MODULO B: MACCHINE E IMPIANTI ELEITRICI

EMISEMESTRE: SECONDO Impegno(ore): lezioni: 30 Crediti:4

REQUISITI

Analisi I,Analisi II,FisicaII, Mod uloA.

esercitazioni:15

PROGRAMMA

Richiami sui campi magnetici e sulle proprietàdei materiali ferromagnetici.

Circuiti magnetici.

Energia magnetica,principi della conversion e elettromeccanica dell'en ergia . Elettromagneti,motori a riluttanza.

Forzeelettromotrici indotte, perdite nel ferro.

Trasformatore monofase e circuitoequivalente, provesu l trasformatore.

Trasformatoretrifase,cenni su autotrasformatore e trasformatoridi misura.

Campo magnetico rotante.

Motore asincrono trifase e circuito equivalente, provesu i motori asincroni, avviamentoe rego-lazionedella velocità.

Macchina a induzione, motore asincrono monofase.

Macchine a corrente continua a collettore e circuiti equivalenti, motori brushless.

Cenni sul generatore sincrono.

Campo di correntestatico, leggi fondamentalidei circuiti in forma locale. Dispersori e impianti di terra, relèdifferenziale.

Cenni sulle normative antinfortunistiche.

Dimensionamento e protezione dei conduttori.

Campo elettrostatico, accoppiamenti capacitivi, rigidità dielettrica.

LABORATORIO E/O ESERCITAZIONI

Esercitazioniin aula basate sullo svolgimento di esercizirelativi agli argomenti del corso.

BIBLIOGRAFIA

O. Bottauscio,A. Canova,M.Chiampi, Appunti ed esercizidi Elettrotecnica,Politeko.

A.E. Fitzgerald,C. Kingsley,A.Kusko, "Macchine Elettriche", Franco Angeli, Milano.

VALUTAZIONE E/O ESAME

AI termine del modulo viene effettuato un accertamento scritto, riservato a coloro che hanno superato l'accertamento del modulo precedente.

II superamento di entrambi gli accertamenti comporta l'esonero dalla prova scritta, purché l'e-same venga entro lesessioni estive successiveallosvolgimento del corso.

ESAME

L'esameècomposto da una provascritta e da un colloquio. La prova scritta richiede la soluzio-ne di tre problemi relativi ad argomenti svolti durante il modulo. II superamento della prova scrittaè vincolante per l'ammissione al colloquio orale, che deve essere sostenuto nell'ambito dello stesso appello.

Per partecipare all'esameènecessario effettuare la prenotazioneconsegnando lo statino.

AI termine di ciascun modulo vengono svolti due accertamenti scritti riservati agli iscritti rego-lari. II superamento di entrambi gli accertamenti comporta l'esonero dalla prova scritta, purché l'esame venga entro le sessioni estive successiveallosvolgimento del corso.

8180 0 ENDOREAnORI

lezioni: 74 esercitazioni:201 laboratori:1

PRESENTAZIONE DEL CORSO

Ilcorso,sud d iviso in tre moduli,descrive gli endoreattori chimici,attualmente di predominan-te importanza. el modulo A sono trattati i principi fisicicomuniai diversitipi di endoreattori chimici, quali la termochimica in camera di combustione,l'espansione nell'ugello ed il proble-madel raffreddamento. Nei restanti due modulisi analizzanoin dettaglio i diversitipi di endo-reattori: il modulo B analizza gli endoreattori a propellenti solidi ed ibridi, mentre il modulo C èdedicatoagli endoreattori a propellenti liquidi. In essi sono descritti i propellenti di comune impiego, il processo di combustione, i vari componenti, le peculiarità delsistema,stud iandone leprestazioni per evidenziare le rispettivepossibilitàdi impiego in campospaziaie.

MODULO A: FONDAMENTI DI ENDOREATIORI EM ISEM ESTRE: PRIMO

Impegno (ore) lezioni: 24 Credit i: 3

esercitazioni: 6

REQUISI TI

Nozioni di base di termodinamica, di meccanica dei fluidi e di propulsione aerospaziale PROGRAMMA

- Classificazione degli endoreattori e definizioni di prestazioni di comune impiego in razzo-tecnica.(4h).

Prestazioni ideali. Modello di endoreattore ideale. Termochimica dei propellenti: calcolo delle condizioniin camera di combustione.Coefficiente di spinta.Influenzadel rapportodi miscela sulle prestazioni. Impulso specifico per densità. (4h)

Prestazioni reali. Fattori di correzione. Tempo e lunghezza caratteristici.Presenza di particel-le solide/liquide nei gas di scarico.Urto di condensazione.Effetti dello strato limite.Effetto della cinetica chimica. Geometria dell'ugello: ugelli convenzionali (perdite per divergenza, effetto della pressione ambiente e scelta del rapporto di espansione) ed ugelli avanzati. (8h) Il problema del raffreddamento. Aspetti peculiari della trasmissione del calore negli endoreat-tori: conduzione,irraggiamento, convezione forzata gasIparete e parete/liquido refrigerante.

Metodi di raffreddamento attivi e passivi. Raffreddamento a ciclo rigenerativo (bilancio locale e globale; qualità desiderabili di propellente per il suo impiego come refrigerante; influenza della pressione in camera di combustione, della spinta e del rapporto di miscela).(Sh) LABORATORI E/O ESERCITAZIONI

Endorea ttori impiegati in un lanciatore. Calcolo della temperatura di combustione. Scelta del rapporto di miscela per razzo monostadio e bistadio.

BIBLIOGRAFIA

G.P.Sutton,RocketPropuleionElemenis,6^thed., Wiley,1992.

P. Hill,C. Peterson,MecJzallics and TuermodynamicsoJPropulsion, Addison Wesley,2^nded., 1992.

MODULO B: ENDOREATTORI A PROPELLENTI SOLIDI ED IBRIDI

EMISEMESTRE: PRIMO Impegno (ore) lezioni: 16 Crediti: 2

esercitazioni: 4 laboratori: 1

REQUISITI

ModuloA.Nozioni di base di termodinamica, di meccanica dei fluidi e di propulsione aero spa-ziale.

PROGRAMMA

Endoreattori a propellentisolidi. Classificazione e caratteristiche dei propellenti solidi.

Balistica interna. Velocità di regressione. Pressione di equilibrio e stabilità della combustione.

Influenza della geometria e della temperatura del grano su pressione e velocità di combustione.

Condizioni di pseudo equilibrio e transitori di accensione/ spegnimento. Andamento della pressione lungo l'asse motore. Geometria del grano e prestazioni.Processo di combustione.

Controllo della direzione della spinta. (12 h)

Endoreattori apropellenti ibridi. Propellenti ed applicazioni. Il processo di combustione.

Configurazione del grano e prestazioni. (4 h)

LABORATORIO E/O ESERCITAZIONI

L'esercitazione in laboratorio prevedeilrilievo dell'andamento temporale della pressione nella camera di combustione di un piccolo endoreattore a propellente solido con ugello intercambia-bile. Gli studenti vengono raggruppati in squadre di circa lO allievi.

Le esercitazioni in aula hanno per argomento il progetto preliminare di un endoreattore a pro-pellenti solidi e di un endoreattore a propro-pellenti ibridi.

BIBLIOGRAFIA

G.P. Sutton,Rocket Propulsion Elements,6^thed., Wiley, 1992.

Y.M.Timnat,Aduanced Chemical Rocket Propulsion,Academic Press, 1987.

P. Hill, C. Peterson,Mechanics and Thermodunamics oJPropulsion, Addison Wesley, 2^nded., 1992.

MODULO C: ENDOREATTORI A PROPELLENTI LIQUIDI

EMISEMESTRE: SECONDO Impegno (ore) lezioni:34 Crediti: 4

esercitazioni: 10

REQUISITI

ModuloA.Nozioni di base di termodinarnica, di meccanica dei fluidi e di propulsione aerospaziale.

PROGRAMMA

- Propellentiliquidi:criteri di scelta del propellente, prestazioni e caratteristiche chimico/ fisi-che dei propellenti di comune impiego. Serbatoi; espulsione del propellente in condizioni di microgravità o con accelerazioni avverse (settling e propellant management). Sistemi di ali-mentazione mediante gas pressurizzante (gas compresso, evaporazione del propellente, gas generato tramite reazione chimica).Sistema di alimentazione tramite turbopompe: cicli aperti e cicli chiusi, turbopompe assiali/centrifughe, problemi di cavitazione, turbine, accoppiamento pompai turbina. (18 h)

- Processo di combustione di propellenti liquidi. Instabilità di combustione: tipi principali di instabilità, analisie rimedi. Sistemadi iniezione: tipi di iniettore, criteri di progettodi un iniettore. Sistema di accensione. Calibrazione del sistema. Regolazionedel modulo della sp inta. Controllo della direzionedella spinta. (16 h)

LABORATORI E/O ESERCITAZIONI

Presta zioni, dimensionamento e refrigerazione della camera disp inta diendoreattori di lancia-tore atre stadi. Sistema di alimentazione con pressurizzazionedei serbatoi. Sistema di alimen-tazione con turbopompe.

BIBLIOGRAFIA

G.P. Sutton,Rocket PropulsionElemenis,6^thed., Wiley, 1992.

K.Huzel, H. Huang,ModernEngineering for Design of Liquid-PropellaniRocketEngines,Progress in Astronautics and Astronautics, VoI. 147,AIAA, 1992.

Y.M. Timnat,AduancedChemicalRocket Propulsion, Academic Press, 1987.

P.Hill,C. Peterson,Mechanics and Thennodunamicsof Propulsion,Addison Wesley, 2^nded., 1992.

ESAME

Esame finale, al termine del semestre, costituito da prova orale sui contenuti teorici trattati in tutti e tre i moduli e discussione delle relative esercitazioni.