CAPITOLO 3 BANCO DI PROVA CAPITOLO 2 IL PROPELLENTE E IL PROPULSORE CAPITOLO 1 INTRODUZIONE INDICE

CAPITOLO 1

INTRODUZIONE

1.1 Utilizzo del perossido di idrogeno in campo propulsivo ... 1

1.1.1 Cenni storici ... 1

1.1.2 Applicazioni attuali ... 3

1.2 Funzionamento di un endoreattore a perossido di idrogeno ... 4

1.3 Obiettivi della tesi ... 4

CAPITOLO 2

IL PROPELLENTE E IL PROPULSORE

2.1.1 Proprietà ... 6

2.1.1.1 Densità ... 6

2.1.1.2 Punto di ebollizione e punto di congelamento ... 7

2.1.1.3 Non reattività con l’atmosfera ... 8

2.1.2 Manipolazione e stoccaggio ... 8

2.1.2.1 Materiali compatibili ... 8

2.1.2.2 Materiali incompatibili ... 9

2.1.2.3 Stoccaggio ... 9

2.1.2.4 Manipolazione ... 10

2.2 Endoreattore monopropellente a perossido di idrogeno ... 10

2.2.1 Generalità sui motori a propulsione chimica ... 10

2.2.1.1 Motori a propellente solido ... 10

2.2.1.2 Motori a propellente ibrido ... 12

2.2.1.3 Motori a propellente liquido ... 12

2.2.2 Descrizione funzionamento del motore a perossido di idrogeno ... 14

2.2.3 Progettazione concettuale del motore e interfacciamento con l’impianto ... 15

CAPITOLO 3

BANCO DI PROVA

3.1.1 Requisiti del banco di prova ... 17

3.1.2 Progettazione... 19

3.2 Realizzazione concreta ... 21

3.2.1 Assieme ... 21

3.2.2 Singoli elementi ... 23

3.2.2.1 La cella di carico ... 23

3.2.2.2 Gli elementi flessibili: le flexure ... 23

3.2.2.4 I sostegni del motore ... 25

3.2.2.5 La piastra di interfaccia ... 27

3.2.2.6 Il sistema di supporto del banco di prova ... 28

3.2.2.7 La battuta della cella di carico ... 29

3.3 Trasportabilità e sicurezza dell’impianto ... 29

CAPITOLO 4

CALIBRAZIONE BILANCIA DI SPINTA

4.1.1 Descrizione funzionamento della cella di carico ... 35

4.1.2 Misurazione della deformazione tramite estensimetri ... 37

4.2 Calibrazione celle di carico ... 39

4.2.1 Cella di carico da 1000 g ... 42

4.2.2 Cella di carico da 10 lb ... 46

CAPITOLO 5

CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI

5.2 Sviluppi futuri ... 50

Bibliografia

...

APPENDICI

B Disegni di complessivo e particolari ... 55

INDICE DELLE FIGURE 

Figura 1.1 Vista del motore del V-2 ... 2

Figura 1.2 Velivolo sperimentale X-1 ... 3

Figura 1.3 Velivolo sperimentale X-15 ... 3

Figura 2.1 Formula di struttura e modello molecolare del perossido di idrogeno ... 5

Figura 2.2 Temperatura di decomposizione del perossido al variare della concentrazione ... 6

Figura 2.3 Densità dell’HP a varie concentrazioni ... 7

Figura 2.4 Punto di ebollizione e punto di congelamento al variare della concentrazione ... 8

Figura 2.5 Schema di un endoreattore a propellente solido ... 11

Figura 2.6 Schema di un endoreattore a propellente ibrido ... 12

Figura 2.7 Schema di un endoreattore monopropellente ... 13

Figura 2.8 Schema di un endoreattore bipropellente ... 13

Figura 2.9 Rappresentazione di un motore monopropellente a perossido di idrogeno ... 14

Figura 2.10 Disegno concettuale del motore ... 15

Figura 3.1 Schematizzazione delle componenti della spinta in un endoreattore ... 18

Figura 3.2 Schema concettuale del banco di prova ... 19

Figura 3.3 Influenza del tubo di alimentazione ... 20

Figura 3.4 Piastra di interfaccia e staffe di supporto ... 21

Figura 3.5 Disegno di assieme del banco di prova ... 22

Figura 3.6 Banco di prova montato ... 22

Figura 3.7 Cella di carico della Sensotec ... 23

Figura 3.8 Disegno (a sinistra) e foto (a destra) della flexure completa ... 23

Figura 3.9 Andamento qualitativo della deformata della flexure ... 24

Figura 3.10 Raccordi sui rinforzi ... 24

Figura 3.11 La culla della bilancia di spinta ... 25

Figura 3.12 Sostegno anteriore del motore ... 26

Figura 3.13 Sostegno posteriore del motore ... 26

Figura 3.14 Piastra di interfaccia ... 27

Figura 3.15 Sistema di supporto: trave HEA 300, a sinistra, e tubolare a sezione rettangolare, a destra ... 28

Figura 3.16 Riscontro ... 28

Figura 3.17 La battuta della cella di carico ... 29

Figura 3.18 Schematizzazione delle tre parti del “cubo” ... 30

Figura 3.19 Foto della struttura di alloggiamento dell’impianto ... 30

Figura 4.1 La cella di carico ... 35

Figura 4.2 Estensimetro elettrico metallico ... 36

Figura 4.3 Direzioni di massima e minima sensibilità in un estensimetro metallico ... 36

Figura 4.5 Ponte di Wheatstone in configurazione a mezzo ponte (a destra) e

disposizione degli estensimetri su una lamina (a sinistra) ... 38

Figura 4.6 Schema dell’apparato di calibrazione ... 40

Figura 4.7 Disegno della staffa verticale per sorreggere la puleggia ... 40

Figura 4.8 Particolare del sistema dado-controdado ... 41

Figura 4.9 Dettaglio del sistema di calibrazione ... 42

Figura 4.10 Grafico curva di calibrazione per la di carico 1000 g (aggiunta peso con precarico di 1,1 N) ... 43

Figura 4.11 Grafico curva di calibrazione per la di carico 1000 g (rimozione peso con precarico di 1,1 N) ... 44

Figura 4.12 Grafico curva di calibrazione per la di carico 1000 g (aggiunta peso con precarico di 3,5 N) ... 45

Figura 4.13 Grafico curva di calibrazione per la di carico 10 lb (aggiunta peso con precarico di 3,5 N) ... 47

INDICE DELLE TABELLE 

Tabella 2.1 Densità di alcuni propellenti ... 7 Tabella 4.1 Caratteristiche delle celle di carico... 34 Tabella 4.2 Prova di carico effettuata sulla cella di carico 1000 g (aggiunta peso con

precarico di 1,1 N) ... 43 Tabella 4.3 Prova di carico effettuata sulla cella di carico 1000 g (rimozione peso con

precarico di 1,1 N) ... 44 Tabella 4.4 Prova di carico effettuata sulla cella di carico 1000 g (aggiunta peso con

precarico di 3,5 N) ... 45 Tabella 4.5 Prova di carico effettuata sulla cella di carico 10 lb (aggiunta peso con

precarico di 3,5 N) ... 46