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