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Título: Desenvolvimento de bancada de testes estáticos para motores-foguete
Título(s) alternativo(s): Development of a static test bench for rocket engines
Autor(es): Ramos, Rodolfo Sousa
Orientador(es): Bertoldo, Guilherme
Palavras-chave: Foguetes (Aeronáutica)
Motores de foguetes
Veículos espaciais - Sistemas de propulsão
Rockets (Aeronautics)
Rocket engines
Space vehicles - Propulsion systems
Data do documento: 20-Jun-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Francisco Beltrao
Citação: RAMOS, Rodolfo Sousa. Desenvolvimento de bancada de testes estáticos para motores-foguete. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2024.
Resumo: Este estudo aborda o desenvolvimento de uma bancada de testes estáticos de baixo custo para a obtenção da curva de empuxo de motores-foguete. O projeto consiste em um protótipo de mesa de teste estático, que é composto basicamente por um microcontrolador ESP8266 (placa de desenvolvimento Wemos D1 mini), uma célula de carga de 100 kg, um conversor HX711 e um adaptador micro SD. A célula de carga produz um pequeno sinal elétrico proporcional à força aplicada nela. O chip HX711, por sua vez, amplifica o sinal, que é lido pelo microcontrolador. O microcontrolador, então, registra os dados no cartão micro SD, para posterior análise. A frequência de leitura de dados e a resolução da leitura obtidos com este equipamento são, respectivamente, 90 Hz e 0,04 N. Para a calibração da bancada foi utilizado um objeto de peso conhecido. Em seguida, foram realizados dois testes de validação. O primeiro teste utilizou diversos objetos de peso conhecidos que foram comparados com as medidas obtidas pela mesa de teste estático. A maior diferença entre os resultados foi de 0,03 N. O segundo teste consistiu na queima de três motores-foguete, resultando na leitura da curva de empuxo de cada um. Este teste demonstrou que o equipamento opera como projetado. O diferencial do projeto é a busca de uma solução acessível e simples permitindo sua aplicação em diferentes locais, inclusive locais sem acesso à rede elétrica, pois pode operar com bateria. O projeto ainda visa aumentar a segurança nos testes estáticos e promover práticas seguras na experimentação com minifoguetes.
Abstract: This study addresses the development of a low-cost static test bench for obtaining the thrust curve of rocket engines. The project consists of a static test table prototype, which is basically composed of an ESP8266 microcontroller (Wemos D1 mini development board), a 100 kg load cell, an HX711 converter and a micro-SD adapter. The load cell produces a small electrical signal proportional to the force applied to it. The HX711 chip, in turn, amplifies the signal, which is read by the microcontroller. The microcontroller then records the data on the micro-SD card for later analysis. The data reading frequency and reading resolution obtained with this equipment are, respectively, 90 Hz and 0.04 N. An object of known weight was used to calibrate the bench. Then, two validation tests were carried out. The first test used several objects of known weight that were compared with measurements obtained by the static test table. The biggest difference between the results was 0.03 N. The second test consisted of burning three rocket motors, resulting in the reading of the thrust curve of each one. This test demonstrated that the equipment operates as designed. The difference of the project is the search for an affordable and simple solution allowing its application in different locations, including places without access to the electricity grid, as it can operate on a battery. The project also aims to increase safety in static tests and promote safe practices in experimentation with rocket models.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34791
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