STUDIO E OTTIMIZZAZIONE DI UN RIDUTTORE AD ELICHE CONTROROTANTI PER UN ADDESTRATORE ACROBATICO

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1 Università degli Studi di Bologna FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica STUDIO E OTTIMIZZAZIONE DI UN RIDUTTORE AD ELICHE CONTROROTANTI PER UN ADDESTRATORE ACROBATICO Candidato: Relatore: Fabrizio Velluto Prof. Ing. Luca Piancastelli Correlatore: Dott. Ing. Cristina Renzi Anno accademico 2007/2008 Sessione II 1

2 OGGETTO DELLO STUDIO RIDUTTORE PER ADDESTRATORE ACROBATICO SCOPO Sostituire il motore in dotazione con una coppia di motori Yamaha R1 modificati per uso aeronautico, ottenendo in uscita due eliche coassiali, controrotanti e indipendenti (movimentate ognuna da un diverso motore) 2

3 SF 260 PICCOLO AEREO SPORTIVO E DA TURISMO GRANDI DOTI ACROBATICHE ADDESTRAMENTO PILOTI MOTORE LYCOMING 2 YAMAHA R1 MODELLO O-540O 540-E4A5 MODIFICATI AD USO AERONAUTICO 6 CILINDRI CONTRAPPOSTI 4 CILINDRI IN LINEA POTENZA 260 hp MASSA A SECCO 180 kg POTENZA 250 hp (x2) MASSA A SECCO 45 kg (x2) 3

4 COASSIALI CONTROROTANTI INDIPENDENTI DUE ELICHE VANTAGGI: Annullamento momento giroscopico: le due eliche producono due momenti giroscopici uguali ma di segno opposto che si annullano a vicenda; vantaggi per il pilotaggio Miglior rendimento Aumento sicurezza: in caso di avaria di un motore si può comunque ue contare sulla spinta del secondo motore per effettuare le manovre di rientro Diminuzione del diametro complessivo con la possibilità di installare un carrello più piccolo 4

5 RAPPORTO DI TRASMISSIONE Il motore Yamaha R1 in versione aeronautica èdotato di un riduttore la cui uscita ruota a 3855 rpm. Le estremità dell elica elica non possono oltrepassare la velocità del suono: nel caso in esame il regime da raggiungere è di circa 2600 rpm RIDUTTORE PRINCIPALE ÈNECESSARIO INTRODURRE UN SECONDO STADIO DI RIDUZIONE CON RAPPORTO DI TRASMISSIONE: 5

6 RUOTE ALLEGGERITE Dentatura in acciaio per problemi di pitting Ruota componibile Corone dentate (acciaio) e mozzo (lega titanio) chiodati sulle razze (lega titanio) 300M Ti6Al4V 6

7 DISPOSIZIONE MOTORI Interasse 300 mm Aspirazioni al centro Scarichi all esterno Rotazione in senso opposto Inclinazione di 15 per guadagnare spazio al centro per gli ausiliari 7

8 ALBERI CONTROROTANTI ALLOGGIATI L UNO ALL INTERNO SCELTA DEL DELL ALTRO CUSCINETTO: In base al tipo di carichi a cui deve reagire In base agli spazi a disposizione CUSCINETTI A RULLI CONICI (MONTAGGIO AD X) CUSCINETTO COMBINATO A RULLINI CUSCINETTO A RULLINI CILINDRICI 8

9 RISULTATO PARZIALE 9

10 DISPOSITIVI AUSILIARI Un motore a combustione interna, per funzionare, ha bisogno di alcuni ausiliari: Gruppo pompe (pompa dell acqua e pompa dell olio) Alternatore Motorino di avviamento NEL NOSTRO CASO SI HANNO DUE MOTORI CHE FUNZIONANO IN COPPIA ELIMINAZIONE DEI COMPONENTI DOPPI PRESENTI 10

11 IL MECCANISMO ACCOPPIANDO DUE ALBERI DI QUESTO TIPO SI OTTENGONO DUE PERNI CHE RIMANGONO SEMPRE IN ROTAZIONE, ANCHE IN CASO DI AVARIA DI UN MOTORE MONTATE CON SPINE ELASTICHE MONTATE SU RUOTE LIBERE E COLLEGATE OGNUNA AL RIDUTTORE PRINCIPALE DEL RISPETTIVO MOTORE 11

12 LA DISPOSIZIONE ALTERNATORE COLLEGATO TRAMITE INGRANAGGIO RUOTE DEL PRIMO STADIO DI RIDUZIONE MOTORINO D AVVIAMENTO DOTATO DI DUE PIGNONI MONTATI SU DUE RUOTE LIBERE DAL SENSO DI BLOCCO OPPOSTO 12

13 SICUREZZA I GRUPPI POMPE SICUREZZA: : CON UN UNICO GRUPPO POMPE, IN CASO DI AVARIA DELLO STESSO, VERREBBE A MANCARE L AZIONE L REFRIGERANTE E LUBRIFICANTE INDISPENSABILE PER IL FUNZIONAMENTO DEI MOTORI DUE GRUPPI POMPE, UNO PER OGNI MOTORE 13

14 IL NASO ALLOGGIAMENTI CUSCINETTI SEDI DISPOSITIVI AUSILIARI E COPERCHI PER BLOCCAGGIO CUSCINETTI COLLEGAMENTO CON 7 VITI M8 AL BASAMENTO 14

15 RISULTATO FINALE 15

16 ANALISI DELLE MASSE NASO: MECCANISMO PER IL MOTO ALLE POMPE: 9,8 kg 0,35 kg MECCANISMO CENTRALE PER GLI ALTRI AUSILIARI: 0,65 kg RUOTE DENTATE DEI QUATTRO ALBERI PRINCIPALI: 12,4 kg ALBERI PARALLELI: ALBERI CONTROROTANTI: TOTALE: 4,3 kg 7,7 kg 35,2 kg Le masse sono state calcolate considerando i seguenti materiali: Ti6Al4V (lega di titanio) per il corpo delle ruote dentate dei quattro q alberi principali; GD-AlSi9 (lega di alluminio) per il naso; 300M (acciaio) bonificato e nitrurato per gli alberi principali, le corone dentate delle relative ruote, e per tutti i restanti ingranaggi. 16

17 SVILUPPI FUTURI Gli sviluppi futuri di questa tesi riguarderanno la progettazione e l adattamento dei nuovi motori al riduttore, con tutte le modifiche del caso. GRAZIE PER L ATTENZIONE 17

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