GPDA da UFABC Avança nas Atividades Espaciais

Olá leitor!

Como você que acompanha periodicamente o nosso blog deve lembrar, o mesmo tem buscado divulgar as atividades espaciais de grupos universitários (Grupo de Propulsão Hibrida da UnB, Grupo Rumo ao Espaço da UFMG), privados (Edge Of Space, NTA), espaçomodelismo (Próxima Centauri, Auriflama Foguetes) e de empresas (Acrux Aerospace Technologies, Coyote Company, INOTECH) sempre procurando manter um estreito e cordial relacionamento com essas instituições e seus responsáveis, para assim poder manter nossos leitores sempre bem informados sobre o que está sendo feito no Brasil por esses corajosos empreendedores, muitas vezes com muito sacrifício e sem qualquer apoio governamental, e paralelamente ao Programa Espacial do governo.

Entretanto, apesar de já termos divulgado uma nota (veja a nota “Divisão do GPDA da UFABC Desenvolve Motores-Foguetes”) sobre as atividades do "Grupo de Pesquisas e Desenvolvimento Aeroespacial (GPDA)" da Universidade Federal do ABC (UFABC) até então ainda não tínhamos maiores informações sobre as atividades desse grupo e muito menos contato com o mesmo.

Qual não foi minha grata surpresa quando na madrugada de hoje (11/06) recebi um e-mail do coordenador do grupo e aluno de Eng. Aeroespacial da UFABC, o jovem engenheiro Daniel Campana Rascio, que além de elogiar o trabalho que o nosso blog vem realizando em prol da divulgação das atividades espaciais brasileiras em todos os níveis, nos agradeceu pela pequena nota de divulgação postada anteriormente, prometendo a partir de agora manter esse contato estreito, tão necessário para uma melhor divulgação do trabalho do grupo.

Segundo informações colhidas pelo blog, o GPDA surgiu no final do ano letivo de 2009 devido a grande motivação de alunos que tinham interesse de participar de atividades extra-curriculares na área aeroespacial e que não estavam interessados de participar da competição SAE Brasil – Aerodesign. Notou-se naquele momento o grande interesse dos alunos pela área de desenvolvimento de foguetes, criando-se assim o grupo (com apenas 6 integrantes. Eram eles: Daniel Campana Rascio, Joaci Lima Oliveira, Ricardo Pereira Tosta, Samuel Oliveira e Tiago Dumont Defendi, todos sob a orientação do professor Carlos Alberto Rocha Pimentel) e dando início as atividades já no começo de 2010.

Desde então, com a divulgação das atividades do grupo e de alguns de seus resultados experimentais obtidos, o mesmo têm crescido com adição de novos membros contando hoje com 12 membros ativos, entre alunos das áreas de aeroespacial, energia, gestão, materiais entre outras.

PROJETOS

Motores-Foguetes (Propulsores)

O primeiro projeto desenvolvido, construído e testado pelo GPDA foi o projeto de um propulsor (motor-foguete) a propulsão sólida da “Classe I”, que devido à falta de experiência e de recursos financeiros ainda adequados precisava ser simples, de baixo empuxo e barato.

Assim sendo, foi desenvolvido um motor com materiais de fácil aquisição e manejo, sendo o seu corpo construído em PVC com um nozzle (tubeira) em resina epóxica, tendo como objetivo a utilização descartável do mesmo, ou seja, para apenas um disparo. Abaixo segue algumas fotos desse motor:

Motor Finalizado

Detalhe na Tubeira em resina epóxica

Outra visão da tubeira, onde observa-se

os grãos propelentes no interior

Grãos propelentes sendo pesados após moldagem

Motor no Dinamômetro, aguardando o teste estático

Segue agora abaixo os vídeos dos três testes realizados com esse motor-foguete da "Classe I". Pedimos desculpas ao leitor pelos palavrões que aparecem no primeiro vídeo, mas acontece que a empolgação dos jovens naquele momento era muito grande, já que era o primeiro motor desenvolvido por eles, o que torna a reação de alegria compreensível mesmo com a bela explosão que não deveria ter acontecido!

Os testes subsequentes à este primeiro foram bem sucedidos e as falhas foram corrigidas, tornando assim o motor bastante confiável.



Vídeo do Primeiro Teste

 

Vídeo do Segundo Teste

 

Vídeo do Terceiro Teste

Com o desenvolvimento do motor de “Classe I” concluído, o GPDA resolveu avançar e partir para o uso de propulsores a combustível sólido construídos com materiais mais resistentes, duráveis e reutilizáveis, que permitissem um melhor controle sobre as características físicas do propulsor. Assim sendo, foi desenvolvido pelo grupo um motor “Classe J” (1055 N de empuxo médio) visando assim atender a estas necessidades.

O propulsor em questão foi desenhado para ter toda sua estrutura construída em aço carbono/inox para que assim diferentemente do motor anterior, este pudesse ser reutilizado por diversas vezes. Abaixo segue algumas fotos desse propulsor:

Motor Classe “J”: Comprimento total: 460 mm

Peso Vazio: 1,540Kg

Conjunto Motor + O-Rings de vedação

+ Moldes do Combustível Sólido

Conjunto Final

Foguete

O primeiro e único projeto de foguete em desenvolvimento pelo GPDA até o momento, tem como grande objetivo familiarizar a todos os integrantes do grupo com os detalhes que normalmente envolvem o projeto, desenvolvimento, simulação e construção de foguetes experimentais. Assim sendo, está previsto que o foguete "Boitatá #1" (curioso esse nome) não levará a bordo nenhum equipamento adicional além daqueles necessários para o seu vôo.

O “Boitatá #1” foi projetado para ser propulsado pelo “Motor-Foguete Sólido Classe I” que, como sabemos, foi desenvolvido pelo grupo, mas existe a possibilidade do mesmo vir a ser utilizado com o motor da “Classe J’, que já se encontra em fase de testes e mostrando bons resultados.

Segundo consta, a previsão de apogeu para este foguete, na versão com o motor Classe I, é de apenas 835 metros de altura. É sabido que essa não é uma altitude considerável, mas segundo o grupo a mesma foi estabelecida uma vez que o objetivo da primeira missão deste foguete é testar o sistema de recuperação empregado.

Este sistema de recuperação terá como responsabilidade acionar o pára-quedas quando o foguete estiver próximo de seu apogeu e assim trazê-lo em segurança ao solo. O sistema que será utilizado se baseia em um sistema de timer que acionará um servo-motor. O servo-motor por sua vez atuará em uma porta lateral à fuselagem do foguete, por onde então o pára-quedas será ejetado. Abaixo segue alguns esboços do futuro foguete “Boitatá #1”.

Esboço do Foguete em CAD, com a disposição final

dos sistemas, Centro de Gravidade e de Pressão

Ilustração em 3D do Foguete, separado em 3 seções + motor

Sistema de Ignição Eletrônico

Para que o GPDA partisse para o desenvolvimento de motores e de foguetes, fazia-se a necessidade de se desenvolver um sistema de ignição eletrônico que acionasse os motores de maneira segura e confiável, permitindo que os operadores mantivessem uma distância segura do local de teste.

Com esse objetivo, foi desenvolvido um sistema que conta com uma fonte de alimentação recarregável de 14V, que permite o acionamento dos mais diversos tipos de dispositivos ignitores e até de ignição múltipla.

Além disso, o sistema conta com uma chave de segurança que impede ignições acidentais (para acionar o sistema, a chave de segurança deve ser inserida e duas outras chaves devem ser pressionadas simultâneamente).O ignitor em si consiste de uma mistura de pólvora com nitrocelulose que é acionada quando um fio de níquel-cromo é submetido a uma corrente que aumenta sua temperatura. Abaixo segue o desenho esquemático do circuito e a foto desse sistema:

Circuito do sistema de ignição eletrônico

Sistema de Ignição eletrônico, com chave dupla de

acionamento e chave de segurança

Bancada de Testes - Dinamômetro

Outra grande dificuldade que o grupo teve de enfrentar para o desenvolvimento de seus motores-foguetes foi à necessidade da utilização de uma bancada de testes (Dinamômetro) para medição de empuxo, extremamente importante para o desenvolvimento de sistemas de propulsão, já que é a partir dos dados obtidos com o dinamômetro que se é possível avaliar o comportamento do motor em desenvolvimento e verificar se o desempenho obtido está de acordo com o calculado.

Assim sendo, o GPDA desenvolveu um sistema de dinamômetro que conta com uma célula de carga em alumínio com capacidade para 200 kg. Este valor foi escolhido pois permite obter precisão para motores de pequeno porte e a utilização de uma bancada com braço de alavanca para motores com empuxo maior do que 200 kg. A célula de carga contém em seu interior uma série de resistores em ponte de wheatstone. Quando uma força é aplicada sobre a célula de carga, o valor dessas resistências é alterado e convertido em uma tensão. O sinal obtido da célula de carga deve ser amplificado e filtrado e então convertido de analógico para digital para poder ser interfaceado na porta serial do computador. Para isso são utilizados dois circuitos, como apresentado abaixo:

Circuito amplificador de sinal

Conversor Analógico/Digital e interface via Porta Serial RS-232

Abaixo seguem as fotos da estrutura utilizada para instalação da célula de carga e do motor que será testado. A estrutura é construída com barras metálicas de maneira a suportar as cargas exercidas pelos motores, que são instalados na vertical.

Exemplo de dado gerado pelo sistema dinamômetro

Vale lembrar ainda leitor que as pesquisas e atividades espaciais da UFABC não se resumem ao que esta sendo feito pelo GPDA na área de motores, foguetes e equipamento associados (veja a nota “A UFABC e o Espaço”) e que talvez atualmente o grande projeto dessa universidade na área espacial seja o seu envolvimento na inovadora "Missão ASTER", já abordada aqui por diversas vezes.

Gostaria de agradecer o contato feito pelo jovem engenheiro Daniel Campana Rascio, nos colocando a sua inteira disposição e ao GPDA para divulgamos notícias relacionadas com as atividades do grupo, quando assim vocês acharem necessárias.

Para maiores informações e contato visitem o site do GPDA pelo link: http://www.foguetesgpda.com.nu/

Duda Falcão

Fonte: Grupo de Pesquisas e Desenvolvimento Aeroespacial (GPDA) da UFABC