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ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITÀ DI BOLOGNA
SECONDA FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CON SEDE A CESENA
CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA
TESI DI LAUREA
in
DISEGNO ASSISTITO AL CALCOLATORE
STUDIO DELL’ INSTALLAZIONE DEL MOTORE 1.3 JTD SU VELIVOLO CESSNA 172
CANDIDATO RELATORE
Alex Paganelli Prof. Ing. Luca Piancastelli
OBIETTIVI :
- Posizionamento del nuovo motore Fiat
- Posizionamento degli ausiliari del motore
di maggiore ingombro
- Modellazione del castello motore
- Test del castello motore
STUDIO DELL’ INSTALLAZIONE DEL MOTORE 1.3 JTD SU
VELIVOLO CESSNA 172
Oggetto dello studio:
installazione di un motore Diesel modificato e di
tutti i relativi accessori su velivolo Cessna 172
- Lunghezza : 8,28 m
- Apertura alare : 11 m
- Massa a vuoto : 736 kg
-Velocità di crociera : 140 km/h
VELIVOLO :
Cessna 172
Skyhawk
Oggetto dello studio:
installazione di un motore Diesel modificato e di
tutti i relativi accessori su velivolo Cessna 172
Motore di serie Cessna 172
Lycoming O-320 :
- cilindrata = 5250 cc
- 4 cilindri contrapposti
- potenza max : 150 CV @ 2700 rpm
- massa : 125 kg
Motore modificato
Fiat 1.3 JTD multijet :
- cilindrata = 1248 cc
- 4 cilindri in linea
- potenza max : 147 CV @ 6000 rpm
- massa : 135 kg
MOTORE : La potenza del motore originale del Cessna 172 è
maggiore rispetto a quella del Fiat 1.3 JTD multijetche si vuole utilizzare.
E' stato necessario modificare il 1.3 per aumentarne la potenza.
Disponibilità iniziali
Principali componenti a disposizione e utilizzati per l'installazione
Alcuni degli accessori del motore disegnati in seguito
POSIZIONAMENTO DEL MOTORE
La posizione del motore
all'interno del cofano è
già stabilita a priori.
- L'asse dell'elica deve coincidere
con l'asse dell'elica di serie,
dunque la posizione del motore
secondo le direzioni longitudinale e
trasversale è vincolata.
- La rotazione del motore attorno
all'asse dell'elica non è concessa
per motivi di corretto
funzionamento del motore.
MODELLAZIONE DEL CASTELLO
MOTORE
Il castello motore è l’elemento di unione tra telaio del
velivolo e motore; per questo deve possedere determinate
caratteristiche che sono :
resistenza
leggerezza
minimo ingombro
MODELLAZIONE DEL CASTELLO
MOTORE
- Modificare il castello
originale
si utilizza l'originale come base
di partenza, modificando la
zona degli attacchi al motore
- Progettare un nuovo
castello ??
MODELLAZIONE DEL CASTELLO
MOTOREValutazioni sull'utilizzo del castello motore
originale
Come si può notare
dall'immagine gli attacchi del
castello motore risultano molto
spostati in avanti rispetto alla
posizione del motore.
IL CASTELLO ORIGINALE NON
RAPPRESENTEREBBE UNA
SOLUZIONE OTTIMALE
MODELLAZIONE DEL CASTELLO MOTORE:
Valutazioni sull'utilizzo di un nuovo castello motore
Scelta del materiale :
alluminio LEGA 5086 O (Al-Mg) – PERALUMAN
- buona resistenza alla corrosione
- incremento della resistenza tramite deformazioni a freddo
- buona saldabilità
Scelta del tipo di sezione :
SEZIONE RETTANGOLARE CAVA :
- in grado di reggere coppie flettenti differenti in base alla
disposizione della sezione
- facilmente ottenibile tramite piegatura e saldatura di una
lamiera
Scelta della forma della struttura : da valutare
CASTELLO MOTORE :
valutazione dei punti di attacco
ATTACCHI MOTORE : sfruttare quelli utilizzati sugli autoveicoli motorizzati con motore Fiat 1.3 JTD
ATTACCHI PARAFIAMMA :
sfruttare gli attacchi originali delCessna 172
CASTELLO MOTORE :
attacchi motore
ATTACCO POSTERIORE
CASTELLO MOTORE :
attacchi motore
SUPPORTI ANTERIORI : prima configurazione
SUPPORTI ANTERIORI : seconda configurazione
CASTELLO MOTORE
TEST DEL CASTELLO MOTORE
Programma di simulazione utilizzato : STRAUS7
( Schematizzazione della struttura e numerazione delle travi )
- Tensione di snervamento lega 5086 O : σ0.2 = 125 MPa
- Coefficiente di sicurezza : 1,5 σ amm= 83 MPa
TEST DEL CASTELLO MOTORE : Test 1
- Applicazione dei carichi : - Forza in direzione verticale ( a = 6 G , m = 150 kg )- Forza in direzione laterale ( a = 2,5 G , m = 150 kg )
- Schematizzazione dei collegamenti baricentro_motore-telaio
SEZIONE RETTANGOLARE CAVA 40x20 mm , spessore 2 mm :travi 1,2,3,5,6,7,8,9
SEZIONE CIRCOLARE CAVA ϕest =40 mm , spessore 2 mm :trave 4
TEST DEL CASTELLO MOTORE : Test 2
SEZIONE RETTANGOLARE CAVA 45x45 mm , spessore 2 mm :travi 1,2,3,5,6,7,8,9
SEZIONE CIRCOLARE CAVA ϕest =40 mm , spessore 2 mm :trave 4
TEST DEL CASTELLO MOTORE : Test 3
SEZIONE RETTANGOLARE CAVA 55x45 mm , spessore 2 mm :travi 5,6,7,8,9
SEZIONE RETTANGOLARE CAVA 50x40 mm , spessore 2 mm :travi 1,2 e le due travi aggiunte tra le 9 e 6
SEZIONE CIRCOLARE CAVA ϕest =40 mm , spessore 2 mm :trave 4
ACCETTABILE
Posizionamento intercooler e radiatore
Intercooler e radiatore sono stati posizionati di fronte ad una presa d'aria del cofano
Convogliatore d'aria per i due scambiatori :
- garantire una portata d'aria sufficiente- leggero e con discreta resistenza
Conclusioni