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Progetto e realizzazione di una camera magnetica per prove di controllo d'assetto

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15 2.1 BOBINE CIRCOLARI Le azioni di natura magnetica date dall’ambiente esterno sul satellite in orbita sono estremamente rilevanti per l’analisi dell’assetto[A.1]. Si ha quindi l’insorgere di coppie che ovviamente rappresentano dei disturbi, ma che se ben studiati possono consentire la realizzazione di sistemi per l’acquisizione ed il mantenimento dell’assetto attraverso opportuni attuatori magnetici. E’ quindi chiaro come ci sia la necessità di verificare il corretto dimensionamento degli attuatori di bordo e valutare il momento magnetico totale del satellite (sia il dipolo di bordo che il dipolo residuo). Approcciarsi al problema sperimentalmente permette la realizzazione di un simulatore magnetico, cioè una camera in grado di ricreare a terra le condizioni magnetiche che il satellite incontrerà in orbita in modo da poterne verificare il comportamento. La generazione di campi magnetici molto uniformi è limitata a terra dal fatto che la zona di uniformità debba essere accessibile per l’inserimento del satellite. Proprio per questo motivo le bobine elettriche che si considerano sono avvolte in aria, ovvero non fanno uso di nessun mezzo altamente permeabile che potrebbe amplificare il campo e le sue caratteristiche di prova. Una singola spira circolare genera un campo magnetico che pur presentando buoni valori d’uniformità nel piano della spira, varia con l’inverso del quadrato della distanza dal piano. Questo ci fa capire che le dimensioni della spira, per ottenere regioni uniformi di pochi centimetri, sarebbero proibitive. La simmetria assiale del campo magnetico generato da una spira circolare ci consente di impostare un modello di analisi del campo generato che risulta generalizzabile a sistemi formati da più bobine e ci permette di fissare i parametri geometrici tra le varie bobine per ottenere un prefissato livello di omogeneità del campo. Nel seguito sarà sviluppato un modello valido per una spira circolare, ma si utilizzerà il termine bobina per indicarla in quanto si fa riferimento a bobine il cui avvolgimento presenta spessori di qualche percento rispetto al raggio della bobina stessa. Si è visto [A.1] che un problema di magnetostatica viene descritto attraverso la funzione potenziale che soddisfa l’equazione di Laplace: ∇2�� = 0 (2.1) Questa equazione, espressa in coordinate sferiche, ammette la soluzione rappresentata dallo sviluppo in serie di potenze: �� = − 1 �� ������ ������(cos��)∞��=1 (2.2) nella quale le variabili r e �� individuano il punto in cui si vuole valutare il campo. Si nota che nell’espressione precedente si è tenuto conto della simmetria assiale del campo generato dalle bobine circolari (infatti figurano solo armoniche zonali). Le condizioni al contorno si impostano dicendo che la (2.2) deve coincidere con l’espansione in serie di Taylor del potenziale scalare magnetico della bobina circolare lungo l’asse:
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Progetto e realizzazione di una camera magnetica per prove di controllo d'assetto

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Informazioni tesi

  Autore: Giuseppe Alessio Iannicelli
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2008-09
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria aerospaziale e astronautica
  Relatore: Fabio Santoni
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 218

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