[pt] Este trabalho analisa a influência dos mancais hidrodinâmicos no comportamento rotodinâmico das turbomáquinas, no que diz respeito na resposta ao desbalanceamento, modos de vibrar e, principalmente, a instabilidade, que tende a manifestar-se em rotações elevadas ou baixas cargas. As propriedades de rigidez e amortecimento do mancal são determinadas a partir da solução analítica da Equação de Reynolds, usando a aproximação do mancal curto. Um procedimento é apresentado para modelagem dinâmica do sistema rotor-mancal. O modelo de elementos finitos inclui a influência da ação giroscópica. A análise rotodinâmica completa de um rotor concebido e projetado para apresentar o fenômeno da instabilidade é feita com auxílio do programa ROMAC da Universiry of Virginia. O programa calcula as propriedades do mancal a partir da solução numérica completa da Equação de Reynolds e o cálculo das velocidades críticas, dos modos e da análise de estabilidade é feito pelo Método dos Elementos Finitos. Finalmente, documenta-se o projeto do protótipo, o estudo realizado e os ensaios desenvolvidos. A partir das medições realizadas, valida-se a solução numérica. / [en] This work analyses the effect of fluid-film bearings on the dynam- ics of turbomachinery with respect to unbalance response, vibration mode shapes and, specially, instability that tends to occur, mainly, at high speeds or light loads. The bearing stffiness and damping bearing properties are calculated using the analytical solution of the Reynolds Equation, based in a short bearing approach. Following, a procedure is presented for the dynamic modelling of rotor-bearing systems based in the Finite Element Method, including the gyroscopic effect. The complete rotordynamic analysis of a rotor designed to undergo instability problem is performed by software ROMAC from University of Virginia. The software predicts the bearing properties by complete numerical solution of Reynolds Equation and critical speeds, mode shapes and stability analysis is performed using the Finite Element Method.Finally, it is presented the design of the rotor kit , accomplished studies and performed tests. The numerical solution is validated by measurements that were made.

[pt] Dentro do campo dos controladores passivos, um dos dispositivos usados pelas suas propriedades de amortecimento são os Apoios Elásticos, que constituem uma solução econômica e efetiva na supressão ou atenuação das vibrações em sistemas dinâmicos com problemas de ressonância ou instabilidade, freqüentemente pela falta de amortecimento suficiente. Este trabalho envolve o estudo de um rotor horizontal com apoios elásticos (silicone), adaptado a partir de um rotor existente, o estudo de diversos efeitos sobre a sua operação, a medição de seu movimento, a identificação dos parâmetros do problema, a medição e validação a partir de resultados simulados em um modelo numérico. Os fenômenos incluídos no estudo são o efeito giroscópio (rotor descentrado com respeito do vão), desbalanceamento do rotor e empenamento do eixo. Neste trabalho os parâmetros do sistema foram determinados usando técnicas de identificação, análise modal e otimização não linear devido à anisotropia do sistema. / [en] Viscoelastic Passive Controllers are an important field of technological research due to the development of new materials and design techniques. Damping properties allow an easy retrofit of existing machines with excessive vibration problems, developing Elastomeric Bearing Supports. They are an economic and effective solution in the suppression or attenuation of vibrations in dynamic systems suffering from instability or resonance problems, which often lack of sufficient damping. This work involves the study of an horizontal rotor with elastomeric bearing supports, adapted of another one, the study of several effects on his operation, the measurement of his motion, the identification of the problems parameters, the measurement and validation from the simulated results in a numeric model. Phenomena included in the study are the gyroscopic effect (rotor out of the middle), rotor unbalance and shaft bow. In this work the systems parameters were determined using identification, modal analysis and nonlinear optimization techniques due to the anisotropy of the system.

[pt] O controle de empuxo vetorial (TVC) é usado para o controle de atitude de foguetes aeroespaciais. No caso de propulsão usando combustível líquido, tradicionalmente o bocal é conectado ao corpo do foguete através de uma junta cardânica. Dois atuadores hidráulicos são colocados ao redor do bocal para controlar sua orientação. Nesta tese, o TVC é tratado como uma plataforma robótica de base fixa. Ao invés de usar servo-válvulas comerciais para controlar os atuadores, uma nova válvula de controle é proposta. Primeiro uma plataforma cardânica é considerada com transdutores de posição angular medindo o deslocamento da cruzeta da junta. Em seguida, uma nova configuração da plataforma é proposta substituindo o cardan por uma junta homocinética. Neste caso, a realimentação da posição da plataforma é feito usando um estimador de atitude em tempo real. Este estimador é um filtro complementar baseado em matrizes de orientação que coleta dados de uma central inercial (IMU). A modelagem do sistema começa com a cinemática. Na sequência, a modelagem dinâmica utiliza a formulação de Newton-Euler para obter a equação de movimento. A modelagem do sistema hidráulico é apresentada com o modelo da nova válvula de controle e do atuador. Inicialmente, um controlador puramente proporcional é proposto. Durante a validação experimental é mostrado que devido as características do sistema de atuação, mesmo este simples controlador é preciso e confiável. Em seguida é demonstrado um método para avaliar outras estratégias de controle. A comparação entre a plataforma cardânica e homocinética mostra que, nas condições analisadas, ambas têm um comportamento dinâmico similar. Nas duas configurações da plataforma o sistema se mostrou preciso e confiável. / [en] Thrust Vector Control (TVC) is used for the attitude control of spacecrafts. In the case of liquid-propellant fuel, the nozzle is traditionally connected to the rocket frame through a gimbal. Two hydraulic actuators are placed around the nozzle to control its orientation. In this Thesis, TVC is treated as a fixed base robotic platform. Instead of using commercial servo-valves to control the actuators, a novel control valve is proposed. First a gimbaled platform is considered with two angular position transducers to measure the angular displacement of the joint crosshead. Then, a homokinetic platform configuration is proposed replacing the gimbal by a constant velocity joint. In this case, the platform position feedback is done using a real-time attitude estimator. The estimator is a complementary filter based on orientation matrices that collects data from an inertial measurement unit (IMU). The modeling of the system begins with kinematics. Then, the dynamic modeling uses the Newton-Euler formulation to obtain the equation of motion. The modeling of the electro-hydraulic system is presented with the model of the novel control valve and the linear actuator. Initially, a full proportional controller is proposed. During the experimental validation it is shown that due to the characteristics of the actuation system, even this simple controller is accurate and reliable. Thereafter, method is demonstrated to evaluate novel control strategies. The comparison between the gimbaled and homokinetic platform shows that, under the analyzed conditions, they have a similar dynamic behavior. In both platform configurations the system is accurate and reliable.