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Progetto e realizzazione di un banco prova oleodinamico a controllo digitale per caratterizzazione di azionamenti navali

Informazioni tesi

  Autore: Jacopo Foglia
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2011-12
  Università: Università degli studi di Genova
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Navale
  Relatore: Enrico Ravina
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 283

Il progetto di tesi consiste nella realizzazione di un banco prova a controllo digitale che permette di caratterizzare sperimentalmente azionamenti navali a controllo di posizione con tecnica proporzionale: pinne stabilizzatrici, controllo di timonerie, controllo remoto di valvole regolatrici di flusso per impianti di bordo. Tramite codici scritti in ambiente LabVIEW ed elettronica dedicata, proprietà che dotano il banco di un alto livello di automazione, è stato possibile realizzare numerose prove sperimentali per indagare il comportamento dinamico di suddetti azionamenti. Proprietà fondamentale del banco è quella di poter testare impianti prototipo con forze antagoniste tempo-varianti generati da opportuno circuito oleodinamico antagonista, funzionalmente dipendente dall'impianto in prova secondo logica master/slave. Il codice che gestisce il banco è in grado di simulare i componenti non realmente presenti nell'impianto e l'ambiente operativo circostante (ad es: stato di mare nel caso di pinne stabilizzatrici).

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Banco prova oleodinamico a controllo digitale per caratterizzazione di azionamenti navali Jacopo Foglia Introduzione Il progetto di tesi descritto in questo elaborato ha come scopo la realizzazione e la messa a punto di un banco prova innovativo e ad alta flessibilità per caratterizzazione sperimentale di azionamenti navali. La fase preliminare del lavoro è stata dedicata alla scelta degli azionamenti caratterizzabili e all'individuazione degli scopi del banco: si è scelto di poter testare tutti gli azionamenti facenti uso di attuatori lineari a controllo di posizione con tecnica proporzionale. In particolare il banco è pensato per caratterizzare azionamenti di timoni, pinne stabilizzatrici e valvole regolatrici di flusso negli impianti navali. La taglia dei cilindri installati sul banco, è stata selezionata dopo un attento studio delle diverse tipologie di azionamenti, mettendo a punto procedure di selezione che integrassero le metodologie note dalla letteratura scientifica, e l'esperienza progettuale di realtà industriali del settore. In particolare, per quanto riguarda le pinne stabilizzatrici, si sono utilizzati e sviluppati precedenti risultati relativi ad un progetto realizzato dal Laboratorio di Automazione a fluido e Meccatronica del Dipartimento di Meccanica dell'Università di Genova in collaborazione con la Rodriguez Marine Systems S.r.l., avente lo scopo di realizzare il proporzionamento della trasmissione idraulica di un impianto per pinne stabilizzatrici. Per la definizione della procedura di scelta della taglia dei cilindri per la caratterizzazione sperimentale di macchine del timone, ci si è avvalsi dell'esperienza progettuale dei Cantieri San Marco S.r.l., utilizzando i dati disponibili presso l'ufficio tecnico di questa realtà. Infine la definizione delle possibili applicazioni del banco prova per azionamenti di valvole regolatrici di flusso negli impianti navali, è stata possibile grazie al contributo della Navalimpianti - Tecnimpianti Group S.p.a, e della Pecol S.r.l che hanno fornito sia una precisa e puntuale definizione dello stato dell'arte di questo settore dell'impiantistica navale, sia i documenti tecnici di supporto che hanno permesso di definire gli scopi del banco. La seconda fase del progetto ha avuto invece lo scopo di costruire il banco all'interno dei locali del Laboratorio di Automazione a fluido e Meccatronica del Dipartimento di Meccanica. La costruzione è stata sviluppata sia dal punto di vista meccanico, sia in termini di tecnica di controllo: si è accuratamente realizzata la parte strutturale, il circuito idraulico, i cablaggi elettrici e la scrittura del codice che gestisce tutta la parte di controllo e acquisizione dati. Il banco è costituito da due circuiti idraulici separati: uno primario, l'altro antagonista, che muovono due cilindri contrapposti e resi solidali alle loro estremità. La logica di funzionamento è master/slave: il primo cilindro viene controllato in posizione, con tecnica proporzionale, secondo la logica richiesta dall'azionamento che si vuole caratterizzare, mentre il secondo cilindro, controllato in pressione con tecnica proporzionale, eserciterà su questo una forza di contrasto, funzione della posizione attualmente raggiunta. L'entità della forza è data dal codice scritto per quel determinato azionamento. Si può di conseguenza facilmente intuire la grande versatilità che il controllo digitale porta al banco: tramite il pannello frontale del codice, l'utente può caratterizzare differenti azionamenti navali, sia in termini di tipologia ma anche in termini di: caratteristiche della nave su cui sono installati, condizioni di esercizio, geometria delle appendici, frequenze e ampiezze dei carichi esterni, e molte altre variabili.

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