domingo, 30 de outubro de 2016

Trajetória do foguete

   Está semana a equipe realizou alguns cálculos e atividades que irão nos ajudar com relação a trajetória do foguete. Estimando uma altura para a plataforma de lançamento e conhecendo a altura do trecho propulsionado, a equipe simulou a trajetória de uma partícula que representa o movimento do foguete no excel.
   A trajetória que esta partícula vai percorrer no trecho propulsionado (trecho vermelho) é descrita pela equação 1, e o percurso do trecho inercial é descrito pela equação 2.


y=ax
Equação 1 – Movimento do foguete no trecho propulsionado

y=tgθx-((gx²/(2cos^2 θ|v^2 |))
Equação 2 – Movimento do foguete no trecho inercial

   Com base nessas equações pode-se prever que o movimento que o foguete realizará é semelhante ao mostrado na imagem 1.

Imagem 1 - Trajetória foguete
Fonte: Própria

    A velocidade inicial é igual a 18,6 m/s e o ângulo que será direcionado o foguete é igual a 45°. Vale ressaltar que estes valores ainda não correspondem aos que serão utilizados no dia do lançamento. 
   Após uma análise das alturas e velocidades obtidas nos testes de lançamento vertical a equipe determinará qual a melhor combinação de água e ar para atingirmos o alvo.

Ensaios mecânicos do material da plataforma

   Durante esta semana, no dia 25/10, foram realizados os ensaios mecânicos nos corpos de prova do palito de picolé e do palito de churrasco.
   Os testes que foram realizados foram os testes de tração e de flexão, foram realizados testes em 3 corpos de prova para cada composição de material para que pudéssemos tirar uma média dos valores obtidos. Seguem vídeos de alguns dos ensaios realizados:


Vídeo 1 - Teste de flexão palito de picolé 
Fonte: Própria 

Vídeo 2 - Teste de flexão palito de churrasco
Fonte: Própria 

   Os resultados encontrados a partir dos testes realizados foram os seguintes:


Imagem 1 - Teste de tração com 1 palito de churrasco
Fonte: Própria 

Imagem 2 - Teste de flexão com 1 palito de churrasco
Fonte: Própria 

Imagem 3 - Teste de tração com 1 palito de picolé
Fonte: Própria 

Imagem 4 - Teste de flexão com 1 palito de picolé
Fonte: Própria 

Imagem 5 - Teste de tração com 2 palitos de picolé
Fonte: Própria

Imagem 6 - Teste de flexão com 2 palitos de picolé
Fonte: Própria 

   A partir dos dados encontrados foi elaborada uma tabela onde podemos relacionar a densidade do material e a tensão suportada no limite de escoamento do mesmo para que nós possamos definir o material com melhor resistência e menor densidade. Vale ressaltar que nos foi informado pela Srª Marcela Menezes Lima Dias dos Santos que poderíamos utilizar o mesmo valor de tensão no limite de escoamento encontrado no teste de tração para o teste de flexão.


Quadro 1 – Quadro seleção de matérias com o palito de churrasco
Fonte: Própria 

Quadro 2 – Quadro seleção de matérias com o palito de picolé
Fonte: Própria 


   Logo, pode ser concluído que o material que teve o melhor comportamento quando sofreu as solicitações foi o palito de churrasco, vale ressaltar que o mesmo é feito de bambu.

sábado, 22 de outubro de 2016

1º teste de lançamento vertical

    Essa semana a equipe começou a desenvolver a trajetória que o foguete irá realizar ao ser lançado. Com isso percebemos que o foguete irá ter dois trechos de voo, sendo o primeiro trecho propulsionado (onde o voo descreve uma reta e ganha aceleração) e o segundo trecho inercial (onde a base desse voo será parabólico e governado pelo peso do foguete). Porém, ele poderá ter uma trajetória um pouco diferente da planejada, devido a alguns fatores como, por exemplo, a resistência do ar.
   Alguns testes de lançamento vertical do foguete já foram realizados durante essa semana. Esses testes serão muito importantes para estudar o voo propulsionado, podendo então, definir toda reta vertical já que isso é determinado pela parte propulsionada.
     Algumas informações importantes que pudemos tirar desses testes foi o empuxo, já que esse será determinado pelo fim da expulsão do fluído, ou seja, o fim da pressão.
    Além disso, nos testes realizados pôde-se estabelecer a relação de volume de água e pressão que garanta que a água seja expulsa cumprindo a função de propulsão. Já que se a quantidade de água for exagerada, terá peso morto, e se for colocada pouca quantidade o empuxo será menor.
    Apesar da estabilidade do foguete ter sido melhorada, após a presença das aletas e da utilização de um pedaço de estopa molhada para deslocar o centro de massa, percebemos que ainda podemos melhorar esse quesito para um melhor resultado final.
    Os resultados dos testes de lançamento podem ser observados no vídeo a seguir:

Vídeo 1 - Primeiro dia de lançamento

Fonte: Própria 

Vídeo 2 - Segundo dia de lançamento
Fonte: Própria 


Medições da área de lançamento e do alvo

     Para atingirmos o objetivo do projeto e com isso fazer com que o foguete atinja o alvo, foi necessário caracterizar o espaço em que o foguete irá voar. Para isso, foi feito um reconhecimento do terreno onde será feito o lançamento e onde o alvo deve atingir. A partir daí criamos um esboço para que seja possível ter uma melhor visualização do espaço em que teremos que trabalhar e tiramos as medidas para determinar, por exemplo, a angulação que a base deverá direcionar o foguete, calcular a altura do muro que o foguete deve passar para atingir o alvo, dentre outras.

Imagem 1 - Cotas do espaço de voo
Fonte: Própria

Seleção de materiais - Plataforma

    A estrutura treliçada da plataforma terá que suportar a solicitações de compressão e tensão.
    A força que a mesma deverá suportar envolverá o peso do foguete, o peso do sistema de propulsão e o empuxo que será criado ao disparar o foguete. Todas essas forças tem uma direção para baixo. Porém o lançamento será obliquo e a mesma receberá toda essa força decomposta em um determinado ângulo (isso indica que receberá solicitações diferentes a depender do ponto analisado).
    Quando aplica-se uma carga a uma estrutura, forças internas de tração e compressão ocorrerão em cada membro. Se a resistência é maior do que a força interna existente em cada membro da estrutura, então seu projeto suportará a carga com êxito.
   Com base na função da estrutura treliçada da base, o time da base desenvolveu pesquisas para análise do melhor material para efetuar a construção da plataforma de lançamento treliçada. Foram citados durantes as reuniões alguns materiais possíveis e segue abaixo especificações de alguns destes materiais citados.

Características do palito de picolé:

1) As dimensões dos palitos de picolé são aproximadamente: 115mm de comprimento; 2 mm de espessura; 8,4mm de largura.
2) A resistência à tração do palito é de 90kgf ou 882,9N.
3) A resistência à compressão de um palito de 110mm de comprimento é de 4,9kgf ou 48,07N. 
4) A resistência à compressão de uma composição formada por dois palitos de 110mm é de 27kgf ou 264,87N.
5) As juntas para as barras deverão ser feitas com emenda por superposição de palitos.
Módulo de elasticidade da madeira, E = 7350 Mpa.

Caraterísticas do palito de churrasco

     É bem parecido com o palito de picolé, porém a questão é qual é mais fácil para trabalhar e fazer os nós.

Propriedades Mecânicas Do Bambu

Quadro 1 - Valores médios da resistência à compressão das espécies ensaiadas
Fonte: Disponível em <http://www.ebramem.com.br/content/artigos/corrigidos/309_corrigido.pdf>

     Com base nos valores indicados na tabela, conclui-se que a presença ou não do nó não afeta significativamente os valores da resistência à compressão dos CPs. A resistência à compressão variou significativamente entre as espécies ensaiadas de 38MPa até 75MPa.
    Se for considerada a relação entre a resistência à compressão e a massa específica, todas as espécies de bambu ensaiadas superam o concreto e o aço, demonstrando a eficiência superior desse material.
    Apesar das boas características do material, existe o risco de superdimensionamento, como também o alto custo para obtenção do material.
   Durante a próxima semana vamos realizar o ensaio de tração e compressão dos materiais e faremos a definição final do material que será utilizado para a construção.

sexta-feira, 21 de outubro de 2016

Segunda versão do Foguete

     Após a construção da primeira versão do foguete, percebemos durante alguns testes de lançamento vertical realizado no dia 17/10 que o mesmo apresentava-se com pouca estabilidade, devido à ausência das aletas, da posição do centro de gravidade e do centro de pressão.
    Logo, o modelo do foguete construído na primeira versão foi aperfeiçoado para que sejam permitidas melhores características aerodinâmicas no próximo teste de lançamento.  
      Adicionamos um pedaço de estopa molhada no bico do foguete para deslocar o centro de massa para frente e colocamos 3 aletas de formato trapezoidal para direcionar a sua trajetória e colocar o centro de pressão mais para trás.
     Essa necessidade surgiu, pois quando o centro de pressão está acima do centro de gravidade o foguete fica instável ao sofrer ação da força do vento, fazendo com que ele incline em torno do seu CG e com isso passa a sofrer mais arrasto em um lado do que o outro, desestabilizando sua trajetória.
    Os seguintes materiais foram utilizados, além dos já descritos na postagem dos materiais provisória:

        1) Papel de raio X - Para o bico do foguete
        2) Estopa

        3) Bandeja de papelão prata - Para as aletas
       
      Já quando o centro de pressão está abaixo do centro de gravidade, o foguete irá girar no sentido contrário da força do vento, corrigindo dessa forma a sua trajetória.
       O segundo modelo físico do foguete pode ser observado na Imagem 1.

Imagem 1 - Segunda versão do foguete
Fonte: Própria



domingo, 16 de outubro de 2016

Primeira versão do foguete

       Neste domingo (16/10/2016) o time responsável pelo foguete se reuniu para confecção do primeiro protótipo do mesmo. Foram feitas duas versões utilizando os seguintes materiais:

  • 4 garrafas pet da Fanta
  • 1 Silver Tape
  • 1 Camada fina de papelão
  • 2 Cartolinas na cor preto brilhoso
  • 1 Fita isolante
          Para ambos os foguetes foi mantida uma garrafa inteira e cortou-se a parte afunilada de outra garrafa, encaixando esta última na parte inferior da primeira e fixando a junção com silver tape. Também foi feito um funil com a camada fina de papelão para ser acoplado à extremidade do foguete e todo o conjunto foi decorado fixando-se a cartolina preta ao redor do protótipo com fita isolante.

Imagem 1 - Execução do foguete
Fonte: própria


Imagem 2 - Execução do foguete 
Fonte: própria

        Uma nova bomba para encher pneus de bicicleta também foi adquirida para realização do lançamento vertical.

Imagem 3 - Versões do protótipo prontas e a nova bomba de encher pneus de bicicleta 
Fonte: própria

sábado, 15 de outubro de 2016

Primeira versão da plataforma de lançamento

Durante a última semana a equipe AVOLAVIT definiu os materiais a serem usados na primeira versão da plataforma de lançamento vertical, cujo objetivo é colher dados importantes para a continuação e êxito no projeto.
O teste vertical tem como principal finalidade coletar dados acerca de propulsão, esforços solicitados a plataforma e o comportamento do movimento do foguete. 

Imagem 1 - Visualização do modelo físico virtual
Fonte: Própria 

Para a realização deste processo os materiais escolhidos para compor a base de lançamento vertical foram:

  • ·       3m de tubo soldável
  • ·        4 Curvas de 90° soldável
  • ·        1 tubo de cola, para PVC
  • ·        4 “Tê” soldável
  • ·        1 Capa soldável
  • ·        10 abraçadeiras de nylon
  • ·        8cm de tubo de 40cm de diâmetro.
  • ·        Pito de câmara de bicicleta
  • ·        Abraçadeira de aço.
          Todos os tubos mencionados acima são de PVC. Abaixo fotos que descrevem a montagem da plataforma.


Imagem 2 - Materiais utilizados 
Fonte: Própria 


Imagem 3 - Inicio da montagem
Fonte: Própria 

Imagem 4 - Ajustes para reverter vazamentos 
Fonte: Própria 

Imagem 5 - Primeira versão da plataforma de lançamento vertical
Fonte: Própria 

domingo, 9 de outubro de 2016

1ª Reunião com o Orientador

   No dia 12/10/16, toda a equipe se reuniu com o orientador o Prof. Dr. Guilherme Souza. A reunião foi realizada com o intuito de esclarecermos dúvidas, exposições de algumas ideias iniciais avulsas, sugestões e metas para a construção e análise da trajetória do foguete. Logo, durante a mesma foram mencionados alguns pontos chaves para elaborarmos o projeto de forma planejada e eficaz para que possamos minimizar os erros e conquistarmos o que nos é proposto. Foram citadas ou levaram a ser pensado os seguintes pontos:
  1. Definição do material utilizado para construção do foguete e plataforma. 
  2. Modo de lançamento
  3. Modelagem virtual
  4. Empuxo
  5. Centro de massa 
  6. Lançamento oblíquo 
  7. Movimento uniformemente variado
  8. Força de arrasto 
  9. Força de empuxo
  10. Centro de pressão
  11. Estrutura do foguete
  12. Tempo de subida e de descida 
  13. Velocidade máxima atendida
  14. Variação da massa durante o voo
  15. Distância percorrida
  16. Altura máxima 
  17. Angulo e lançamento
  18. Espaço percorrido com e sem aceleração de propulsão
  19. Comprimento da trajetória 
  20. Deslocamento do centro de massa e centro de pressão
  21. Qual a função da plataforma Quais são os elementos pertinentes a plataforma? Como será o engaste no solo? Acoplamento para o foguete?
  22. O quanto a plataforma precisa resistir ? Quais as variáveis que estão envolvidas?
   A relação citada acima é de extrema importância. Vale ressaltar que o objetivo é construir um protótipo de acordo com os parâmetros de projeto e não "as build" que significa "como construído", por isso a fase de pesquisa e coleta de dados é crucial para o prosseguimento do projeto. 

Seleção de materiais - 1ª versão do foguete

   Alguns materiais foram definidos para a construção do foguete. Para isso, pré requisitos foram estabelecidos na escolha, entre eles: o custo, peso e resistência. Entre os materiais estão: 

- Garrafa pet - Optamos por utilizar garrafas PET (politereftalato de etileno) de refrigerantes, já que outros tipos de garrafa não suportam a pressurização necessária. Demos preferência às garrafas de formato cilíndrico e de paredes lisa.  
- Fitas adesivas - Utilizadas na fuselagem, para fixar emendas e reforçar a garrafa.  Ex: Silver rape.
- Colas - Para ajustes gerais. 
- Isopor - Utilizados para confecção das aletas.
- Papel reipel - Utilizado para fazer o revestimento do foguete. 
- Cartolina - Para fazer o cone do foguete. 

   Alguns desses materiais já foram adquiridos, conforme pode-se  observar na Imagem 1, mas é importante ressaltar  que outros materiais podem ser acrescentados ou substituídos no decorrer do projeto, conforme a necessidade da equipe.

Imagem 1 - Materiais 
Fonte: Própria 

sábado, 8 de outubro de 2016

Apresentação do projeto

     Bem vindos ao blogger da AVOLAVIT! Este foi o nome escolhido para representar a nossa equipe, cujos componentes foram introduzidos em postagem anterior, sendo todos responsáveis por este blogger.
    Este blogger foi desenvolvido para atender as competências do Projeto Integrador (PI), de forma a registrar o decorrer do mesmo. Esse é um projeto realizado pela Faculdade de Tecnologia SENAI, localizada na cidade de Salvador-BA, para que discentes cursando as seguintes matérias do 3º trimestre de engenharia mecânica: Estática, Metrologia e Materiais de Construção Mecânica I, possam aplicar os conhecimentos adquiridos de forma engenhosa na construção de um foguete.

     O foguete deverá respeitar o seguinte objetivo:

     Projetar e fabricar, completamente em materiais poliméricos ou cerâmicos, um protótipo de um Equipamento de Passagem de Cabo-Guia a Longas Distâncias utilizando foguetes de garrafas plásticas reaproveitadas, segundo especificações descritas no enunciado.Projetar e fabricar, completamente em materiais poliméricos ou cerâmicos, um protótipo de um Equipamento de Passagem de Cabo-Guia a Longas Distâncias utilizando foguetes de garrafas plásticas reaproveitadas, segundo especificações descritas no enunciado.
     Algumas outras especificações sobre o foguete:
−   O equipamento deverá ser capaz de atingir um determinado alvo, o objetivo é que o foguete seja capaz de levar a extremidade de um cabo-guia até um ponto determinado, de fácil acesso para os operadores;
−  O equipamento deverá ser composto por uma plataforma de lançamento, um sistema de propulsão e foguete;
−  Por questões de segurança, todo o equipamento, com exceção do sistema de propulsão, deverá ser fabricado em material polimérico ou cerâmico, para garantir o isolamento elétrico;
−  Também por questões de segurança, o propelente do foguete deverá ser não combustível;
−   O disparo do foguete deverá ser efetuado remotamente a uma distância de, no mínimo, 4 m da plataforma de lançamento;
-  Para validação do Projeto, um protótipo seja fabricado para realização de uma prova de conceito na qual o equipamento deverá se mostrar capaz de realizar a função de levar a extremidade de um cabo-guia até um ponto determinado.
−  A plataforma de lançamento deverá ser fabricada totalmente em material polimérico ou cerâmico, ser capaz de suportar os lançamentos sem tombar ou romper e deverá ser sustentada por uma estrutura treliçada;
−    Deverão ser utilizados, de preferência, materiais reciclados;
−  A plataforma deverá ser afixada (engastada) ao solo para a execução dos lançamentos;
−  O sistema de lançamento deverá permitir um ajuste contínuo do ângulo de lançamento;
−   O foguete deve ter um comprimento total não menor que 500 mm e não maior que 2000 mm;
−   O foguete deverá ser projetado prevendo um acoplamento para o cabo de aço. O cabo não poderá ser afixado no gargalo ou em volta do corpo da garrafa;
todas as dimensões lineares e angulares, assim como a massa, definidas no projeto do sistema deverão ter uma tolerância de fabricação de ± 5%.

sexta-feira, 7 de outubro de 2016

Novo integrante

   É com grande satisfação que a AVOLAVIT anuncia a participação do novo colaborador Sávio Andrade Rodrigues para compor nossa a equipe. O mesmo fará parte do time responsável pela plataforma. 

Imagem 1 - Colaborador Sávio Rodrigues
Fonte: Própria