Primeira versão da plataforma e ensaios mecâncios

Essa semana, o time da base se reuniu com o orientador do projeto, a fim de decidir o tipo de base e de sistema de ajuste de angulação que serão utilizados. Cada integrante do time apresentou uma ideia diferente, e foi decidido que, até então, a base será composta por duas “placas” treliçadas, conectadas entre si. A base em geral será feita de palitos de picolé de madeira Pinus, e o sistema de ajuste da angulação será feito com tubos de PVC. É provável que o modelo da treliça seja modificado futuramente, uma vez que a equipe ainda não possui conhecimento suficiente acerca das treliças para decidir o tipo adequado para a força que será aplicada. O primeiro modelo da base pode ser observado na figura 1, o sistema de ajuste da angulação na figura 2, e o sistema completo na figura 3. 

Observação: Os desenhos não evidenciam a maneira como o sistema de angulação será acoplado à plataforma, mostram apenas as ideais centrais que foram pensadas durante a reunião. Além disso, esse não é o modelo final da plataforma, assim como estes não são os desenhos mecânicos oficiais que devem ser entregues na terceira entrega do projeto.

Figura 1: Primeiro modelo da plataforma de lançamento.

Fonte: Própria.

Figura 2: Primeiro modelo do sistema de angulação do lançamento.

Fonte: Própria.

Figura 3: Montagem do sistema de ajuste da angulação acoplado à plataforma.

Fonte: Própria.

O orientador apontou que a largura superior da treliça deve ser 30% da largura inferior, de modo a fazer com que o centro de gravidade da plataforma seja deslocado para baixo, aumentando a estabilidade da base. O sistema de engaste da plataforma ao chão deverá ser definido em futuras reuniões, e poderá, assim como o sistema de angulação e de propulsão, ser formado com materiais metálicos.

Além disso, nessa semana a equipe realizou os ensaios mecânicos dos materiais utilizados na base. Foram realizados ensaios de tração com 1 e 3 palitos de picolé, e de flexão, também com 1 e 3 palitos. Foram realizados 3 testes para cada tipo de corpo de prova. Os resultados dos testes e a análise deles serão apresentados no relatório de caracterização do material da base, a ser entregue no dia 12/11. A figura 4 a seguir mostra a máquina universal de ensaios realizando o teste de tração com 3 palitos, e a figura 5 mostra o teste de flexão sendo realizado com 3 palitos.

Figura 4: Ensaio de tração com corpo de prova composto por 3 palitos de picolé.

Fonte: Própria.

Figura 5: Ensaio de flexão com corpo de prova composto por 3 palitos de picolé.

Fonte: Própria.

Postado por: Mariana Mendes Wilfinger.

Seleção de materiais

Essa semana, a equipe decidiu os materiais que irão compor a plataforma, o foguete e o sistema de propulsão. Apesar de os materiais descritos a seguir representarem a maior parte do sistema, alguns podem ser acrescentados ou retirados ao longo do projeto, de acordo com os problemas que surgirem e as soluções que sejam decididas. Mais informações sobre as propriedades mecânicas dos materiais serão apresentadas em postagens seguintes, após os ensaios mecânicos que serão realizados no laboratório do SENAI Cimatec na segunda-feira (24/10).

Materiais da plataforma de lançamento:

Os materiais escolhidos para a base de lançamento foram:

• Madeira Pinus na forma de palitos de picolé ou churrasco
• Canos de PVC
• Luvas de PVC
• Cola quente

O material escolhido para a maior parte da base foi a Pinus, por conta da sua baixa densidade (cerca de 480 kg/m³. Em comparação, a Maçaranduba tem ρ=1.010 kg/m³, e a Angelim-pedra ρ =785 kg/m³). Outras madeiras de baixas densidades também foram consideradas, a exemplo da Murupá, e cedro (ρ=445 kg/m³ e 485 kg/m³, respectivamente), entretanto, utilizar placas de madeira dificultaria o processo de montagem das treliças, logo, a madeira com a qual os palitos de picolé e churrasco são fabricados se tornou a melhor opção.

Os canos e luvas de PVC (Policloreto de vinila) serão usados na base para compor o sistema de ajuste da angulação, que será explicado em postagens posteriores. O PVC é um polímero termoplástico amplamente utilizado por conta da versatilidade do seu manuseio e alta resistência química. O material apresenta relativamente grande capacidade de se deformar elasticamente, como pode ser observado na figura 1, logo, o disparo do foguete não deverá causar deformação no sistema de angulação.  Apesar de a sua densidade ser de cerca de 1400 kg/m³ (não ideal para um projeto no qual o peso do sistema completo deverá ser o menor possível), a versatilidade do material e sua alta resistência fizeram com que ele fosse escolhido até então.

Figura 1: Curva tensão deformação sob tração para DOP, PVC rígido, A, B e C.

A cola quente deverá ser utilizada para afixar os palitos entre si, além de unir o sistema de ajuste da angulação e a plataforma treliçada.

Materiais do foguete:

Os materiais escolhidos para o foguete foram:

• Garrafa PET retornável (Ref PET)
• Bola de tênis
• Pastas catálogo
• Fita adesiva

A garrafa PET retornável foi escolhida em detrimento da comum por conta da sua maior resistência ao impacto, decorrente do seu processo de fabricação diferenciado. O choque do foguete com o chão após o lançamento durante os teste era muito forte, e garrafas comuns não resistiam ao impacto. Com a garrafa retornável, apesar de o preço ser mais alto, a resistência do foguete é maior, diminuindo a quantidade de protótipos que deverão ser feitos.

A bola de tênis será fixada dentro da garrafa, próxima da extremidade superior, de modo a definir o centro de massa do foguete, melhorando a trajetória.

As pastas catálogo serão cortadas em forma de aletas e afixadas ao foguete, de modo a melhorar a aerodinâmica e a estabilidade do vôo do foguete, como pode ser visualizado nas imagens 2 e 3 a seguir:

Imagem 2: Primeira versão do foguete

Imagem 3 : Foguete equilibrado em seu centro de massa.

Materiais do sistema de propulsão:

Para o sistema de propulsão, os materiais escolhidos foram:

• Tubos de PVC
• Redução de PVC
• Luvas de PVC
• Cap de PVC
• Válvula de pneu
• Tiras de Nylon
• Braçadeira de metal
• Cola plástica

Os materiais de PVC foram escolhidos principalmente por conta da versatilidade do material. Devido a sua alta resistência mecânica, o Policloreto de vinila é o material ideal para compor o corpo do sistema de lançamento.

A braçadeira de metal e as tiras de Nylon foram os materiais escolhidos para fazer uma trava para o foguete nesse sistema. A braçadeira de metal é o material que mais se adequou para o que precisamos devido a sua facilidade de regular a circunferência do anel e a sua resistência. Já as braçadeiras de Nylon foram escolhidas pelo seu formato ideal para o que planejamos e pela sua flexibilidade, permitindo que possamos ter uma parte maleável e que não quebre com a tensão aplicada pela foguete, quando pressurizado, na trava.

A válvula do pneu será utilizada em conjunto a um Cap de PVC para vedar a terminação do sistema e permitir que a bomba de ar, que colocará pressão no sistema, se una àquele. O sistema pode ser observado na figura 4 a seguir:

Figura 4: Sistema de propulsão.

Referências:

[1] Braskem. Propriedades de referência dos compostos de PVC. Disponível em: <http://www.braskem.com.br/Portal/Principal/Arquivos/html/boletm_tecnico/Tabela_de_Propriedades_de_Referencia_dos_Compostos_de_PVC.pdf>. Acessado em: 21 de out de 2016.

[2] Casa da Duna. Madeiras brasileiras: Características. Disponível em: <http://www.casadaduna.com/seg/!port/caracteristicas-madeira-brasileira.html>. Acessado em: 20 de out de 2016.

[3] GRIZZO, Leandro H. Desenvolvimento de PVC reforçado com fibras de vidro longas para fabricação de produtos moldados. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-14282011000500006>. Acessado em: 21 de out de 2016.

[4] IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de SP. Informações sobre madeiras. Disponível em: <http://www.ipt.br/informacoes_madeiras3.php?madeira=7>. Acessado em: 20 de out de 2016.

[5] Roda, Daniel Tietz. Policloreto de Vinila (PVC). Disponível em: <http://www.tudosobreplasticos.com/materiais/pvc.asp>. Acessado em: 21 de out de 2016.

Postado por: Victor Improta Moreira e Mariana Mendes Wilfinger.

Lançamento Vertical

Neste sábado (22/10) o time do Foguete realizou um teste de lançamento vertical no estacionamento inferior da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC. O objetivo desses lançamentos é verificar a altura máxima que o foguete pode alcançar e calcular a velocidade de saída do mesmo, para que assim possamos criar uma relação de velocidade inicial e pressão exercida.

Os primeiros lançamentos na vertical foram realizados apenas para achar a pressão mínima necessária para que o foguete alcance o alambrado, que possui, aproximadamente, 12,20 m de altura em relação ao estacionamento inferior. Após testarmos com 2.5, 3.0 e 3.5 Bar, descobrimos que a pressão ideal para o que desejamos é 2,5 Bar, visto que utilizar uma pressão acima de 3,0 Bar faz com que o foguete não realize um trajetória muito retilínea.

Na última reunião, realizada entre o time do Foguete e o nosso Orientador, foram discutidos diversos tópicos, e, entre eles, como calcular a velocidade inicial do foguete. O Orientador sugeriu que calculássemos a velocidade por meio das filmagens, criando uma escala de pontos pré-definidos pela equipe e, com o auxílio de ferramentas de edição, analisar os frames da gravação e observar quanto o foguete se deslocou com base na escala criada e no tempo da filmagem. Com isso, obtemos as duas grandezas necessárias para calcular a velocidade: deslocamento e intervalo de tempo.

Vídeo 1: Teste de Lançamento Vertical.

Na próxima semana o Time do Foguete irá se reunir para analisar as filmagem, calcular a velocidade média e criar uma relação entre pressão utilizada e velocidade inicial.

Postado por: Victor Improta Moreira

Primeiro teste de lançamento

Essa semana, a equipe realizou os primeiros testes de lançamento, na casa de um integrante, com o objetivo de testar e compreender o vôo do foguete com o sistema de propulsão escolhido, além de estimar a altura alcançada por ele.

A propulsão utilizada foi composta por uma mistura de água e ar comprimido, sendo utilizado aproximadamente meio litro de água. Para segurar a pressão, foi encaixada uma rolha de vinho no bocal da garrafa. Então, a rolha foi furada e uma mangueira foi passada por dentro dela. A mangueira foi conectada a uma bomba de ar, e foi exercida uma pressão até que o foguete decolasse. A medição da altura foi feita a partir de um barbante que foi preso ao foguete antes do lançamento.

Para o teste, foi utilizada uma base de madeira não treliçada, apenas para manter o foguete em pé no momento do lançamento. Entretanto, a base apenas o apoiava, não segurando. Desse modo, a maior pressão que pode ser aplicada foi de aproximadamente 1,5 bar, e o foguete alcançou uma altura máxima de aproximadamente 15 m. Assim, o foguete decolava quando pequenas pressões eram aplicadas, não alcançando grandes alturas, como a altura pretendida no lançamento final na faculdade.

Como a altura não era suficiente, foi preciso que um dos integrantes segurasse o foguete, para que uma maior pressão pudesse ser aplicada. Dessa maneira, foi possível exercer uma pressão de cerca de 3,5 bar, e a trajetória do foguete teve uma altura máxima de mais de 20m.

O video a seguir mostra os lançamentos realizados, primeiramente com a base provisória, depois com o apoio de um integrante.

Vídeo 1: Teste de lançamento vertical e oblíquo.

Postado por: Mariana Mendes Wilfinger.

Primeira reunião com o orientador

Essa semana, a equipe teve a primeira reunião com o orientador designado para o projeto, Targino Amorim. Na reunião, foi decidido que seriam elaborados 3 cronogramas, sendo um deles direcionado ao time do foguete, um ao time da base, e um aos dois em conjunto. Os cronogramas devem abordar todas as etapas a serem cumpridas pela equipe, assim como os prazos para sua realização. Foi decidido que estes deveriam ser apresentados em forma de tabela, de forma a facilitar a visualização e compreensão.

Além disso, o orientador ressaltou os conceitos que seriam necessários para os cálculos de alcance, velocidade inicial, vazão da água (caso a propulsão escolhida fosse água e ar comprimido), altura máxima, pressão, etc, assim como as equações necessárias para tais cálculos.

Foi indicado, também, que o sistema de propulsão do foguete deveria ser ativado a partir de um engate rápido, que deveria, através de modificações na tampa da garrafa, ser afixado ao foguete, lançando quando for alcançada uma determinada pressão.

O orientador ressaltou, ainda, que seria necessária a adição de um peso extra em uma parte garrafa a ser lançada, fazendo desta o centro de massa da garrafa. Um centro de massa mais definido faz com que a trajetória do foguete seja mais próxima da teoria, sendo formada no primeiro momento por um movimento retilíneo decorrente da propulsão, seguido por um movimento oblíquo, representado por uma parábola. Sem o peso extra na garrafa, ela descreve um movimento praticamente aleatório, tornando os cálculos mais difíceis de serem realizados.

Posteriormente, em reunião da equipe, foi decidido que o sistema de propulsão seria, realmente, composto por água e ar comprimido, já que não é permitida a utilização de comburentes, tornando a combinação água + ar a opção mais viável, uma vez que reações químicas demandam um certo custo, já que vários testes serão feitos ao longo do trimestre, além de apresentarem maiores dificuldades por conta da complicação de ativar a reação somente no momento exato do lançamento. Além disso, os lançamentos serão realizados em um curto período de tempo, logo, é preferível que o foguete seja acionado rapidamente, de modo a aumentar a quantidade de disparos que deverão ser feitos. As reações químicas podem não oferecer essa rapidez, enquanto a combinação de água e ar pode.

Postado por: Igor Costa Pinheiro e Mariana Mendes Wilfinger.