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Tesi etd-06132008-210349


Thesis type
Tesi di laurea vecchio ordinamento
Author
MENGALI, LORENZO
URN
etd-06132008-210349
Title
PROGETTAZIONE DI UN PROTOTIPO DI ENDOREATTORE AUTO PRESSURIZZATO A PEROSSIDO DI IDROGENO ED ETANO
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Supervisors
Relatore Prof. D'Agostino, Luca
Relatore Ing. Torre, Lucio
Relatore Ing. Pasini, Angelo
Relatore Ing. Romeo, Luca
Parole chiave
  • propellenti verdi
  • propellenti non tossici
  • FVP (Fuel Vapor Pressurization)
Data inizio appello
15/07/2008;
Consultabilità
Parziale
Data di rilascio
15/07/2048
Riassunto analitico
Negli ultimi anni il costo associato alle varie operazioni a terra riguardanti propellenti non
criogenici attualmente in uso come l’idrazina N2H4 ed i suoi derivati (MMH, UDMH) e il tetrossido di
azoto (NTO) è aumentato notevolmente. La graduale presa di coscienza dell’elevata tossicità di tali
propellenti ha prodotto negli anni una progressiva diminuzione dei limiti di esposizione previsti e
quindi un conseguente aumento dei costi inerenti a tutte le procedure di manipolazione e stoccaggio e
riguardanti la sicurezza e l’incolumità del personale che se ne occupa. Questo ha portato ad un
aumento di interesse verso valide alternative che presentino una minore tossicità, specialmente per
applicazioni su satelliti di piccole e medie dimensioni, dato il maggior peso dei costi a terra rispetto al
costo dell’intera missione. Per tali applicazioni il perossido d’idrogeno (HP, H2O2) è uno dei più
promettenti propellenti stoccabili “verdi” in virtù del suo costo contenuto. Ha un ridotto impatto
ambientale ed è caratterizzato da una bassa tossicità e da una certa facilità nelle procedure di
produzione, manipolazione e stoccaggio.
Al momento Alta S.p.A. sta lavorando allo sviluppo di letti catalitici per la decomposizione del
perossido d’idrogeno e alla loro applicazione in endoreattori monopropellenti. L’esperienza acquisita
in questo settore dà la possibilità di analizzare le prestazioni propulsive di un innovativo motore bi-
propellente auto-pressurizzato a perossido d’idrogeno ed etano (C2H6) secondo il concetto FVP (Fuel
vapor Pressurization), nel quale si sfrutta l’alta pressione di vapore di un idrocarburo leggero per la
pressurizzazione di entrambi i propellenti contenuti in un singolo serbatoio separati da un diaframma
mobile (doppio serbatoio). Questo sistema di pressurizzazione promette una significativa riduzione dei
costi, del numero degli elementi e della massa totale del sistema.
La presente tesi tratta la progettazione di un prototipo di endoreattore da 50 N di spinta per la
sperimentazione a terra del concetto FVP applicato a propellenti non tossici.
Dopo una breve introduzione sulle prestazioni dei motori a perossido d’idrogeno, nel Capitolo 2
sono descritte le proprietà fisiche dei due propellenti.
Nel capitolo 3 è illustrata l’analisi termodinamica del doppio serbatoio e la verifica
dell’equivalenza ad una configurazione a serbatoi separati più adeguata per una sperimentazione a
terra.
Nel Capitolo 4 è affrontato il dimensionamento del propulsore comprendente camera di spinta
(camera di combustione e ugello di spinta), camera di miscelamento dei propellenti, e letto catalitico.
Il Capitolo 5 mostra il dimensionamento delle linee di alimentazione dei propellenti.
Il Capitolo 6 tratta il sistema di raffreddamento della camera di spinta.
Il lavoro di tesi si è svolto presso Alta S.p.A.,sotto la supervisione del Prof. Luca d’Agostino, e
degli Ing. Lucio Torre, Angelo Pasini e Luca Romeo.
File