Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria Facoltà di Ingegneria Esame di Stato per l Abilitazione all Esercizio della Professione di

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1 Esame di Stato per l Abilitazione all Esercizio della Professione di Ingegnere Traccia di Meccanica Vecchio Ordinamento Sessione: Novembre 2005, 2 a Sessione Descrivere sinteticamente i manovellismi con particolare riferimento all' albero a gomiti. Effettuare degli schizzi di massima, quindi eseguire il dimensionamento di una manovella di estremità facente parte di un manovellismo di spinta rotativa. I dati di progetto sono : 1. Lunghezza della biella l = 360 mm. 2. Raggio di manovella r = 158 mm. 3. Forza costante agente sul piede di biella F = 980 Kg. 4. Carico di sicurezza del materiale K = 3,8 Kg/mmq. 5. Distanza fra mezzeria del bottone di manovella e quella del supporto b = 125 mm. 6. Pressione specifica fra le superfici a contatto p = 0,9 kg/mmq.

2 Traccia di Meccanica Vecchio Ordinamento Sessione: Giugno 2006, 1 a Sessione Dato il braccio robotico vincolato a muoversi nel piano x-z come mostrato in figura. Supponendo che: - si voglia spostare un carico di 200 kg dalla posizione A alla posizione B in circa 2 secondi. - L escursione massima di α a partire dalla posizione parallela al suolo sia di 45 gradi in senso orario. Si proceda ad effetuare: - una progettazione di massima delle strutture in acciaio; - una scelta ed un dimensionamento dell attuatore al giunto; - una scelta di una opportuna architettura del sistema di controllo comprensiva di sensori e di hardware di controllo; - una modellizzazione matematica del processo assumendo come ingresso la coppia al giunto e come uscita la posizione della massa; - una progettazione di massima dell algoritmo di controllo basata sul modello ricavato. Si discutano tutte le scelte effettuate in relazione al costo, e all efficienza del sistema. Giunto Attuato 1.2m α Giunto non Attuato 1m Posizione B x Posizione A z

3 Traccia di Fisica Tecnica Vecchio Ordinamento Sessione: Giugno 2006, 1 a Sessione In un impianto motore funzionante secondo un ciclo Rankine con surriscaldamento, una portata d acqua di 50 kg/s in condizioni di liquido saturo, alla pressione di 20 kpa, viene pompata fino alla pressione di 15 MPa, quindi vaporizzata e surriscaldata fino alla temperatura di 500 C. Il vapore d acqua viene quindi immesso in una prima turbina di alta pressione, avente efficienza di 0.90, ed all uscita surriscaldato nuovamente fino alla temperatura di 500 C. Viene quindi immesso in una seconda turbina, anch essa con efficienza di 0.90, dalla quale ne esce condensato alla pressione di 20 kpa e con un contenuto in fase liquida pari al 15%. Determinare: a) le potenze erogate dalle due turbine; b) il calore ceduto alla sorgente a temperatura più bassa; c) il calore da fornire nelle due fasi di surriscaldamento; d) la potenza della pompa; e) il rendimento del ciclo. Si allegano le tabelle

4 Traccia di Fisica Tecnica Vecchio Ordinamento In un impianto a gas una portata di 1,5 kg/s di aria, alla pressione di 100 kpa ed alla temperatura di 20 C, viene introdotta in un compressore avente rendimento di 0,85. All uscita dal compressore l aria, che si trova alla pressione di 400 kpa, viene immessa nella camera di combustione, nella quale si raggiunge la temperatura di 980 C. I gas vengono quindi fatti espandere in una turbina avente rendimento di 0,87, fino ad una pressione intermedia tale da far produrre il lavoro necessario al funzionamento del compressore. L espansione viene quindi completata in una seconda turbina, anch essa con rendimento 0,87. Dopo aver rappresentato lo schema meccanico dell impianto e dopo aver tracciato nei diagrammi pv e Ts le relative trasformazioni termodinamiche, determinare: a) la quantità di calore da fornire in camera di combustione; b) la pressione e la temperatura dei gas all uscita della prima turbina; c) la potenza erogata dalla seconda turbina; d) il rendimento del ciclo. Nell ulteriore ipotesi che l aria in uscita dal compressore venga preriscaldata dai gas combusti di scarico mediante un rigeneratore avente efficacia 0,75, calcolare: e) la temperatura dei gas combusti all uscita del rigeneratore; e rideterminare: f) la quantità di calore da fornire in camera di combustione; g) il rendimento del ciclo;

5 Traccia di Meccanica Vecchio Ordinamento Il sistema di nastri trasportatori mostrato in figura serve per lo smistamento di bottiglie in un azienda di imbottigliamento. Un primo nastro trasportatore (NASTRO A) porta le bottiglie su una piattaforma dotata di pistone. Tale pistone è demandato allo smistamento delle bottiglie sul NASTRO B (pistone non azionato) o sul NASTRO C (pistone azionato). Il compito del pistone è quello di inviare in ciclo 20 bottiglie sul NASTRO B e 20 bottiglie sul NASTRO C. Un sensore rileva la presenza delle bottiglie sulla piattaforma del pistone Tenendo presente che ogni bottiglia pesa circa 2Kg, che i nastri sono lunghi 3 metri, che su ciascun nastro possono esserci contemporaneamente 30 bottiglie, e che deve essere effettuato uno smistamento ogni secondo, si effettui una scelta dei componenti ed un dimensionamento di massima del sistema in relazione a: - caratteristiche dei supporti della struttura meccanica; - motori elettrici da usare per la movimentazione dei nastri; - pistone per lo smistamento; - sensoristica e hardware per l automazione. Supponendo inoltre che - I tre nastri devono essere mossi contemporaneamente. - Ad ogni comando MUOVI i nastri si muovono di un passo. - Se per 2 minuti di seguito non arrivano bottiglie sulla piattaforma si deve interrompere il processo effettuare una progettazione di massima del sw di automazione NASTRO A PISTONE NASTRO B SENSORE DI PRESENZA NASTRO C

6 Traccia di Aeronautica Vecchio Ordinamento Tema n. 1 Il candidato illustri la teoria della linea portante mettendo in evidenza le ipotesi ed i limiti di applicazione. Alla luce dei risultati ottenuti con tale teoria, il candidato discuta le soluzioni applicative per diminuire la resistenza indotta. Considerando un velivolo con velocità di crociera = 0.3 Mach, quota di crociera = 5000 m e peso di progetto = 2000 Kg, il candidato effettui un dimensionamento di massima dell'ala e della pianta del velivolo.

7 Traccia di Aeronautica Vecchio Ordinamento Tema n. 2 Il candidato illustri le principali metodologie per i sistemi di aumento della stabilità a ciclo chiuso (S.A.S.) per velivoli dell'aviazione civile. Considerato un velivolo con - funzione di trasferimento sul canale elevatore velocità angolare di beccheggio del tipo s ( ) 2 s + 1.8s guadagno del giroscopio Kq = 100 mv /grado - guadagno del servo Kservo = 1 grado/volt si discutano le caratteristiche di stabilità del velivolo al variare del guadagno di un controllore di tipo proporzionale. Infine si discutano le principali tecnologie legate all'implementazione dei sistemi di aumento della stabilità a bordo dei moderni velivoli.

8 Traccia di Aerospaziale Vecchio Ordinamento Si vuole portare un satellite per le telecomunicazioni in orbita bassa con le caratteristiche - Si effettui un dimensionamento del sistema di lancio - Si scelga un punto per il trasferimento orbitale e si calcolino forza e direzione delle forze da applicare per il trasferimento orbitale - Si discuta la scelta degli attuatori Assunto che il sistema è completamente privo di attrito di dimensioni un sistema di controllo per le variazioni di assetto.

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