Corso di Studio in Ingegneria Aerospaziale Laboratori progettuali anno accademico Orientamento propedeutico

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Corso di Studio in Ingegneria Aerospaziale Laboratori progettuali – anno accademico 2005-2006

Orientamento propedeutico

Laboratorio Progettuale (numero, sigla, data…)

Proponente Prof. Luigi DeLuca

Tutor proposto Ing. Luca Rossettini

Numero totale studenti partecipanti 18

Motivazioni del progetto

Il laboratorio propone ai partecipanti l’opportunità di affrontare le tematiche progettuali di un intero satellite, di massa e dimensioni vincolate da un’opportunità di lancio, offerta da vettori russi della classe COSMOS, nell’ambito di un programma di collaborazione tra il Politecnico di Milano e il Politecnico di Omsk attualmente in corso di attivazione.

Obiettivi del progetto

Obiettivo sarà quello di realizzare il progetto di un microsatellite a basso costo in accordo con le finalità scientifiche e industriali del programma di collaborazione in corso di attivazione.

Modalità di svolgimento del progetto

Il laboratorio richiede lo sviluppo del progetto di massima e di dettaglio per una successiva realizzazione di un satellite in scala “micro”. Il progetto, sviluppando e dettagliando i risultati emersi nel corso del precedente laboratorio progettuale, si articola in tre fasi distinte e sequenziali.

Fase I

Obiettivo di questa fase è offrire a tutti i partecipanti le necessarie conoscenze per una corretta comprensione e valutazione degli aspetti teorici e programmatici coinvolti. Questa parte prevede una serie di lezioni e seminari tenuti da esperti del settore, relativi alle questioni fondamentali coinvolte nel progetto di un satellite, con un approfondimento specifico per gli argomenti su cui è possibile disporre di maggiore competenza.

Contestualmente, i partecipanti alle singole attività, oltre a prendere parte attiva ai seminari, approfondiranno l’oggetto dell’attività in cui sono coinvolti, secondo un piano di lavoro proposto e concordato con il tutor.

Questa fase si concluderà con una presentazione, rivolta all’intero gruppo di lavoro e preventivamente verificata con il tutor, sull’approfondimento della specifica attività.

Fase II

E’ la fase di sviluppo progettuale, in cui ciascun partecipante sviluppa la parte di progetto di cui è responsabile. Anche questa fase si conclude con una presentazione, secondo modalità analoghe alla precedente, rivolta all’intero gruppo di lavoro. (Imparare a “comunicare” i risultati del proprio lavoro è un aspetto importante nella formazione professionale di un ingegnere). Ogni partecipante avrà la possibilità di essere seguito da un tutor individuale.

Fase III

È la fase di revisione e assemblaggio del progetto nonché di scrittura della tesi.

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Laboratorio Progettuale (numero, sigla, data…)

Proponente Prof. Luigi DeLuca

Tutor proposto Ing. Luca Rossettini

Numero totale studenti partecipanti 18

Obiettivo finale (descrizione, o riferimento a documenti allegati):

Progetto “FASE A” per sviluppo di un micro-satellite

Requisiti

1) Massa < 50 Kg;

2) Carico utile < 15 Kg;

3) Volume < 0.5 m³.

Descrizione

Il progetto sarà la naturale prosecuzione di quanto emerso dallo studio di

“PRE-FASE A” effettuato nel corso dei laboratori progettuali tenuti nel 2005. I sottosistemi interessati saranno pertanto i seguenti:

1) Analisi di Missione 2) Sottosistema Struttura

3) Sottosistema Generazione di Potenza

4) Sottosistema Controllo di Potenza e Unita’ di calcolo 5) Sottosistema Telecomunicazioni

6) Sottosistema Controllo Termico 7) Sottosistema Controllo di Assetto 8) Sottosistema Modulo di Fine Vita 9) Sottosistema Carico Utile

Ogni sottosistema sarà gestito ed organizzato da due candidati.

Quadro sinottico delle attività previste (task)

Attività N. 1

Analisi di missione

Ambito (insegnamento, disciplina

affine, ecc…)

Meccanica Aerospaziale

Descrizione (eventuali riferimenti a documenti allegati)

I candidati dovranno verificare ed affinare i risultati trovati dai colleghi del corso precedente. Compito loro sarà quello di definire il modo ottimale per arrivare da terra al punto obiettivo, prendendo in considerazione l’ipotesi di lancio non dedicato.

I candidati sono altresì responsabili della gestione dei sottosistemi garantendone il corretto flusso di dati e comunicazione, generando rapporto settimanali e ridistribuendo massa e potenza ai diversi sottosistemi secondo cicli iterativi.

Alla conclusione del progetto i candidati si occuperanno di riunire la documentazione e i rapporto in un unico volume e un cd consultabile, nonche’ organizzare la presentazione finale.

Il carico di lavoro dei candidati sarà leggermente superiore a quello degli altri sottosistemi.

Si presume che a progetto terminato i candidati abbiano acquisito dimestichezza con strumenti di programmazione e calcolo, meccanica orbitale, capacità di negoziazione, leadership.

priorità

alta

Numero studenti

2

Obiettivo minimo

Definizione di massima dell’analisi di missione Coordinamento del gruppo

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Attività N. 2

Struttura

Ambito (insegnamento, disciplina

affine, ecc…)

Strutture Aerospaziali

Descrizione (eventuali riferimenti a documenti allegati)

I candidati dovranno effettuare un’analisi dettagliata dei carichi strutturali agenti sulla struttura durante tutto l’arco della missione.

Dovranno scegliere materiali di utilizzo comune e di basso costo, ottimizzando il budget di massa e rispettando quanto assegnato dai leader si sistema.

Dovranno produrre altresì un modello in scala riproducente il microsatellite.

Alla conclusione del progetto i candidati dovranno produrre un rapporto dettagliato sul lavoro svolto che metta in evidenza i risultati raggiunti indicandone gli sviluppi futuri. Prepareranno secondo le modalità dettate dai leader di sistema una presentazione powerpoint del lavoro svolto.

Si presume che a progetto ultimato i candidati abbiano acquisito dimestichezza con strumenti di calcolo, analisi strutturale, leghe e materiali compositi.

Priorità (alta, media, bassa)

Alta

Numero studenti

²

Obiettivo minimo

Dimensionamento dettagliato della struttura del microsatellite Realizzazione di un modello in scala

Attività N. 3

Generazione di potenza

Ambito (insegnamento, disciplina

affine, ecc…)

Fisica Tecnica

Descrizione (eventuali riferimenti a documenti allegati)

I candidati dovranno provvedere a verificare e dettagliare l’impianto fotovoltaico necessario a produrre l’energia che alimenta il microsatellite durante tutta la missione. Scelti i materiali idonei procederanno eventualmente alla fase di realizzazione di un pannello di generazione di potenza.

Si presume che al termine del progetto i candidati abbiano acquisito dimestichezza con strumenti di calcolo e programmazione, capacità di progettare sistemi fotovoltaici per lo spazio e manualità nella realizzazione di un modello di generazione di potenza dimostrativo.

Priorità (alta, media, bassa)

Alta

Numero studenti

2

Obiettivo minimo

Dimensionamento di massima dell’impianto di generazione di potenza del microsatellite

Assemblaggio di un pannello solare dimostrativo

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Attività N. 4

Controllo di Potenza e OBDH

Ambito (insegnamento, disciplina

affine, ecc…)

Elettrotecnica ed Elettronica Applicata

Descrizione (eventuali riferimenti a documenti allegati)

I candidati dovranno verificare e affinare i risultati del lavoro precedentemente svolto implementando il corretto sistema di controllo di potenza utilizzando componentistica commerciale. In particolare dovranno scegliere l’elettronica di bordo ed implementare un codice software di controllo e gestione della potenza.

Si presume che i candidati a progetto ultimato abbiano acquisito dimestichezza con strumenti di programmazione anche a basso livello, conoscenza di elementi di elettronica e gestione della potenza.

Priorità (alta, media, bassa)

^media

Numero studenti

2

Obiettivo minimo

Definizione e realizzazione dell’architettura di controllo di potenza e di flusso dei dati all’interno del microsatellite

Attività N. 5

Telecomunicazioni

Ambito (insegnamento, disciplina

affine, ecc…)

Impianti Aerospaziali

Descrizione (eventuali riferimenti a documenti allegati)

I candidati dovranno convalidare la strategia di comunicazione proposta nella fase di progetto precedente ed implementare un modello scegliendo l’elettronica adeguata.

Si presume che i candidati a progetto finito abbiano acquisito dimestichezza con strumenti di calcolo e di telecomunicazioni, nonché con componenti elettronici.

Priorità (alta, media, bassa)

Alta

Numero studenti

2

Obiettivo minimo

Definire l’architettura di comunicazione microsatellite-Terra

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Attività N. 6

Controllo termico

Ambito (insegnamento, disciplina

affine, ecc…)

Fisica Tecnica

Descrizione (eventuali riferimenti a documenti allegati)

I candidati dovranno verificare i requisiti termici del microsatellite utilizzando codici di calcolo, studiandone transitori e regime. Dovranno altresì produrre un modello numerico del comportamento termico del microsatellite.

Si presume che i candidati raggiungano, a lavori ultimati, conoscenza approfondita della trasmissione del calore e dei materiali isolanti per lo spazio nonché di sistemi di scambio di calore attivi e passivi.

Priorità (alta, media, bassa)

Alta

Numero studenti

²

Obiettivo minimo

Definizione del modello termico del microsatellite Definizione del sistema di controllo termico

Attività N. 7

Controllo di assetto

Ambito (insegnamento, disciplina

affine, ecc…)

Controlli Automatici, Meccanica Aerospaziale, Propulsione Aerospaziale

Descrizione (eventuali riferimenti a documenti allegati)

I candidati dovranno valutare un sistema di controllo di assetto efficace ed economico e produrre un modello di simulazione che permetta di valutarne le prestazioni durante tutta la missione. Dovranno eventualmente dimensionare e costruire un prototipo di razzetto utilizzabile per il controllo di assetto.

Si presume che terminato il progetto i candidati abbiano acquisito dimestichezza con strumenti di calcolo e simulazione, concetti di controllo automatico e propulsione spaziale.

Priorità (alta, media, bassa)

Alta

Numero studenti

²

Obiettivo minimo

Definizione del controllo di assetto del microsatellite

Realizzazione di un modello di controllo per tutta la durata di missione

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Attività N. 8

Modulo di fine vita

Ambito (insegnamento, disciplina

affine, ecc…)

Meccanica Aerospaziale, Propulsione Aerospaziale

Descrizione (eventuali riferimenti a documenti allegati)

I candidati dovranno scegliere e dimensionare un sistema di fine vita (fine vita), che permetta quindi di riportare a terra o di spostare in orbita di parcheggio apposita il satellite a fine vita operativa.

Si presume che al termine del lavoro i candidati abbiano acquisito dimestichezza con la meccanica del volo spaziale, le normative vigenti in fatto di fine vita a livello europeo e mondiale e competenze tecniche di dimensionamento di strumenti a questo preposti.

Priorità (alta, media, bassa)

Media

Numero studenti

2

Obiettivo minimo

Definizione della fase di deorbiting a fine vita del microsatellite Dimensionamento del sistema propulsivo di fine vita

Attività N. 9

Carico utile

Ambito (insegnamento, disciplina

affine, ecc…)

Impianti Aerospaziali

Descrizione (eventuali riferimenti a documenti allegati)

I candidati dovranno scegliere l’architettura più idonea per il carico utile e proporne una realizzazione a basso costo utilizzando componenti commerciali. Dovranno eventualmente realizzare un prototipo dimostrativo funzionante.

Si presume che al termine del lavoro i candidati abbiano acquisito dimestichezza con concetti di elettronica e comunicazione, nonché capacità di gestire componenti elettronici.

Priorità (alta, media, bassa)

Alta

Numero studenti

2

Obiettivo minimo

Definizione di un carico utile a basso costo Dimensionamento del sistema carico utile