sistemi di propulsione alimentati da pompe centrifughe per piattaforme di telecomunicazioni = Propulsion feed systems using centrifugal pumps for telecommunications platforms

L'introduzione di sistemi di propulsione elettrica a pompa può portare vantaggi. Gli attuali sistemi di propulsione, allo stato dell'arte, sono alimentati a pressione o a turbopompa. I sistemi alimentati a pressione sono semplici e affidabili, ma sono limitati nella pressione massima della camera di combustione a causa della pressione massima nei serbatoi del propellente. Con i sistemi alimentati a turbopompa è possibile ottenere pressioni più elevate nella camera di combustione, ma questi sistemi presentano anche una maggiore complessità. Con l'utilizzo di pompe elettriche, è possibile ottenere una pressione di ingresso della combustione più elevata senza avere una dipendenza tra turbine e pompe. I sistemi propulsivi electric-pump-fed sono ampiamente utilizzati per piattaforme di comunicazione in quanto garantiscono una riduzione di massa (dei serbatoi) rispetto ai sistemi propulsivi alimentati a pressione. Essi si basano su una pompa, la quale è collegata ad un motore elettrico. La velocità di rotazione della pompa può essere facilmente modificabile regolando il motore elettrico. È possibile realizzare un motore accelerabile. Partendo da uno studio affrontato precedentemente, nel quale erano stati identificati i parametri necessari per le prestazioni richieste alla pompa e dopo un trade off riguardante le varie tipologie di pompe esistenti è stata scelta una pompa assiale (variable displacement axial piston pump), ritenuta più opportuna per questo obiettivo, considerando i seguenti parametri : Performances, Mechanical complexity, Pressure ripple , Propellant contamination, Weigh. La presente tesi si propone di determinare design e parametri costruttivi di una pompa centrifuga che, rispetto ad una assiale, riduce i pressure ripple, garantisce una maggiore portata, presenta un peso minore e una maggiore efficienza, dato che le perdite per frizione sono ridotte. La sfida è stata quindi sostenere la validità di una pompa centrifuga monostadio, precedentemente esclusa dall'analisi per difficoltà di compatibilità in termini di pressione e portata con i punti di progetto richiesti, essendo le pompe centrifughe normalmente impiegate per applicazioni a bassa pressione e alta portata (rapporto di prevalenza tra 3 e 5), mentre le condizioni di funzionamento qui imposte richiedono valori da 4 fino a 35. La necessità di una conseguente velocità di rotazione molto elevata, molto probabile causa di cavitazione, è stata superata grazie ad un intervento di progettazione ex-novo con determinazione di un adeguato, opportuno profilo delle palette. Per validare il modello di calcolo dei parametri costruttivi e delle caratteristiche della pompa si è prima condotto un analogo procedimento per una pompa già esistente e in uso da parte di TASI. Per stabilire il design della pompa è stata effettuata un’analisi di fluidodinamica computazionale con l’utilizzo dei software CFD++ e GRIDPro (per la creazione della mesh necessaria a CFD++). Tale analisi ha approvato la pompa in questione, appositamente progettata, producendo corretti valori o valori ammissibili di ….. (cavitazione)