Processo di installazione del motore Orenda su una replica del Macchi 205 Veltro

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1 Università degli Studi di Bologna Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Disegno Tecnico Industriale Processo di installazione del motore Orenda su una replica del Macchi 205 Veltro Relatore: Prof. Ing. LUCA PIANCASTELLI Tesi di Laurea di: Correlatori: Prof. Ing. GIANNI CALIGIANA ANDREA DATI Prof. Ing: ALFREDO LIVERANI

2 Progetto virtuale gallerie Caproni La tesi si inserisce nell ambito del progetto virtuale Gallerie Caproni che comprende l acquisizione e digitalizzazione della documentazione originale di velivoli storici e la ricostruzione virtuale degli stessi. CARATTERISTICHE TECNICHE: Macchi 205 Veltro Velocità max 648 Km/h Apertura alare m Superficie alare 16.8 m 2 Lunghezza totale 8.84 m Altezza 3.03 m Carico utile 827 Kg Massa totale 3408 Kg Peso a vuoto 2587 Kg

3 Scopo del progetto Costruire un modello virtuale della parte anteriore del Macchi 205 Veltro e valutare la possibilità di installazione di un motore Orenda OE600A Sviluppo fasi di lavoro: Studio della capottatura del motore e realizzazione del modello in 3D dei cofani mediante il CAD Rhinoceros 3. Raccolta delle informazioni sul motore Orenda OE600A e creazione del suo modello. Progettazione e verifica del castello motore. Progettazione preliminare e posizionamento dei sistemi di raffreddamento di acqua e olio e del sistema di alimentazione del motore.

4 Studio della capottatura Componenti muso dell aereo: cofano dorsale anteriore cofano dorsale posteriore cofano ventrale anteriore cofano ventrale posteriore presa d aria longherina di supporto dei cofani anteriori cono di copertura del mozzo elica

5 I cofani del Macchi Struttura portante Profilati in duralluminio fissati con squadrette, chiodi e rivetti dello stesso materiale Lamiera Viene chiodata sullo scheletro del cofano

6 I cofani anteriori Cofano dorsale LAMIERE PROFILATI CURVE SKIN DI DEI DI COSTRUZIONE DI COPERTURA COFANI SOSTEGNO COLORATE Cofano ventrale

7 I cofani posteriori Cofano dorsale LAMIERE PROFILATI SKIN DEI DI DI COPERTURA COFANI SOSTEGNO Cofano ventrale

8 Altri componenti Presa d aria con filtro antisabbia Longherina di sostegno cofani con convogliatore aria in acciaio inossidabile Radiatori dell olio Cono anteriore ed anello posteriore di carenatura del mozzo d elica

9 Lo skin Riproduzione fedele del modello originale Verifica di installazione del motore Orenda Pelle della parte anteriore pulita Eventuali studi aerodinamici in galleria del vento

10 Il motore Orenda OE600A Disegni complessivi con principali quote di ingombro: Caratteristiche tecniche: Massa = 287kg Potenza = 600 CV Lunghezza di ingombro = 1,24 m Larghezza di ingombro = 0,65 m

11 Il motore Modello dimensionato del motore realizzato mediante Rhino 3: Versione con turbocompressore Versione aspirata Attacchi castello motore

12 Il castello motore Struttura in acciaio 42CrMo4 costituita da: 2 travi con sezione a C variabile realizzate per forgiatura 3 estrusi di cui 2 puntoni ed uno di collegamento fra le due travi Vincoli di progetto: punti di aggancio del castello motore originale (Fiat RA.1050 RC.58) punti di bloccaggio sul motore Orenda

13 Dimensionamento dei puntoni Verifica carico di punta nel caso di richiamata da cabrata: CARICHI APPLICATI CONSIDERATI Carichi di massa: Carichi propulsivi: Spinta dell elica T = Coppia di reazione del motore F = m tot Carichi giroscopici (FAR ): richiamata Ω = 1rad / s imbardata Ω=2.5rad/s ng n = 4 (richiamata da cabrata) P m = 8240N ve P C m 60 m = = 1146Nm 2 π n C = Ω Ω rot I p

14 Dimensionamento dei puntoni Forze che agiscono sul singolo braccio: Puntone da verificare Mz Fy Fx Forza di compressione sul puntone: Fattore di sicurezza (FAR ): F F C F C X Y Y Z Z = 4120,2N = 9920N = 1759N = m 2332,4N = 1099,56N F c = 23008, 8N FS = 1,5 m m Carico critico: FCR = Fc FS = 34513, 2N

15 Scelta dei puntoni Formula di Eulero: F CR A n = 1 E S = n π 2 L ρ Prendendo: = mm E L = lunghezzapuntone = 0,92m tabella = 2, N / m 2 φ = 24mm φ commercial e = 33,7mm

16 Il sistema di raffreddamento Radiatori olio Il motore Orenda va raffreddato a liquido mediante miscela di acqua e glicole etilenico che sottrae calore dai cilindri. Componenti Sotto il ventre Lontano dall elica radiatore pompa centrifuga gruppo serbatoio-vaso espansione sistema di condotti Radiatori elevata pressione aria in ingresso moto laminare della corrente Radiatore acqua Raffreddamento più efficace e quindi radiatori più piccoli e leggeri

17 Il sistema di raffreddamento Circolazione forzata garantita da una pompa centrifuga Il serbatoio e il vaso di espansione sono posizionati nel punto più in alto del circuito mediante una gabbia vincolata alla presa d aria del motore

18 Il collegamento ai radiatori serbatoio pompa

19 Sistema di lubrificazione Componenti 2 radiatori pompa + filtro serbatoio sistema di condotti Caratteristiche limite olio: 0,8 bar < P < 7bar 50 C < T <130 C I tubi devono resistere a: Pmin = 10 bar Tmin = 140 C Al motore Dal motore Linea lunga oltre 3 m tubi di min. 13 mm φ

20 Il serbatoio dell olio Serbatoio di capacità V = 16 lt orefizio necessario all eliminazione dei vapori di combustione presenti nel carter La gabbia è fissata al castello motore, e perciò facilmente accessibile La pompa in basso a destra in prossimità della coppa dell olio

21 L impianto del carburante I Al rubinetto Pompa mossa dal motore Serbatoio V1 filtro Pompa a mano o elettrica Posizionare filtro V2 Iniettori Pompa di iniezione MOTORE AVVIAMENTO AVVIATO (caso guasto) iniettori Allocazione pompa

22 Il serbatoio La soluzione comune prevede 4 serbatoi indipendenti TIPOLOGIE COMUNI alluminio saldato duralluminio chiodato leghe di magnesio saldate (fig.) flessibili in nylon + gomma (es. MERIN, VETUS) SOLUZIONE SERBATOIO PRINCIPALE Nylon-gomma all interno di un mantello in lega di alluminio

23 Motore assemblato VSERBATOIO = 200 lt

24 Conclusioni (1) La capottatura è stata riprodotta fedelmente.

25 Conclusioni (2) E stato realizzato il modello dello skin utilizzabile per eventuali studi aerodinamici in galleria del vento.

26 Conclusioni (3) Le ridotte dimensioni del motore Orenda lo rendono assolutamente compatibile con le caratteristiche del Macchi 205 Veltro.