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CISAS "G.Colombo"
Centro Interdipartimentale di Studi e Attività Spaziali

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Mini lanciatore
Mini lanciatore basato su propulsione ibrida
1) Piattaforma prova del sistema di propulsione supersonico.
2) Piattaforma prova per la determinazione dell'attitudine, controllo dell'algoritmo e della strumentazione di veicoli autonomi.
3) formazione per studenti del Master Aerospaziale.


Staff
F.Angrilli, D. Pavarin, A. Francesconi, M.Zaccariotto, M.Antonello, R Da Forno, E.Benini, A.Bettella, C.Giacomuzzo and R-Team, E.Cosolo Laser team
R-Team CISAS Università di Padova:
1.
Studio & Progettazione: il WT eseguirà l'approccio teorico al problema nel rispetto del risultato finale richiesto;
2.
Realizzazione dei modelli matematici: si realizzano dei modelli matematici che abbiano riscontro con le idee avanzate in fase 1.
3.
Costruzione del modello fisico
4. Campagna di prove: i test si propongono di individuare eventuali iterazioni non previste dai modelli analitici, dimostrare la validità degli studi e dei progetti effettuati, garantire la qualità del modello fisico costruito.
Tutto il materiale verrà documentato secondo le direttive ESA.
Progetto
Ogni modulo del progetto sarà affidato ad un gruppo di lavoro (WT) diretto da un responsabile (WTL) e supportato da un esperto. Un gruppo di coordinamento (ICG) integrerà i sottosistemi. I WTL e i membri del ICG periodicamente interagiranno per discutere lo stato di avanzamento del progetto, le nuove idee e la fattibilità dei sottosistemi. I singoli WT dovranno autogestirsi, rispettare le scadenze e la presentazione di una relazione su ogni idea tecnica avanzata/scartata: Un accurata documentazione conterrà tutte le informazioni del caso.
Determinazione di assetto

Determinazione dell’assetto

Scopo

Progettare il sistema che durante il lancio acquisisca i dati di volo memorizzandoli e rendendoli disponibili per altri sistemi.

Descrizione dei Task

Sensori

Scelta delle misure da eseguire, dei sensori da installare e delle altre features necessarie al funzionamento del sistema.

Questo task prevede anche la realizzazione di un modello numerico del sistema

Costruzione

La costruzione del sistema prevede la scrittura del software di acquisizione dati e il relativo hardware.

Taratura

Taratura del sistema per assicurare la qualità delle misure

Test

Campagna di prove per determinare l’affidabilità e le prestazioni del sistema creato

Stabilizzazione attiva

Scopo

Costruire un sistema di stabilizzazione attiva che permetta di costruire un razzo privo delle alette stabilizzatrici (stabilizzazione passiva)

Descrizione dei Task

Sistema di controllo attivo

Scelta del sistema di controllo attivo più idoneo allo scopo del progetto e progettazione del sistema

Loop di controllo

Costruzione del loop di controllo che permetta il controllo attivo del razzo

Simulazione al calcolatore

Costruzione di un modello analitico che comprovi l’efficacia del sistema progettato e del loop di controllo

Costruzione del sistema

Costruzione di un modello per i test

Test

Verifica (nel caso sia possibile su banco prova) dell’affidabilità e dell’efficacia del sistema

Procedure Di Rientro

Scopo

Progettare il sistema che riporti i vari stadi del razzo a terra garantendone l’integrità strutturale dopo l’impatto con il suolo

Descrizione dei Task

Determinazione sistema di apertura dei paracaduti

Scelta e progetto del sistema che determina il momento di apertura dei paracaduti e del sistema che ne permetta l’espulsione e l’apertura (nonché la modalità di apertura dei paracaduti)

Progetto e costruzione dei paracaduti

Disegno della forma dei paracaduti e delle loro dimensioni. Costruzione del progetto eseguito

Sistema accoppiamento struttura-paracaduti

Progetto del sistema di attacco dei paracaduti alla struttura in modo che le sollecitazione all’apertura non vengano totalmente trasmesse alla struttura

Test

Campagna di prove per determinare l’affidabilità e le prestazioni del sistema creato

Gruppo Aerodinamica
  • Studio delle forze Aerodinamiche
  • Valutazione del Coefficiente Aerodinamico teorico
  • CDF Determinazione del Coefficiente Aerodinamico
Procesura seguite
Sistema di Propulsione
Designo del serbatoio di Ossigeno
Progetto camera della valvola
Disegno delle giunture
Requisiti del propulsore
Step 1 Smedio=1700N ts=20s
Step 2 Smedio=580N ts=10s
Step 3 Smedio=580N ts05s
Oxidizer mass flow step 1
0.74
kg/s
Oxidizer mass flow step 2-3
0.25
kg/s
Oxidizer Reservoir pressure
50
bar
Oxidizer Reservoir volume
0.0187
m3
Diametro porta iniziale 0.024 m
Diametro esterno grano 0.084 m
Lunghezza grano 0.38 m
Spessore grano 0.030 m
Approccio al Designo e procedure 
Configuration analysis and determination
Material analysis
Loads determination
Analytical calculation (static analysis)
Preliminary design
FEM analysis for critical parts (Ansys)
Detailed Design (Pro-Engineering)
Dynamic analysis (FEM)
* Calcolo Analitico 
Info
Università di San Diego: Costruzione di un razzo a propellente liquido (Link). University of Cincinnati: Pathfinder Racket. Modello di razzo realizzato con il supporto della NASA (Link). Penn State University: Programma Spirit (di cui Espirit in corso di realizzazione con la collaborazione di studenti Norvegesi). Progetto supportato dalla NASA (Link). L’elenco potrebbe ancora proseguire per le università americane, in Italia invece l’unico precedente è il progetto “Arturo” dell’università “La Sapienza” di Roma (Link).

   
Gruppo Propulsione

Propulsore solido: Studio della combustione

Scopo

Analisi dei problemi di termodinamica e gasdinamica di un razzo a propulsore solido

Descrizione dei Task

Modello numerico

Creazione di un modello numerico che permetta uno studio accurato dei fenomeni di termodinamica e gasdinamica che interessano i propulsori solidi.

Verifica modello numerico

Campagne di test sul banco prova motori per il perfezionamento e la verifica del modello numerico realizzato

Ottimizzazione

Grazie al modello numerico si procede all’ottimizzazione dei vari parametri del propulsore solido per ottimizzarne il funzionamento

Propulsore liquido: studio degli iniettori

Scopo

Studio dettagliato fase di iniezione e della miscelazione del comburente e dell’ossidante .

Descrizione dei Task

Modello numerico

Studio dei fenomeni di miscelazione e iniezione e la loro modellazione numerica

Verifica modello numerico

Campagne di test per il perfezionamento e la verifica del modello numerico realizzato

Ottimizzazione

Studio della migliore configurazione di iniezione e miscelazione da adottarsi in base alle specifiche del progetto.

Propulsore liquido: Studio della combustione

Scopo

Analisi dei problemi di termodinamica e gasdinamica di un razzo a propulsore solido

Descrizione dei Task

Modello numerico

Creazione di un modello numerico che permetta uno studio accurato dei fenomeni di termodinamica e gasdinamica che interessano i propulsori solidi.

Verifica modello numerico

Campagne di test sul banco prova motori per il perfezionamento e la verifica del modello numerico realizzato

Ottimizzazione

Grazie al modello numerico si procede all’ottimizzazione dei vari parametri del propulsore solido per ottimizzarne il funzionamento


  • Modello Numerico del sistema di poropulsione.
  • Meccanismo del disegno di un propulsore ibrido
  • Disegno del meccanismo sperimentale.
  • Fit dati sperimentali usando algoritmi generici: Determinazione del coeff. di regressione
  • Determinazione delle caratteristiche termodinamiche del prodotto di combustione mediante codice di determinazione della reaz. di combustione.
  • modello globae del sistema di proprulsione del razzolof the rocket propulsion system
  • Modello 1-D del sistema di propulsione ibrido.
  • test sperimentali
Gruppo Struttura

Scopo

Progetto e costruzione della struttura interna ed esterna del razzo

Descrizione dei Task

Progetto

Studio dei carichi applicati, scelta del tipo di struttura da adottare e dimensionamento della struttura

Costruzione modello FEM

Costruzione modello agli elementi finiti per analizzare l’intera struttura e/o le aree critiche della struttura

Costruzione modello di prova

Costruzione di un modello della struttura per eseguire i test necessari a garantire le prestazioni della struttura

Costruzione del modello di volo

Costruzione di un modello finale della struttura.

Determinazione del carico sul contenitore esterno

"Purpose of CISAS is to promote, to coordinate and to perform studies and research in space activities which can develop interdisciplinary education and collaboration among Basic Sciences, Applied Research and industrial realisation."