilità e della sicurezza stradale, titolo III, art. 10-15 itinerari ciclabili. 〈 Decreto della Giunta Regionale n°8018, 27/12/91. Regione Veneto, Direttive e criteri tecnici per la programmazione progettazione e la realizzazione di infrastrutture ed attrezzature ciclabili. Anche nel “Codice della Strada” sono contemplati i velocipedi, così vengono denominati nell’articolo 50 i veicoli a trazione umana a due o più ruote, dalle dimensioni massime di 130 centimetri di larghezza, 300 di lunghezza, 220 di altezza. Nell’articolo 182 sono indicate le norme di comportamento dei ciclisti nel traffico urbano. Nonostante l’ultima revisione risalga al 1992 il codice non fa cambiare molto la posizione dei cittadini che decidono di spostarsi in modo intelligente, non tutelandoli in modo particolare dal traffico automobilistico.

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Un percorso progettuale ideale può riassumersi nelle seguenti fasi: 〈 Contemporaneamente all’Analisi che precede il progetto si può avviare la Campagna di informazione e sensibilizzazione. I riscontri della campagna potranno essere una guida per la stessa progettazione ed un anticipazione sul seguito che la realizzazione di infrastrutture potrà avere. 〈 La progettazione di una rete di percorsi ciclabili, integrata nel piano della viabilità e del traffico, può essere fatta con la collaborazione dei cittadini, associazioni, comitati di quartiere. 〈 Per gestire i nuovi flussi di traffico distribuiti in diverse modalità di trasporto deve essere realizzata una segnaletica specifica che garantisca la sicurezza. Potranno inoltre, sui dati raccolti nel momento di verifica del progetto, essere attivati particolari dispositivi per limitare il traffico, istituire zone pedonali, parcheggi di interscambio, modalità di complementarità con i mezzi di trasporto pubblico.

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Il ruolo della comunicazione integrata.

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Quale sarà e chi deciderà il futuro della bici, i progettisti, i politici, l’industria o il mercato? La pubblicità non è un “deus ex macchina” che risolve le situazioni autonomamente, si parte da un concetto fondamentale : del BISOGNO REALE e del BISOGNO INDOTTO. Vale per tutto, il bisogno reale è qualcosa che tu hai realmente bisogno di acquisire, il bisogno indotto può attenere o ad un bisogno reale nel senso dell’accrescimento o della qualificazione di questo o creandolo ex novo. Un bisogno indotto tanto diffuso diventa un bisogno reale o pseudo reale. La bicicletta è un bene reale? In certe condizioni lo diventa, quando non hai altri mezzi di trasporto ad esempio. Bisogna vedere se un bisogno indotto, per una serie di motivazioni non diventa un bisogno reale. Questo vale anche per il politico che deve decidere se ostacolare o facilitare il bene reale. Per motivi di interesse bisogni reali vengono rimossi, ad esempio prendiamo la televisione, esiste già ed è sviluppatissima la tecnologia dell’alta definizione, tuttavia è impensabile che possa essere applicata sin da oggi essendo necessari investimenti di tempo e denaro per cambiare le attrezzature di ricezione private e di trasmissione, si frena così il bene indotto per adeguarlo a necessità del mercato. La bici è stata ampiamente sorpassata dalla auto e dal ciclomotore in termini di bene reale, però per una serie di fattori afferenti, l’inquinamento ambientale, la salute fisica, è diventata un bene pseudo reale, per spostarsi si continua ad usare l’auto, il tram, ma in certi momenti ludicamente, ritualmente, si torna a prendere la bici. Molte volte è status simbol, alcune persone volutamente, per fatti culturali, un filosofo di grido per sottolineare la sua natura razionale ad esempio, sceglie di servirsi esclusivamente della bici diventando parte della figura, del personaggio. La pubblicità in questi fenomeni certe volte si innesta come promotore di un certo tipo di atteggiamento. Un esempio: La Mercedes è una delle macchine più prestigiose e certamente non ha bisogno di reclamizzare se stessa, ha bisogno solo di essere presente, in una recente campagna si vede un uomo che parcheggia una Mercedes e ne esce a bordo di una bicicletta e va in giro per la città, propone uno stile di vita, solo la gente conscia, intelligente può permettersi una Mercedes, al punto di non usarla neanche. Non si parla di bisogni , ma di status simbol, stile di vita, per cui la pubblicità si e innestata in maniera un po’ obliqua su questo tipo di vissuto, non proponendo la bicicletta ma semplicemente sottolineando la Mercedes. La pubblicità non crea i fenomeni, si attacca o enfatizza fenomeni già in atto. Perché il successo del mountain Bike su altri tipi di bici più adatti agli usi cittadini pur non essendo stata fatta nessuna campagna pubblicitaria sul prodotto? Il successo della MTB è da ricercarsi nel suo essere polifunzionale. Oggi non si parla mai di pubblicità ma di comunicazione integrata, utilizzando mezzi

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intervista a Carlo Squillante, Direttore Artistico Free-Lance. 12,1,96.

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non necessariamente convenzionali, anche mandare seicento persone con la bici per la città ha la sua efficacia. Non sempre la comunicazione integrata è voluta, ad esempio nei Product Placement cinematografici non sempre c’è un accordo con le ditte che compaiono con il marchio in una produzione, a volte scelto autonomamente per esigenze scenografiche. Non sempre c’è una volontà di investimento. Può essere la pista ciclabile presente nel panorama urbano un esempio di comunicazione integrata? Bisogna fare attenzione a non ottenere effetti opposti, potrebbero non apprezzare una pista ciclabile automobilisti che trovano la loro strada a sei corsie già normalmente intasata, con una corsia in meno per far posto ad una pista ciclabile ed ancora più intasata. Se però la pista servisse ai paraplegici per la rieducazione fisica, e questo venisse comunicato, ci si richiamerebbe al comune senso del dovere e verrebbe accettato. Sarà possibile utilizzare la bici a Napoli? Spesso caratteristiche orografiche, mancanza della cultura, inclemenza delle condizioni meteorologiche nel periodo invernale vengono chiamate in causa, ma a Genova, molto simile a Napoli orograficamente si usa sempre di più la bici, abbiamo visto che non è un problema culturale ma di bisogni ed in fine in Olanda il tempo è certamente più inclemente. Al nord c’è una cultura della bicicletta più radicata, non si trova chi non va in bici sin da quando era bambino, essendo fondamentalmente culture rurali di provenienza, era il mezzo di trasporto più comune ed economico per spostarsi. Inoltre la gran parte del nord è Pianura Padana e consente al massimo questo tipo di spostamenti. La differenza fra Napoli e Genova è nel fatto che un possibile indotto sia la cultura generalizzata del nord per cui la bici è stato il mezzo di trasporto più usuale fra gli abitanti della pianura padana che presumibilmente sono buona parte persone che hanno rappresentato l’inurbamento in questa città. È bene valutare anche le direttrici di spostamento quando sono presenti barriere orografiche. Ripensando l’immagine di una bici come la “Graziella”, pubblicizzandola in modo adeguato è possibile che sia rivalutato il ruolo di un mezzo così intelligente quale è stato? Qualunque tipo di comunicazione si voglia fare, bisogna individuare un target, gente che ha il bisogno residente o il bisogno indotto o lo abbia presumibilmente, anche nella progettazione, ed il linguaggio comunicazionale deve essere adeguato al tuo target. I target sono interessanti numericamente, si possono anche trovare prodotti di nicchi, riferiti appunto ad un target ristretto. Un esempio sono la FIAT e la Mercedes con il loro tipo di mercati, c’è anche chi produce bici per i vip o chi è ritenuto tale dai mas media e che per questo vende un prodotto ad un costo con una buona parte di valore aggiunto dal target a cui si rivolge, utilizzato come specchietto per le allodole.

Questo capitolo descrive l’iter seguito per la progettazione del veicolo tema di questa tesi: la lista di prestazioni individuata; le fasi della progettazione di massima; la scelta di soluzioni tecniche e tecnologiche; la definizione di una forma. Si tratta di un veicolo ecologico ed economico, per spostamenti urbani, indirizzato ad un target di utenti di età media 14-60 anni, fisicamente abili ma senza particolari capacità atletiche. La modalità di trazione è ibrida, la propulsione umana è integrata da un motore elettrico aumentando la mobilità in condizioni ambientali difficili. Ogni progetto di Design ha un suo sviluppo articolato sulla risposta ad esigenze di progettazione, produzione, vendita e consumo, che riconducono a problematiche di produzione. Per poter rimanere il più possibile aderente a questa logica reale, senza però dimenticare il lavoro di ricerca ed innovazione che è alla base dello studio universitario, ho cercato la collaborazione dell’industria, adeguando il progetto ai vincoli e le necessità reali che mi sono state indicate. Rivolgendomi all’industria delle biciclette, per l’affinità del mio lavoro di tesi al loro prodotto, ho cercato di adeguarmi alle loro esigenze di semplicità ed economia, dettate in massima parte dal limitato volume di affari che non permette di compiere grossi sforzi nella ricerca e nel marketing, cercando di affermare nuove idee che non trovano spazio in un settore ancora legato alla tradizione.

Prestazioni. Caratteristiche, funzioni e prestazioni del veicolo: 〈 Trazione muscolare-assistita (ibrida). 〈 Staticamente stabile, con almeno tre punti di appoggio. 〈 Dimensioni contenute, di circa 1400-1700 x 700-900 x 6001700, comunque contenute in quelle indicate come le massime dal codice della strada di 2200 x 3000 x 1300. 〈 Velocità massima di 15 km/h. Velocità di crociera di 8 km/h. 〈 Peso a vuoto di circa 20 kg. 〈 Portata massima di 150 kg. 〈 Per spostamenti di medio breve raggio (8 km.). 〈 Adatto a qualsiasi condizione atmosferica. 〈 Possibilità di trasportare un bagaglio pesante. 〈 Adatto a diversi tipi di percorso cittadino: centri storici; strade veicolari; piste ciclabili; parchi urbani. 〈 Possibilità di ridurne l’ingombro per lo stoccaggio o il trasporto e trasportarlo in modo agevole a mano per brevi tratti.

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Progetto.

Allo scopo di verificare il raggiungimento degli obiettivi prefissati si può immaginare il veicolo impiegato per usi diversi, ipotizzando delle missioni, e testarlo in una serie di situazioni di impiego, scenari. Nulla può descrivere meglio di questa metodologia i risultati di questa ricerca. Profilo della missione: Spostamento per raggiungere il posto di lavoro partendo da una zona residenziale verso un ufficio situato nel centro storico. Scenario: L’utente è un professionista con una abitazione in un quartiere residenziale a circa tre chilometri dal posto di lavoro situato in un edificio nel centro storico. Per poter raggiungere l’ufficio con i mezzi pubblici deve utilizzare diverse modalità di trasporto, il sommarsi dei tempi di attesa degli scambi rendono questa scelta poco conveniente, con un veicolo privato come l’automobile i costi di gestione sono elevatissimi, consumi e parcheggio, uno scooter non permette di entrare nel centro storico. Con il Veicolo Ibrido il percorso inizia con una strada ad alto traffico con una corsia parallela separata, dedicata a veicoli lenti ecologici ed a mezzi di trasporto pubblico. Un secondo tratto del percorso si svolge nella viabilità urbana, le corsie centrali sono dedicate al traffico privato, quelle che costeggiano i marciapiedi, al trasporto pubblico, ai ciclomotori e le biciclette, non è previsto il parcheggio. Un terzo tratto del percorso attraversa il centro storico, ci sono dislivelli da superare, la sede stradale e stretta con una carreggiata di parcheggio, attraversata a bassa velocità e condivisa da tutti i tipi di veicoli. L’ultimo tratto di percorso è nel Centro Storico interdetto al traffico veicolare a motore, il Veicolo Ibrido può circolare con i pedoni ed altri veicoli a trazione muscolare. Si può parcheggiare nel cortile dell’edificio, estrarre il baule e mettere sotto carica gli accumulatori in ufficio. Con la media di 8 km/h, si copre la distanza in 20 minuti per un totale di 1 ora e 20 minuti per quattro viaggi al giorno. Profilo della missione: Lavoro in zone interdette al traffico veicolare che prevedono spostamenti o presenza nel territorio durante tutto l’arco della giornata. Scenario: All’ufficio-magazzino ai margini del centro storico vengono smistati i pacchi e la posta da distribuire nelle zone non raggiungibili con veicoli a motore. Ogni Veicolo Ibrido gestisce una zona che serve capillarmente, con vantaggi in termini di tempi di consegna per la maggiore agilità e frazionamento del servizio. Il servizio di pattugliamento del centro storico a bordo del veicolo

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Uso.

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ibrido permette di coprire con poche unità parti del territorio più ampie, raggiungere più rapidamente il luogo dove sia richiesto un intervento, la copertura permette l’uso anche in condizioni meteorologiche non ottimali. Un esercizio commerciale che fornisce un servizio di ristoro, può effettuare consegne con il Veicolo Ibrido nelle sue prossimità. Facendo comparire il nome della ditta sul mezzo si assicura la visibilità con un ritorno di immagine, con un costo di acquisizione e gestione del veicolo contenuto.

Profilo della missione: Visita turistica nella città in zone con differenti condizioni di traffico. Scenario: Un centro di servizi turistici affitta il veicolo ibrido e fornisce documentazione sui percorsi turistici. Il veicolo garantisce l’accessibilità rapida in qualunque zona della città che possa avere interesse turistico, parchi urbani, centro storico, zone esterne all’urbanizzato di interesse storico, archeologico o paesaggistico. Per le sue prestazioni il veicolo può essere guidato da chiunque ovunque, e avvicina il turista alla città o alle bellezze della natura come non permettono altri mezzi di trasporto.

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Profilo della missione: Spostamento per effettuare compere quotidiane in esercizi commerciali all’interno di zone a traffico veicolare limitato o interdetto partendo da zone residenziali limitrofe. Scenario: Partendo da una zona residenziale è possibile raggiungere il centro storico percorrendo una corsia dedicata. All’interno delle zone a traffico veicolare limitato o interdetto, possono essere visitati gli esercizi commerciali e gli acquisti possono essere trasportati nel bagaglio. Nel viaggio di ritorno è evitata la scomoda attesa del mezzo pubblico intralciati dagli shoppers.

Scelte tecniche preliminari. Il veicolo avrà tre ruote: per garantire l’equilibrio da fermo ed in movimento; per avere sempre i punti di appoggio al suolo, senza dover ricorrere necessariamente a sistemi di sospensioni quando la superficie su cui ci si muove non sia in piano. Per semplificare il meccanismo di trazione è opportuno pensare ad una ruota motrice e a due ruote sterzanti, in modo da non dover applicare complessi sistemi di trazione che influirebbero anche sul peso e sulla possibilità di ridurre gli ingombri agevolmente. Un sistema a ruote sterzanti anteriori è più stabile. Qualora le ruote sterzanti siano posteriori, risulterebbe più difficile mantenere la direzione, la risultante delle forze sarebbe centrifuga accentuando l’effetto sbandante in curva (sovrasterzante ). Per agevolare l’accesso dell’utente è bene non dover scavalcare la struttura, lasciando libera il più possibile la parte anteriore, per quanto è possibile mantenere alta la posizione dell’utente per garantire un buona visibilità ed essere visibile agli altri. Sfruttando le qualità elastiche dei materiali si può pensare una forma del telaio che permetta la sospensione e l’assorbimento delle asperità del suolo senza dover ricorrere a sistemi di sospensioni, tuttavia per non dover sovradimensionare gli elementi del telaio, si possono ridurre le sollecitazioni ammortizzando il carro posteriore. Una struttura che si sviluppi in un piano verticale piuttosto che nelle tre dimensioni riduce gli ingombri. Una scocca portante chiusa renderebbe difficile il trasporto e ridurrebbe drasticamente le possibilità di tenere il veicolo in luoghi con poco spazio disponibile.

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Iter.

Si definisce l’ergonomia della struttura, individuando la posizione dell’utente rispetto ai pedali ed ai comandi, riferendosi ai percentili estremi, in modo da soddisfare il massimo delle esigenze. Si individuano le possibili distribuzioni dei carichi: un utente; un utente ed un passeggero; un utente ed un bagaglio. Si può quindi individuare l’escursione del baricentro ed una posizione media. Basandosi sul baricentro medio si definiscono i punti di appoggio, quindi un passo e una carreggiata adeguati e l’altezza, scegliendo le dimensioni delle ruote, considerandone le caratteristiche.

Efficenza delle scelte. Valutando le caratteristiche: Il peso; l’efficienza meccanica degli elementi; la validità della ciclistica; il comfort dell’utente; la funzionalità; legate alla forma ed alla possibilità di attuarle con facilità dal punto di vista tecnologico, è possibile poi fare una scelta fra le alternative possibili. Con l’idea di sfruttare le caratteristiche elastiche del materiale, per evitare di utilizzare un sistema di sospensioni, mantenere contenuti i pesi ed il costo, la struttura deve essere pensata e dimensionata per lavorare alle condizioni limite di resistenza. Una struttura “ardita”, sottoposta ad un complesso sistema di sollecitazioni che deve sopportare senza perdere la sua efficienza. Partendo da questa premessa si può definire

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Verifica dimensionale.

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una forma-concetto che deve essere poi verificata con il calcolo e la simulazione elettronica e la sperimentazione pratica sul prototipo. Per la stabilità del mezzo, in curva e nelle salite, ho posizionato le due ruote sterzanti anteriori ad una distanza di 90 centimetri e prossime al baricentro, ed una ruota posteriore trattiva alle spalle dell’utente. Il sistema di guida, in tal caso, deve prevedere un margine di errore minimo per l’angolo di sterzata che per la ruota interna alla curva è maggiore essendo minore il raggio della curva stessa. Il gruppo dei pedali è anteriore, questo comporta una postura reclinata che permette di sfruttare meglio la spinta della gamba e di sedere su un sediolino più comodo di una sella. Lasciando la parte anteriore libera da elementi strutturali, l’accesso è agevolato. Il telaio si sviluppa così nel piano verticale con un triangolo principale, ed una forca composta da due bracci che portano le forcelle delle ruote anteriori sterzanti, in un piano inclinato di 20°.

La struttura deve essere verificata ipotizzando carichi dinamici e le condizioni più sfavorevoli a cui può essere sottoposta. Avendo tre punti di appoggio la condizione sfavorevole in cui il veicolo si può trovare è scaricare il peso solo su due punti di appoggio e sottoponendolo a sollecitazioni dinamiche di circa 1500 Newton.

Tecnologie. Al fine di rispettare esigenze espresse nella lista delle prestazioni, è necessaria la scelta dell’uso di tecnologie adeguate. Nell’industria ciclistica sono in uso ed in sperimentazione diverse tecniche costruttive che possono garantire costi contenuti di produzione. La maggior parte delle bici è realizzata con telai in tubi di metallo saldati con diverse tecniche. Esistono anche telai monoscocca in fibre sintetiche realizzati in un solo pezzo, molto leggeri e resistenti.

L’industria. Nei paesi sviluppati la bici è utilizzata principalmente come strumento per il tempo libero. Il ciclismo sportivo, con il giro di affari indotto dalla diffusione televisiva degli eventi e l’interesse degli sponsor, è il settore industriale per cui ed in cui vengono sperimentate nuove soluzioni tecnologiche che possono essere applicate anche sulle bici di tutti i giorni. L’Italia è certamente leader nel settore delle biciclette da competizione. I più grandi atleti usano, infatti, biciclette realizzate ed assemblate con componentistica prodotta in Italia. Le nostre industrie non hanno nulla da invidiare alle concorrenti straniere alle quali sono, a volte, superiori. In Italia sono prodotti i tubi COLUMBUS, fra i più apprezzati e utilizzati per assemblare i telai, per la loro specializzazione e la cura nella lavorazione che, con lo studio di nuove leghe dell’acciaio e di nuove geometrie, per un migliore sfruttamento del materiale, garantiscono la massima leggerezza ed affidabilità. La ditta CAMPAGNOLO è specializzata nella produzione di elementi del gruppo del cambio ed in cerchi per bici super-leggere da strada, settore in cui è da anni leader in tutto il mondo. Le ditte che si occupano dell’assemblaggio dei telai hanno una

impostazione artigianale, poche sono quelle che possiamo definire come vere industrie. La produzione di grandi numeri spesso è ottenuta a scapito della qualità. Le grandi industrie di questo settore come la BIANCHI o la ATALA, hanno prodotti di bassa gamma, certamente con un prezzo accessibile ed un vasto mercato, ma qualitativamente molto inferiori ai prodotti di punta. Le ditte che legano il loro nome esclusivamente alla qualità dei prodotti sono poche e legate al mondo della competizione sportiva. Un posto particolare lo merita la ditta CINELLI. Fondata nel 1948 da un ciclista professionista con il pallino della meccanica Cino CInelli, nel 1978 viene acquisita da Antonio Colombo, già proprietario e direttore della Columbus. A queste due industrie si stanno unendo la TTT che produce manubri e la CASTELLI che opera nel settore dell’abbigliamento specialistico. Nella politica di questo gruppo di industrie, guidate dal poliedrico Colombo, c’è la ricerca nel campo della competizione sportiva che ha portato alla realizzazione di alcuni prodotti che hanno trovato il favore del mercato, come le prolunghe del manubrio, gli Spinaci, che hanno il compito di permettere posizioni di guida che migliorino le prestazioni dell’atleta in alcuni tratti di percorso.

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Verifica della struttura.

I primi telai in tubi erano realizzati in acciaio. Nuove leghe, tecniche di assemblaggio, la lavorazione degli elementi a sezione variabile e l’uso di elementi di grande diametro e spessore ridottissimo, rendono possibile realizzare costruzioni di prezzo e peso contenuti. I tubi in alluminio sono molto leggeri ma questo è un materiale difficile da lavorare e costoso da produrre, non trovandosi in natura allo stato puro. Il titanio è un materiale raro, è disponibile solo in lamiere che devono successivamente essere lavorate, non è facile da saldare, è costosissimo ma è leggerissimo e resistente come l’acciaio. Esistono nuove leghe metalliche come l’acciaio-cromo-molibdeno e il matrox, studiati per ottenere elementi sempre più resistenti e leggeri e quindi adatti all’uso per le competizioni sportive per cui sono nate. Le fibre di carbonio sono sottili filamenti uniti in fasci, intrecciati per risultare isoresistenti a sforzi applicati in qualunque dire-

zione ed immersi in un legante di resine epossidiche. Possono assumere diverse forme, vengono quindi usati per realizzare telai in scocche, senza giunzioni, aerodinamici e molto leggeri. Esistono anche telai realizzati in tubi di fibra di carbonio incollati a giunti in alluminio fuso, utilizzati anche con tubi di materiale diverso. Titanio ed acciaio hanno un limite di fatica, fibre di carbonio e alluminio no. Ciò significa che se i primi sono sollecitati al disotto di questi limiti non perdono la loro efficienza, gli altri due vengono indeboliti e consumati da ogni singola sollecitazione. La durata di telai con i primi materiali si aggira intorno ai dieci anni, gli altri perdono la loro resistenza dopo cinque anni. I telai delle bici hanno caratteristiche di rigidità che dipendono in parte dalla geometria ed in parte dal materiale di cui sono composti. L’acciaio è molto elastico ed è più adatto per telai confortevoli, alluminio e fibre di carbonio sono più rigidi e sono adatti a non dissipare la spinta del ciclista.

Lavorazioni. La giunzione di elementi metallici avviene normalmente tramite saldature. Per non danneggiare le qualità meccaniche di materiali, come l’alluminio, si procede con saldature in atmosfera controllata a TIG (tugsten inert gas). Telai tradizionali sono uniti con saldobrasature: i tubi vengono inseriti in manicotti a cui vengono fissati riscaldandoli e sciogliendo all’interno argento

o bronzo. Telai in alluminio o con elementi in fibra di carbonio possono anche essere incollati. Strutture in scocche di carbonio, infine, possono non avere affatto congiunzioni e risultare tutte di un pezzo in cui sono annegati gli alloggiamenti per i componenti e vengono realizzati con stampi.

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Materiali.

Trattandosi di un veicolo da città a bassi costi di gestione e produzione, di non elevate prestazioni, l’uso di tubazioni in leghe di acciaio saldate a tig è la scelta tecnologica più adatta per il rispetto di questi importanti punti della lista delle prestazioni, garantisce infatti costi contenuti e l’efficienza meccanica, il materiale ad alto limite di fatica è elastico ed assicura una lunga durata del telaio. Le tubazioni per biciclette da competizione sono realizzate con materiali di alta qualità e basso peso. La ditta leader nel settore, la COLUMBUS di Milano , produce una vasta gamma di tubazioni adatte ad ogni esigenza, realizzate con diverse leghe e con diverse lavorazioni, adottate e sperimentate da diverse ditte, che ben si adattano al progetto, oggetto di questa tesi. Pur essendo un materiale tradizionale, le nuove tecniche di lavorazione lo rendono attuale ed all’altezza degli altri più moderni che, per alcune sue caratteristiche, non possono ancora sostituirlo.

La Columbus esegue la lavorazione dei tubi in tutte le fasi del processo produttivo. Il materiale di partenza per la lavorazione del tubo è una bielletta dal diametro di 145 millimetri ed un metro di lunghezza, dal peso di 130 chili. Portato il materiale a 1250° viene perforato e laminato, il tubo sbozzato che si ottiene è lungo 40 metri e viene sottoposto a

verifiche e controlli. Le successive fasi di trafilatura sono alternate a passaggi in forni ad atmosfera controllata ed a controlli dimensionali e di superficie con apparecchiature ad “ultrasuoni” ed a “correnti parassite”. Una successiva lavorazione finale specializza il tubo all’uso ciclistico con conificazioni e variazioni delle sezioni.

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Materiale.

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Scelta la tecnologia e la gamma di prodotti industriali che possono essere utilizzati, ho adattato il progetto tenendo conto dei procedimenti di assemblaggio. Il telaio può essere suddiviso in parti: 〈 il triangolo principale, composto da tre tubi saldati. 〈 Il carro posteriore, composto dai foderi orizzontali, incernierati sul triangolo principale, e dai foderi pendenti, che sono archi deformabili, incernierati sul triangolo principale e sui forcellini. 〈 I bracci pieghevoli dello sterzo, incernierati al triangolo principale, che montano i gruppi sterzo con le forcelle delle ruote sterzanti anteriori. 〈 Il tubo tele-

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scopico del movimento centrale anteriore, inserito sul tubo obliquo del triangolo centrale. Il telaio viene in parte saldato ed in parte assemblato, la possibilitĂ di adattarlo alle diverse dimensioni antropometriche permette la realizzazione di una sola misura.

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Sistema di propulsione.

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Per la propulsione ibrida del veicolo può essere utilizzato un motore a corrente continua a mozzo realizzato ed utilizzato dalla ditta SACHS su alcuni dei suoi prodotti. Essendo sul mozzo non necessita di particolari attacchi sul telaio da cui è completamente indipendente. Il pacco batterie può essere alloggiato nello schienale della seduta, asportabile. Questo propulsore attrezza una bicicletta elettrica, il sistema è capace di misurare precisamente la torsione generata dalla forza muscolare e avvia il motore esattamente in rapporto alla torsione per supportare la propulsione umana. Il sistema è composto da un meccanismo per l’energia muscolare che aziona la ruota con la rotazione dei pedali, un meccanismo elettrico che aziona la ruota con un motore, un sensore per la torsione generata dalla forza muscolare, un micro-computer di controllo per gestire il motore ed un carter cilindrico contenente il motore ed il sensore della torsione. Questo sistema garantisce il risparmio dell’energia della batteria, che può essere più piccola e leggera, e supporta la trazione muscolare quando è richiesto uno sforzo maggiore per le condizioni di marcia più dure, se si affronta una salita o si trasporta un bagaglio pesante, fornendo il 50% della trazione richiesta. Quando si smette di pedalare o si è raggiunta una velocità sufficiente, il motore è dimensionato per non superare i 20 km/h e si disattiva automaticamente. In condizioni di viaggio normali, in una zona senza brusche variazioni di quota, la batteria ha una autonomia di 40 km. La ricarica, con un carica batterie rapido, si può effettuare a casa in non più di due ore. Il motore è a corrente continua a

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pubblicazione numero: 0 675 037 A1

Registrazione Brevetto Europeo registrazione numero: 95103955.1 Int. Cl. :B62M 23/02 data di compilazione: 17.03.95

Meccanismo che aziona il potenziometro per regolare la forza elettromotrice proporzionalmente alla coppia prodotta dalla forza muscolare.

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Ufficio Europeo dei brevetti.

24 V e può produrre 300 W, 250 W effettivi, è azionato in proporzione alla forza torcente applicata sul mozzo e fornisce un rapporto di spinta 1:1 fino al raggiungimento dei 20 km/h. Il pacco batterie da 24 Volt è composto da 20 elementi da 1,2 Volt al Nichel-Cadmio e pesa 3,8 kg. Produce una corrente di 25 A ed ha una capacità nominale di 5 Ah. Il carica-batterie funziona a 230 V/50 Hz e produce una corrente di carica di 3 A. Il sistema pesa circa 10 kg

Sensore elettromagnetico della coppia.

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Partenza. 0-5 km/h

Salita. 5-8 km/h

Accelerazione. 8-15 km/h

>15 km/h

Caratteristiche della strada.

Velocità Forza elettromotrice. Forza muscolare.

Sfruttamento dell'energia del Sistema Ibrido di Trazione Muscoalre Assistita.

Funzionamento del motore a corrente continua. di giri e k una costante legata alle caratteristiche del motore: E= k ω =2 π f k. Quando la tensione e la forza elettromotrice si eguagliano, raggiunto il numero di giri No, il motore cessa di produrre trazione e la coppia diventa nulla: E=V=2 π k No. Superato il numero di giri No, il motore diventa un generatore e la coppia negativa tende a frenarlo. Il numero di giri, No, dipende dalle caratteristiche del motore espresse dalla inclinazione della retta coppia/giri. Nel motore della Elobike il motore viene azionato applicando uno sforzo sui pedali, il motore inizia a collaborare con la trazione fornendo la massima coppia fino a raggiungere il numero di giri No, che si raggiunge alla velocità di 20 km/h, velocità in cui il motore smette di collaborare con la trazione umana ed oltre la quale, nelle discese ad esempio, si comporta come un freno ed un generatore per gli accumulatori.

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Un motore a corrente continua viene alimentato da un accumulatore che produce una tensione esterna V. Sollecitato da questa tensione, si produce una forza elettromotrice E. Sotto l’azione della forza elettromotrice il motore comincia a girare n volte nell’unità di tempo, producendo una coppia C+ di trazione. La forza elettromotrice tende ad aumentare, fino ad eguagliare la tensione esterna della batteria, la coppia a diminuire,: E=V Aumenta, dunque, il numero di giri che rappresenta la variabile nella espressione della forza elettromotrice, essendo ω la velocità angolare legata al numero

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Verifiche . Con l’aiuto di modelli in scala e di un mock-up in scala reale sono state verificate le dimensioni, la loro rispondenza alle esigenze di ergonomia e la funzionalità meccanica, apportando le modifiche necessarie. Arrivati ad una impostazione di massima si può effettuare una verifica della struttura sottoposta ai carichi statici e dinamici nelle condizioni più sfavorevoli per effettuare ulteriori variazioni nell’uso adeguato del materiale. Essendo questa una fase molto complessa ed onerosa, che esula dalla definizione di una forma ed un concetto, oggetto di questa tesi, ed essendo necessaria per la sperimentazione sul prototipo, abbiamo ritenuto necessario fermare lo sviluppo del progetto a questo punto, ipotizzando solamente le successive fasi che conducono i progetti industriali dalla produzione al consumo.

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Primo modello di analisi in legno e mock-up in scala reale per lo studio sulle diverse dimensioni antropometriche.

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con il meccanismo di apertura. 〈 Il collegamento al telaio del sediolino dell’utente, della copertura, del baule, degli accumulatori e del parafango posteriore. Per non ridurre il veicolo ad una somma di componenti applicati al telaio, ho integrato le funzioni fra di loro; nella parte anteriore il paraurti con l’aggancio della copertura, il sistema di illuminazione ed alcune funzioni elettroniche; nella parte posteriore la sella, il baule, gli accumulatori ed i bracci di sostegno della copertura. Esplorando le potenzialità di diverse tecnologie, ho provato a di-

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Nel disegno delle componenti il linguaggio resta quello della coerenza con la tecnologia applicata e della funzione. Le esigenze da soddisfare sono: 〈 Un sistema di assorbimento degli urti sul tubo telescopico anteriore. 〈 Un baule per il trasporto di un bagaglio e degli accumulatori per alimentare il motore elettrico. 〈 Un sistema di luci di posizione e di illuminazione. 〈 Un sistema elettronico per la gestione della trazione elettrica e delle luci di posizione. 〈 Parafango per le ruote. 〈 Una copertura trasparente

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zione di accogliere il sellino, il meccanismo di apertura della copertura e il baule con gli accumulatori asportabili, il sistema di luci di posizione e segnalazione ed il parafango posteriore. Nella parte anteriore ho disegnato una testa in scocca di materiale plastico che funge da paraurti e carter per l’ingranaggio di trasmissione ed alloggia il sistema di illuminazione. la massa visiva è alleggerita da un foro che ha il compito di indebolire l’elemento controllandone la rottura ed assorbendo l’energia cinetica in caso di impatto. La scocca è fissata ad un telaio in lamiera di allu-

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segnare gli elementi con un linguaggio unitario. Ho iniziato studiando alcune soluzioni utilizzando scocche in materiale plastico. Successivamente mi è sembrato necessario inserire fra le due tecnologie, il telaio in tubi di acciaio e le scocche in plastica, un terzo materiale che fungesse da filtro, che permettesse il dialogo fra le forme tondeggianti plastiche e quelle lineari di metallo. Ho disegnato così un elemento in lega di alluminio forgiata e quindi fresata con macchine a controllo numerico, composta da tre pezzi, morsettata al telaio, con la fun-

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alloggiamento per componenti elettronici come spie ed undisplay.

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minio che raccorda visivamente il materiale plastico alla tubazione in acciaio. Il telaio, morsettato al tubo telescopico in modo da poter scorrere in caso di impatto, assolve al compito di sostegno per la scocca plastica, sistema di aggancio per la copertura ed

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Analisi dei costi. Nei Costi di Produzione si devono considerare le seguenti voci:

Telaio; materiale ed assemblaggio. Essendo basato su prodotti indu-

Altri componenti accessori: approvvigionamento e

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striali e non avendo variazioni dimensionali il costo è contenuto, pari a quello di un telaio di bassa gamma. Un telaio per una bici Specialissima da competizione, realizzato con lo stesso materiale richiede una lavorazione specifica per adattarlo alle dimensioni dell’atleta, le dimensioni in questo caso sono fisse ed una sola dima di lavorazione permette una lavorazione più veloce, inoltre il numero di saldature non è maggiore di quello di una normale bici. Il costo è direttamente proporzionale alle unità prodotte. Componenti in Alluminio: materiale e lavorazione. Per li sostegno della sella, del baule e dei montanti della copertura, realizzato in tre pezzi il processo di produzione prevede la forgiatura e la fresatura con macchinari a controllo numerico. Bisogna considerare il costo del materiale, dello stampo, della preparazione delle macchine CNC e dell’usura degli utensili, del trasporto e dello stoccaggio. Componenti in materiale Plastico: materiale, lavorazione. Gli elementi in materiale plastico, il nasetto, i parafango, il bauletto, i montanti della copertura ed i gusci delle luci di segnalazione, sono realizzati il fusione in uno stampo, trasportati e stoccati. Copertura in Perspex. La realizzazione di questa componente viene effettuata con la realizzazione di uno stampo e la formatura del materiale, la componente deve quindi essere trasportata e stoccata. In questi tre casi i costi sono inversamente proporzionali al numero di unità prodotte.

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stoccaggio. Le ruote, i pneumatici, l’impianto frenante, il meccanismo di trazione, il sistema ibrido della SACHS ed altre componenti, influiscono sul costo per il loro approvvigionamento e lo stoccaggio. Possono variare molto per la scelta dei prodotti, la reperibilità ed il numero di unità acquistate. Assemblaggio, distribuzione e vendita. Il prezzo alla vendita del veicolo, escludendo la lavorazione dei pezzi speciali, può essere equiparato a quello di una bicicletta normale equipaggiata col sistema ibrido della SACHS, per il costo dei pezzi speciali bisogna considerare un incremento inversamente proporzionale al numero di UNITÀ PRODOTTE. Sul prezzo influisce il SEGMENTO DI MERCATO in cui il prodotto può essere collocato, con il relativo VOLUME DI VENDITE. Il prezzo alla vendita di una bici come la ELOBIKE della SACHS è di 2600 DM, pari a circa L.2.600.000, considerando che si tratta di un prodotto di nicchia, con uguali problemi di distribuzione e vendita, il prezzo del Veicolo può essere incrementato in ragione ai problemi di produzione dei pezzi speciali e delle diverse problematiche per lo stoccaggio, raggiungendo un prezzo di circa L.3.000.000 / L. 3.200.000. Un prezzo di acquisto così alto viene compensato dal basissimo costo di gestione, limitato alla ricarica degli accumulatori ed alla sostituzione di pezzi danneggiati con l’uso, dai benefici in termini di tempo e di efficacia degli spostamenti.

Contatti. Nell’ elencare le fonti da cui ho ricavato le informazioni per condurre la mia Tesi di Laurea, inizierò citando e ringraziando tutte le persone da me contattate che gentilmente mi hanno aiutato, con la loro cortese disponibilità, ad arricchire il mio lavoro di ricerca. Consulenze e Contatti: Prof. Richard Sapper, designer, progettista della bicicletta pieghevole “Zoom”. Arch. Giuseppe Genazzini, studioso e collezionista e restauratore di biciclette d’epoca. Arch. Girorgio Bellani, autore di una tesi di laurea in Architettura,:”Pellicano, la spesa a tre ruote”, una bicicletta per la spesa, relatore Prof. F.Mauri, anno accademico ‘93/’94 Politecnico di Milano. Ing. Fabio Paron, Responsabile Servizi Commerciali della CARNIELLI S.p.A.Vittorio Veneto. Ing. Giovanni Lombardo, Sviluppo Prodotti della Cesare RIZZATO S.p.A. Padova. Dott.ssa Mariangela Devercelli, IREF Milano. Lello Grosso, imprenditore, ditta Neatec di Cercola (NA), Alberto Sarrantonio, rivista Bicisport. Nicola Fontana, rappresentante per l’Italia della ditta SOFTRIDE U.S.A. Associazione CICLOBBY,associata FIAB, (Federazione Italiana Amici della Bicicletta ) di Milano Associazione CICLOVERDI, associata FIAB di Napoli. ANCMA, Associazione Nazionale Ciclo Motociclo Accessori, Milano. LIGHTING CYCLE DYNAMICS, ditta produttrice di Recumbent, Lompoc, California, USA RHOADES CAR, ditta produttrice di veicoli a 4 ruote a trazione muscolare Hendersonville Tennesee, USA ANGLE TECH, ditta produttrice di Recumbent, Woodland Park, Colorado, USA GRUPPO S.p.A. Antonio Colombo, Imprenditore, dirigente della Gruppo S.p.A., Milano divisione Cinelli: Fabrizio Pirovano, Responsabile Sviluppo Prodotti divisione Columbus : Ing. Pagni , Ing. F. Aghito, settore Ricerca e Sviluppo. PIAGGIO Veicoli Europei S.p.A., Pontedera (PI) Ing. Grazzini, incaricato dei rapporti con le Università. Ing. Paolo Casalini, settore Sviluppo Prodotti Innovativi. Ing. Calastri, settore Sviluppo Tecnologico. SAIM S.p.A., rappresentante per l’Italia dei prodotti SACHS. SACHS Fahrzeug- und Motorentechnik GmbH, Deutchland Ing. Hartmut Huhn, direttore dello Sviluppo Prodotti.

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Fonti

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Bibliografia. Libri: AA.VV., Proceedings of the 8th Velo-City Conference, Basel 1995- Velo-City Conference ‘95 26.-30.9.1995 in Basel, Basilea, Interessengemeinschaft Velo beider Basel, 1995. Ballantine Richard, Grant Richard, The Ultimate Bicycle Book, Londra, Dorling Kindersely Limited, 1992. Diagram Group, Il Libro della Bicicletta, Milano, Garzanti Editore , 1995. Vicennati, Enzo, Il tealio, Roma, Compagia Editoriale, 1995. Sabadini, Carlo, Dalla ruota portante al mozzo a ruota libera unidirezionale, monografia a tiratura limitata della documentazione della ditta Fichtel & Sachs, Calderrara di Reno (Bo), SAIM S.p.A., 1995

Riviste:

“Bikecology, il concorso per una nuova bicicletta, Tokio”, Domus 533, p. 38

Legzdins, Anderjs, “Un modo anarchico-creativo per umanizzare la tecnologia. Una tecnologia, secondo gli autori, al servizio dell’uomo e non contro l’uomo”, Domus 635, p. 50. Morteo, Enrico, “Bicicletta pieghevole Strida”, Domus 704 Bosoni, Giampiero, “Storia della Bicicletta”, “Pendersen of Denmark, 1839-1993”, “Span Bike, 1967-1992”, Domus 750, p. 58 Picchi, Francesca, “Bicicletta pieghevole Zoom”, Domus 775, p. 87 Tuminelli, Paolo, “La bicicletta reinventata”, Domus 764, p. 97 “Bicicletta Pieghevole Siel”, Stileindustria 2, maggio 95, p.75 “Una bicicletta che sta dappertutto”, Stileindustria 2, maggio 95, p.75 Goy, Franco, “La sostenibile leggerezza del Dedalus”, ed. Domus, Volare 57, p.24 Lorenzo , D. Mariani, “Hanno riscoperto la ruota”, Focus, novembre 1996, n°49, pp.50-54. Sono state consultate inoltre riviste specializzate nel settore del ciclismo sportivo: Cicloturismo, BC sport, La bicicletta, Ciclismo, Bicycling, Velò.

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“Il Cyclodome, ovvero andare in bicicletta con ogni tempo”, Domus 534, p. 37

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Dalla Rete: Ă&#x2C6; facile trovare molte informazioni nel www di Internet circa i veicoli a trazione umana sperimentali o in commercio negli Stati Uniti ed in Europa,attivando i motori di ricerca con le parole recumbent; hpv, bicycle, ecf, International Human Powered Veichles Association, http.//www.ihpva.org/ Cinelli, http://www.cinelli.it/ Bianchi, http://www.bianchi.it/ Recumbents, http://carol.fiwi.uva.nl/ domande frequenti sui recumbent, http://draco.acs.uci.edu/rbfaq/

Editoriale Domus; pp.:8ad, 10, 12as, 13ad,15as, 17, 19bs. Dorling Kindersely Limited; pp.: 15bs, 19ad, 23a, 24cd- bd. International Human Powered Veichles Association; pp.: 4, 6, 15bd, 16as, 18, 23bd. SACHS Fahrzeug- und Motorentechnik GmbH; pp.: 21c, 43, 44, 45. PIAGGIO Veicoli Europei S.p.A.; pp.: 20bs, 24c-bd. Rhoades Car; p.: 23cs-bs. Lightning Cycle Dynamics; pp.: 16cs-bd, 18. Cinelli; pp.: 14ad, 31. Torre Colombera ed.; pp.: 7, 8. Prof. Richard Sapper: p. 11. Comune di Milano: pp.: 28, 29 Bicycling: p.: 9cd, 20as, 21as. Focus: p. 21. Corratec: pp.: 13b, 42cs. Softride: p.14. Barbara Ciccolella: pp.: 22cd, 30c. Mariaconsiglia Martignetti: p. 26as. Menita Landolfi: 25cs. Paola Mattaini: p. 26cd. ECF: p. 27. Le illustrazioni e le immagini di cui non Ă¨ citata la fonte sono state realizzate dall'autore della tesi.

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Immagini: