Universit degli Studi di BolognaFACOLTA DI INGEGNERIA

Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica

disegno assistito dal calcolatore

INSTALLAZIONE MOTORE

Relatore:

Prof. Ing. Luca Piancastelli

Tesi di laurea di:

Diego Mazza

Caratteristiche biplano

Versione: Enjoy

Apertura alare: 6500 mm.

Lunghezza: 5800 mm.

Massa a vuoto: 273 kg.

Carico imbarcabile: 450 kg.

Autonomia: 5 h.

Velocit di crociera: 140

km/h.

Lo studio verter sull'installazione di un motore

Diesel 1300 m-jet modificato e di tutti gli accessori

su un biplano ultraleggero

Motore Fiat 1300 jtd con

l'aggiunta di un motore

ausiliario con potenza di 50

cv

Numero cilindri: 4 in linea.

Cilindrata: 1248 cm3.

Pressione di

sovralimentazione: 2,2 bar.

Potenza massima totale: 200

CV a 6000 rpm.

Circuito del gasolio

Il circuito che permette al combustibile di arrivare nei vari organi,

costituito sostanzialmente da una pompa di alta pressione, una

pompa di bassa pressione, un filtro combustibile, il tubo

combustibile unico (rail) e alcuni iniettori.

Una differenza sostanziale risulta

dal confronto con il circuito

installato sulle autovetture;

nell'applicazione aereonautica, la

pompa di bassa pressione, non

pu infatti essere montata

all'interno del serbatoio. Per

ovviare a tale problema, stato

ideato un supporto che si collega

direttamente al telaio.

Tale supporto costituito da una

scatola composta da un corpo ( a )

ed un coperchio ( b ), in alluminio.

Sul corpo saranno presenti delle

asole ( g ), necessarie per il

montaggio sul castello motore,

mentre sul coperchio, sono ricavate

le aperture necessarie per

l'alimentazione elettrica ( c )

e per l'ingresso e l'uscita del

gasolio ( d & e ).

Il foro ( f ) serve al circuito

di ritorno del gasolio

dal rail.

Raffreddamento e lubrificazione

Per il corretto funzionamento dei

motori, i circuiti pi importanti

sono quelli di raffreddamento e

lubrificazione. Nel nostro studio,

abbiamo posto molta attenzione

alla disposizione dei vari organi

atti a svolgere tali funzioni.

Mentre nel caso del circuito di

lubrificazione, non sono state

effettuate grosse modifiche

rispetto al caso automobilistico,

per quanto riguarda il

raffreddamento, la

configurazione abbastanza

diversa.

Si vede in questa figura la

disposizione finale dei vari

elementi atti al raffreddamento

del motore.Il radiatore, non

Sar pi disposto in

posizione verticale davanti al

Motore, ma sar al lato

1 Scambiatore olio - acqua

2 Valvola termostatica

3 Serbatoio di alimentazione

4 Radiatore

5 Testata

6 Tubo valvola termostatica - radiatore

7 - serbatoio alimentazione

8 tubo serbatoio alimentazione - scambiatore

9 tubo radiatore - scambiatore

10 tubo valvola termostatica - scambiatore

Aspirazione e scarico

Gli elementi che permettono

all'aria di muoversi all'interno del

motore sono, scarico air box,

scaldatore, turbina,

compressore e intercooler.

Nella figura sono rappresentati

gli organi costituenti tale circuito

nella configurazione

automobilistica, in uso nelle

versioni 1300 m-jet della fiat.

Anche l'impianto di movimento

dell'aria, cos come quello di

raffreddamento, stato

modificato per l'uso

aeronautico.

Le modifiche sono

consistite nella sostituzione di

alcuni elementi con altri,

aventi specifiche differenti,

l'aggiunta e/o l'eliminazione

di altri ausiliari.

Nello specifico:

stata modificata la turbina con una Mercedes pi potente

Il collettore di scarico stato rifatto

stato rimosso l'EGR

stato rimosso il silenziatore

stato rimosso, anche il catalizzatore

stato inoltre montato uno scambiatore di calore, che sottrae

calore ai gas di scarico

stato modificato l'intercooler, con uno in uso sul 2400 jtd fiat

stato modificato il filtro dell'aria

A tutto questo si deve aggiungere, come era intuibile, la modifica di

tutte le tubazioni colleganti i vari organi.

1 Testata

2 Air box

3 Scarico

4 Turbina

5 Filtro

6 Scambiatore di calore

7 Terminale di scarico

8 Tubo compressore intercooler

9 Tubo per air box

10 Intercooler

Per quanto riguarda la scelta dei materiali, da subito sembrato

ragionevole, effettuare la ricerca tra le leghe di due elementi,

titanio ed alluminio. Questi due hanno buone caratteristiche

meccaniche come l'acciaio, per a differenza di questo, hanno

dei valori di densit pi bassi. Questo un aspetto da tener in

particolare considerazione, essendo il montaggio effettuato su

un biplano ultraleggero.

Materiali

Come si evince da tale

tabella, la lega di titanio possiede

una massa volumica circa doppia

rispetto alla lega di alluminio.

Andremo, quindi , a prendere

una lega di alluminio 5086 0

avente densit di 2,66 g / m

ed una tensione di snervamento

di 117 MPa

Il castello motore

Durante la fase di modellazione del castello motore, si sono tenuti

in considerazione tutti i vari vincoli forniti. Tali vincoli sono

riportati di seguito :

Il castello motore deve essere predisposto in modo da sostenere

non solo il motore, ma anche tutti gli elementi accessori. Si

vuole, infatti, che sia possibile montare e smontare in blocco

tutto il gruppo del propulsore dallaereo

Il castello motore deve essere predisposto ad ospitare tutti i singoli

componenti, come per esempio ci dovranno essere degli alloggi

per radiatore e intercooler.

Il castello motore deve essere realizzato in modo tale per cui lasse

elica nella proiezione dallalto non risulta perfettamente allineata

con la direzione di volo dellaereo, ma forma un piccolo angolo, nel

nostro caso 5 gradi. Ci dovuto al fatto che lelica, nella sua

rotazione, applica una coppia allaereo e lo porta ad inclinarsi da

un lato. Tale inclinazione implica che laereo, a timone libero, non

prosegue con moto rettilineo ma tende a seguire una curva

Il castello motore deve essere fatto in modo da ridurre il pi

possibile lo sbalzo anteriore.

Il castello motore deve essere posizionato in modo che nessun

elemento esca dalla sagoma del parafiamma nella sua proiezione

frontale (ad eccezione del terminale di scarico, che deve essere

rivolto allindietro).

Da tale figura si evince

L'inclinazione di 5 gradi

Che si imposta al gruppo

parafiamma-motore.

Nelle figure successive sono riportate due immagini

con i punti di partenza della mia analisi

sul castello motore.

Per la progettazione, sono partito da questo assieme

ed ho iniziato a ideare una possibile forma

del castello motore, prendendo

le misure e le posizioni degli attacchi.

In seguito arrivata la modellazione al Solid Edge,

e la verifica dei vincoli di assemblaggio.

Per il collegamento del motore

al telaietto, si utilizzata

una piastra. Tale piastra

modellata a partire

dagli attacchi del motore,

ed stata collegata a due

cavit predisposte nel telaio.

Per smorzare le vibrazioni,

si sono inseriti anche dei

damper, elementi in

gomma-metallo.

La piastra

In figura rappresentata

la forma finale che avr

L'assemblaggio

parafiamma - motore.

Si evincono da questa

la posizione di radiatore

ed intercooler, contenuti

nella scatola (1),

e la posizione del motore

collegato agli attacchi (2a e 2b)

ed alla piastra (3).

Verifica della resistenzaPer effettuare lanalisi agli elementi finiti, si sono stimati i carichi

applicati alla struttura.

Secondo la normativa bisognai considerare in totale 3 forze:

1. Forza verticale discendente g = accelerazione di

Fv = 6 * g * m gravit = 9,81

1. Una laterale m = massa = 130 kg

Fo = 2,5 * g * m

1. Tiro dell'elica

T = 300 * g

Nell'analisi, si considerata, come detto prima,

una massa complessiva di 130 kg.

Con tale massa si pu pensare di stare in sicurezza,

in quanto la massa reale del motore di 120 kg.

Nei calcoli si preso un coefficiente di resistenza, pari a 1,5.

Tale coefficiente andato a ridurre

la tensione di snervamento del materiale.

Infatti per la lega di alluminio 5086 0,

la tensione di snervamento, assume

un valore di 117 Mpa.

Nell'analisi, si considerato

come valore limite di tensione di snervamento 78 MPa .

Tale valore come detto stato ottenuto

svolgendo una semplice operazione

sn = 117 / 1,5 = 78 MPa.

Straus 7.0

Per effettuare tale analisi

agli elementi finiti, si

realizzata una struttura

in Straus, ed in seguito

stata svolta l'analisi.

Nelle figure riporto le

foto dei risultati

ottenuti con Straus

Il castello motore in ultima analisi risulta avere

una massa di 4,735 kg. Il peso complessivo della struttura,

compresa di piastra ed attacchi di 6.5 kg.

Nelle figure di seguito viene riportato l'assemblaggio complessivo,

contenente tutti gli elementi.

Conclusioni

Si analizzato in questo progetto la fattibilit dell'installazione di

un motore automobilistico 1300 m-jet su di un aereo ultraleggero

Enjoy.

Come detto nel capitolo sul castello motore, bisogna verificare

alcune importanti ipotesi, senza le quali il progetto in se e per se

non fattibile.

Una di tali ipotesi risultata non verificata.

Questo in quanto dovendo mettere l'asse elica il pi possibile

centrato rispetto al parafiamma, si avuto una fuoriuscita di

alcuni organi del motore.

Si consiglia di riproporre tale installazione su un veivolo avente

dimensioni del vano motore pi ampie.

Grazie per la cortese attenzione