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Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti Brevetti Titolo Trasduttore di forze radiali, in particolare per alberi rotanti. Rif. CNR 10305 Titolare(i): CNR Istituto: INSEAN Inventore di riferimento: Fabrizio Ortolani Territori di vigenza: IT Data di priorità: 28/03/2014 Abstract La misura delle forze radiali che agiscono su un albero rotante durante la sua rotazione è spesso difficile e tipicamente condotta utilizzando estensimetri, montati direttamente sull'albero; questo tipo di misura richiede l'uso di slip-rings o di un collegamento radio al fine di alimentare il sistema e acquisire dati. Inoltre, per applicazioni subacquee o in ambiente sporco tali misure sono ancora più difficili da realizzare. Oggetto del presente brevetto è un trasduttore innovativo, basato sull’impiego di estensimetri e montato su un albero rotante, in grado di misurare carichi radiali durante la rotazione dell’albero stesso, senza interferire con essa, e tale da offrire una ottima scalabilità e la possibilità di modificare la sensibilità in un ampio range di valori, semplicemente modificando dimensioni del corpo principale o lo spessore delle parti sensibili. Background Il trasduttore è stato concepito per la misura delle forze laterali che agiscono sulle eliche nell’esecuzione di prove su modelli. Solitamente le misure dei carichi trasversali dell'elica vengono eseguite con strumenti ad- hoc, che permettono di studiare l'elica cosiddetta “isolata” o in “open water”. In questo modo, però, l’elica è separata dallo scafo ed i contributi di quest’ultimo, o le interazioni, vengono modellati solo in simulazioni matematiche teoriche. Tecnologia Il principio di funzionamento del trasduttore è la conversione della deflessione di parti meccaniche sensibili, causata da forze sull'albero, in un segnale di tensione, attraverso l’istallazione di estensimetri. Il trasduttore è costituito da strutture indipendenti, realizzate in modo da disaccoppiare le componenti della forza ed eliminare gli effetti dovuti ai momenti flettenti. Vantaggi e Applicazioni Il trasduttore, lavorando sia come supporto che come dispositivo di misura, fornisce dati relativi ad una reale condizione operativa. Le applicazioni possono riguardare studi su turbine o profili alari, misurazioni dei carichi su strutture/attrezzature industriali che prevedono l'utilizzo di assi caricati o alberi, l'automazione e i sistemi di controllo, il monitoraggio in ambito automotive, R&S preliminare e misure per la prototipazione. Stadio di Sviluppo Un prototipo è in uso per le prove sperimentali dell’Istituto. è stata condotta una sessione di prove con il trasduttore montato sulla linea d’asse di un modello di nave, per misurare i carichi sui cuscinetti durante le manovre. I test, oltre a validare il funzionamento del trasduttore, hanno evidenziato importanti fenomenologie, altrimenti non investibili, presentate in diversi articoli scientifici. Le future applicazioni riguardano gli studi sulle turbine marine. 66