Università degli studi di Bologna FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Disegno Tecnico Industriale

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Aureliano Molinari
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1 Università degli studi di Bologna FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Disegno Tecnico Industriale Tesi di laurea di: Mirco Ronconi Relatore: Prof. Ing.. Luca Piancastelli Correlatore: Prof. Ing.. Alfredo Liverani Prof. Ing.. Franco Persiani Prof. Ing. Gianni Caligiana

Mirco Ronconi Relatore: Prof. Ing.. Luca Piancastelli Correlatore: Prof.

2 Obiettivi della tesi Dimensionamento degli scambiatori di calore Studio del posizionamento ottimale del sistema motore radiatori Studio delle problematiche riscontrate al fine di ottenere una configurazione power pack

sistema motore radiatori Studio delle problematiche

3 Sistema di raffreddamento del motore versione automobilistica Pesante Ingombrante Non affidabile al 99,9999% OCCORRE RIPROGETTARE IL SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO

4 Dimensionamento del radiatore (Pot. Max a V>Vstallo Vstallo 150 km/h) Q& = h t A a T m Potenza termica da smaltire = 58 CV Salto medio di temperatura T m = 47 K Coefficiente di scambio termico h = 145 W/m 2 K Fattore di compattezza = 1000 m -1 Spessore del radiatore = 50 mm Superficie frontale del radiatore = 0,128 m 2

= 58 CV Salto medio di temperatura T m = 47 K Coefficiente di scambio termico h

5 Dimensionamento dell interrefrigeratore (aftercooler( aftercooler) Potenza termica da smaltire = 42 CV Salto medio di temperatura = 155 K Coefficiente h = 15 W/m 2 K Fattore di compattezza = 1000 m -1 Spessore dell intercooler = 100 mm Superficie frontale dell intercooler = 0,133 m 2

Coefficiente h = 15 W/m 2 K Fattore di compattezza = 1000 m -1

6 Progettazione ad hoc degli scambiatori Economicamente poco conveniente Ricerca di componenti commerciali con requisiti di leggerezza e compattezza Scelta di un radiatore per motocicletta Suzuki GSX 1300 (170 CV)

7 Sul mercato non sono disponibili interrefrigeratori adatti per cui VERRA PROGETTATO EX NOVO :

8 Fase successiva: sistemazione dei radiatori Verifica degli ingombri del motore Sagoma frontale del motore originale Sagoma frontale del motore Fiat 1900 I due motori sono dimensionalmente molto differenti

del motore originale Sagoma frontale del motore

9 Primo approccio al sistema Mantenimento del riduttore per il collegamento albero motore elica attualmente installato a Forlì riduttore

10 Questa soluzione non è adottabile in quanto interferisce con il vano del carrello retrattile Vano carrello retrattile

11 Soluzione alternativa: Eliminazione del riduttore Vantaggi: diminuzione considerevole del peso (attorno a 25 kg) eliminazione degli attriti degli ingranaggi, quindi aumento dell efficienza complessiva eliminazione del giunto elastico all interno del riduttore e quindi aumento dell affidabilità (il giunto elastico è soggetto ad usura e quindi a rottura)

dell efficienza complessiva eliminazione del giunto elastico all interno del riduttore e

12 Rilevamento di un problema geometrico Con il collegamento diretto senza riduttore il motore interferisce con il cofano del velivolo

13 Soluzioni possibili Inclinazione del motore Modifica costruttiva del cofano

14 Soluzione 1: inclinazione del motore L eccessiva inclinazione (maggiore di 80 ) rende difettosa la lubrificazione Soluzione non adottabile

15 Soluzione alternativa: modifica del cofano

16 Vantaggi: il motore rimane in posizione orizzontale sufficiente spazio ai lati per il posizionamento degli scambiatori di calore Svantaggi: occorre riprogettare il cofano motore peggiora l aerodinamica del velivolo peggiora la visibilità dall abitacolo

scambiatori di calore Svantaggi: occorre riprogettare il

17 Andamento del flusso d aria interno

18 Layout del complessivo intercooler radiatore

19 Per prevenire eccessivo raffreddamento (specialmente ad alta quota) è possibile porre una griglia di regolazione del flusso d aria all interno del cofano comandata da un sensore di temperatura o direttamente dal pilota

regolazione del flusso d aria all interno del cofano

20 Vibrazioni torsionali: situazione attuale Tao Armoniche MPa giri/min notevole picco di tensione all avviamento necessità di mantenere il minimo del motore sopra ai 1100 rpm invecchiamento del materiale polimerico del giunto elastico

tensione all avviamento necessità di mantenere il minimo del motore

21 Vibrazioni nel collegamento diretto Tao Armoniche Albero di collegamento MPa giri/min I picchi di tensione sono fuori dal regime di funzionamento del motore

22 Nota sull alimentazione del gasolio La pompa del common rail richiede una pressione di entrata del gasolio di 2,5 bar La portata del carburante deve essere superiore a quella necessaria Necessità di un circuito di raffreddamento del gasolio Occorre progettare il circuito di alimentazione del carburante

23 Pompa 2,5 bar Serbatoio intermedio Filtro per l acqua Griglia di raffreddamento

24 Conclusioni L assenza del riduttore alleggerisce il sistema di 25 kg il peso è analogo a quello del motore originale La soluzione adottata rientra nei parametri di leggerezza, affidabilità ed economicità Facile sostituzione tra i due motori

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