Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000407246-Texto+Completo-0.pdf: 8674308 bytes, checksum: 88576bdb5f2009f76772589297bcb649 (MD5) Previous issue date: 2008 / This dissertation describes the development of the Improved-Electrically Controlled Rotatory Chair (I-ECRC), from the model previously modified by Gessinger (2005), who in turn based developments on the Masters dissertation of Piedade (2001), both having been developmental works carried out in Microgravity Laboratory, Pontifical Catholic University of Rio Grande do Sul (PUCRS). Several new items were incorporated: aluminum structure, steel structure, a cover, hydraulic brake, joystick, an application to capture and quantify signs of disorientation, micro-camera, wireless USB HUB, video monitor, USB ports expander, flight simulator software, rotating connector and device for distribution of electric energy. The theory basis brings the bibliographic review of the physiology related to spatial disorientation, as well detailing aspects of this phenomenon and implications in aerial activity, with the focus in the flight safety, from the prevention. In the sequence, materials and methods are presented, followed by the results and discussions of the proposed improvements, concluding that I-ECRC will bring large application to education and research in order to improve the flight safety. / Esta dissertação descreve o desenvolvimento da Cadeira Rotatória Eletricamente Controlada - Aperfeiçoada (CREC-Ap), a partir do modelo modificado por Gessinger (2005), cuja base foi a dissertação de mestrado de Piedade (2001), sendo ambos os trabalhos desenvolvidos no então Laboratório de Microgravidade, do Instituto de Pesquisas Científicas e Tecnológicas (IPCT), da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS). Foram incorporados diversos itens: estrutura de alumínio, estrutura de aço, cobertura, freio hidráulico, manche, aplicativo para captação de sinais e quantificação da desorientação, microcâmera, HUB USB sem fio, monitor de vídeo, expansor de portas USB, software de simulador de vôo, conector rotativo e régua de distribuição de energia elétrica. A base teórica traz a revisão bibliográfica a respeito da fisiologia relacionada à desorientação espacial, bem com aspectos detalhados da gênese deste fenômeno e suas implicações na atividade aérea, com o foco na segurança de vôo, a partir da prevenção. A seguir, são apresentados os materiais e métodos utilizados, trazendo na seqüência os resultados e discussões a respeito dos aperfeiçoamentos propostos, concluindo-se que a CREC-Ap proporcionará ampla aplicação, tanto na aérea de educação quanto de pesquisa, em prol da segurança de vôo.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 407246.pdf: 8674308 bytes, checksum: 88576bdb5f2009f76772589297bcb649 (MD5) Previous issue date: 2008-05-29 / Esta disserta??o descreve o desenvolvimento da Cadeira Rotat?ria Eletricamente Controlada - Aperfei?oada (CREC-Ap), a partir do modelo modificado por Gessinger (2005), cuja base foi a disserta??o de mestrado de Piedade (2001), sendo ambos os trabalhos desenvolvidos no ent?o Laborat?rio de Microgravidade, do Instituto de Pesquisas Cient?ficas e Tecnol?gicas (IPCT), da Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul (PUCRS). Foram incorporados diversos itens: estrutura de alum?nio, estrutura de a?o, cobertura, freio hidr?ulico, manche, aplicativo para capta??o de sinais e quantifica??o da desorienta??o, microc?mera, HUB USB sem fio, monitor de v?deo, expansor de portas USB, software de simulador de v?o, conector rotativo e r?gua de distribui??o de energia el?trica. A base te?rica traz a revis?o bibliogr?fica a respeito da fisiologia relacionada ? desorienta??o espacial, bem com aspectos detalhados da g?nese deste fen?meno e suas implica??es na atividade a?rea, com o foco na seguran?a de v?o, a partir da preven??o. A seguir, s?o apresentados os materiais e m?todos utilizados, trazendo na seq??ncia os resultados e discuss?es a respeito dos aperfei?oamentos propostos, concluindo-se que a CREC-Ap proporcionar? ampla aplica??o, tanto na a?rea de educa??o quanto de pesquisa, em prol da seguran?a de v?o

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 401160.pdf: 17525525 bytes, checksum: eb8803afa7e7de25def9d819f3df916e (MD5) Previous issue date: 2008-03-14 / Centr?fugas humanas t?m sido utilizadas para treinamento de pilotos e em testes com trajes anti-G, que s?o utilizados para minimizar os efeitos da hipergravidade simulada na fisiologia humana. A centr?fuga de pequeno porte do Centro de Microgravidade/PUCRS realiza algumas fun??es determinadas, enquanto o microcomputador capta os dados emitidos por ela. Estes dados correspondem aos enviados pelos diversos sensores existentes na centr?fuga e aos novos sensores adicionados neste trabalho. Estes sensores fornecem dados no microcomputador de forma integrada, em tempo pr?ximo ao real, para serem analisadas posteriormente. Ap?s estabilizar-se a velocidade da centr?fuga de pequeno porte e esta n?o sofrer varia??es, o valor colhido do sensor de velocidade ? ent?o confrontado com o valor obtido no tac?metro. Prosseguiu-se com o processo de aferi??o dos instrumentos e a sincroniza??o entre todos os sensores e placas. Para a comunica??o ass?ncrona entre o m?dulo de recep??o dos sinais vindos via enlace de r?dio, foi usada uma biblioteca de fun??es de comunica??o com a porta serial, chamada ComPort Library vers?o 2.64. Esta biblioteca est? dispon?vel para uso sem custos

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 460260.pdf: 4336940 bytes, checksum: dca359fe8c5ae44e193444e9c8fcfd08 (MD5) Previous issue date: 2014-04-30 / Missions to Mars and return astronauts to the Moon may be true in the near future, which will expose them upon hypogravity environments. Some techniques are applied to simulate gravitational force reduced to prepare the crew to better adapt to those environments. This study aimed to develop a prototype of a lower body positive pressure (LBPP), as an alternative to the simulations currently used. This device is able to unload a volunteer on a physical exercise device, creating a hypogravity environment, simulating the human gait, for studies in space physiology. For development of the LBPP was necessary planning since its conception until the final prototype with functionality testing. A control system has been implemented for closed-loop pressure control. Equipment were identified and adapted such as blower, frequency inverter to control the blower, sensors (pressure, temperature and humidity), load cells to measure apparent weight of volunteer, microcontroller, treadmill for gait simulation and Neoprene short for connection of volunteer to a Neoprene membrane. Equipment and instrumentation were also developed to integrate and facilitate the system. Was developed the main chamber of a flexible PVC material, a metallic structure for height adjustment. Also was developed the instrumentation of load cells, as well as instrumentations of the sensors to adapt and read by the microcontroller. Furthermore it was necessary to develop software for data acquisition, the instrumentation of the blower and the frequency inverter to digital control by the microcontroller and an emergency circuit to ensure safety operation of the equipment. Experimental results shown that the LBPP is able to reduce the apparent weight of a load with similar weight values on Mars and the Moon, reaching the goal, where it was possible to verify that the pressure ratio and apparent weight is inversely proportional, which confirmed the theory. / Miss?es tripuladas para Marte e o retorno a Lua poder?o concretizar-se em um futuro pr?ximo, onde ir?o expor os astronautas a ambientes de hipogravidade. T?cnicas de redu??o da for?a gravitacional s?o aplicadas como medidas para prepara??o da tripula??o a uma melhor adapta??o a tais ambientes. O presente trabalho objetivou desenvolver um prot?tipo funcional de uma c?mara de press?o positiva (CPP), sendo uma alternativa ?s simula??es utilizadas atualmente. Tal dispositivo ? capaz de diminuir o peso aparente do volunt?rio sobre um sistema de exerc?cios f?sicos, gerando um ambiente de hipogravidade para estudos em fisiologia espacial. Para o desenvolvimento da CPP foi necess?rio um planejamento desde sua idealiza??o at? o prot?tipo final com testes de funcionalidade. Primeiramente foi idealizado um sistema de controle em malha-fechada para o controle da press?o. Para isso foram identificados e adaptados diversos equipamentos como soprador, inversor de frequ?ncia para o controle do soprador, sensores de press?o, temperatura e umidade, c?lulas de carga para mensurar o peso aparente do volunt?rio, microcontrolador, esteira ergom?trica para simula??o da marcha em hipogravidade e um short para conectar o volunt?rio ? membrana de Neoprene. Equipamentos e instrumenta??o tamb?m foram desenvolvidos para integrar e viabilizar o sistema. Foi desenvolvida uma c?mara composta de material flex?vel de PVC, uma estrutura met?lica para ajuste de altura e tamb?m instrumenta??o das c?lulas de carga e dos sensor de press?o, temperatura e umidade para adapta??o e leitura pelo microcontrolador. Al?m disso foi necess?ria o desenvolvimento de um software para aquisi??o de dados a instrumenta??o do soprador e do inversor de frequ?ncia para o controle digital do microcontrolador e um circuito de emerg?ncia para garantir a seguran?a do volunt?rio. Resultados experimentais mostram que a CPP ? capaz de diminuir o peso aparente de uma carga com valores semelhantes ao peso em Marte e Lua, atingindo seu objetivo, onde foi poss?vel verificar que a rela??o de press?o e peso aparente ? inversamente proporcional, confirmando a teoria.

Esta tese apresenta o desenvolvimento de métodos numéricos diretos e indiretos para otimização de trajetórias e determinação de controle ótimo baseados na teoria da variação segunda. São desenvolvidos os métodos do gradiente combinado e da variação segunda, também conhecido como método dos extremais vizinhos. O primeiro é um método direto, resultante da utilização do método do gradiente - descida mais rápida - e do método do gradiente em segunda ordem. O segundo é um método indireto que resolve o problema de valor de contorno em dois pontos associado ao problema de controle ótimo. Visando mostrar a eficiência e aplicabilidade dos métodos, são resolvidos, primeiramente, problemas clássicos em teoria do controle ótimo como: problema de Zermelo e problema da brachistócrona. Em seguida, os métodos são aplicados a problemas de trajetórias espaciais envolvendo transferências entre órbitas circulares e de pequenas excentricidades. São analisadas diversas variações de raios e diferentes tempos finais. Os resultados também são comparados com os obtidos por uma teoria linear.

O circuito de segurança e atuação, utilizado tanto em foguetes de sondagem como em lançadores de satélite, é um dispositivo eletrônico responsável pelo acionamento dos elementos pirotécnicos de bordo desde o pré-lançamento até a fase de vôo. Tais circuitos consistem, atualmente, de um temporizador e de relés mecânicos que apresentam, como principal vantagem, a baixa resistência elétrica dos contatos, e como principal desvantagem, problemas mecânicos inerentes às vibrações presentes no lançamento e durante o vôo. Uma análise das principais alternativas mostra existirem duas configurações com características que apresentam viabilidade de virem a substituí-la: uma delas usa um temporizador e transistores bipolares de porta isolada, IGBTs, enquanto a outra usa microcontrolador e IGBTs. Uma vez que o uso de apenas uma das ferramentas de análise provou-se ineficaz, foram utilizados, em conjunto, a Estimativa da Taxa de Falhas (FRD), a Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (FMEA) e a Análise pelo Diagrama de Blocos da Confiabilidade (RBD). Foi proposta uma forma de interpretar como solicitação reduzida (derating) em temperatura, uma solicitação reduzida (derating) em freqüência a que está submetido o microcontrolador. Comparados os desempenhos de confiabilidade dos três circuitos, a solução envolvendo temporizador e IGBTs mostrou-se a mais promissora.

Neste trabalho, bocais convergentes-divergentes foram projetados e fabricados para o estabelecimento de escoamentos supersônicos e para suprir a necessidade de se fornecerem características aerodinâmicas aos escoamentos gerados pela tocha de plasma existente no Laboratório de Plasmas e Processos do Instituto Tecnológico de Aeronáutica. O projeto dos bocais De Laval foi baseado, inicialmente, em cálculos superficiais para a estimativa das áreas da garganta e da saída dos bocais, utilizando a vazão de massa máximo permitido pelo sistema de vácuo do laboratório, e considerando as equações para escoamento quase-unidimensional não-viscoso, adiabático e isentrópico. Posteriormente, baseou-se em um código numérico, assumindo escoamento axissimétrico com correções para a camada limite, para gerar o perfil convergente-divergente dos bocais. Dois conjuntos contendo, cada um, quatro bocais axissimétricos foram fabricados com diâmetros da garganta no intervalo de 1.00 a 2.00 milímetros, para expandir isentropicamente o ar, através da diferença de pressão entre a atmosfera e a câmara de vácuo, a números de Mach maiores que dois. Os bocais foram confeccionados em cobre e alumínio através de uma fresadora, chamado Método da Fresadora, e de brocas cônicas, chamado de Método Cônico. O número de Mach na saída do divergente e o fluxo em massa máximo foram determinados para todos os bocais produzidos. O menor número de Mach encontrado foi de (2,1 + 0,4) e o maior, de (5,01 + 0,02). A vazão de massa máximo obtido se encontra no intervalo de (1,5x10-4 - 7,2x10-4)kg/s. Assim, os resultados mostraram que escoamentos supersônicos foram produzidos com sucesso pelos bocais projetados e fabricados neste trabalho.

Cada vez mais os métodos, técnicas e ferramentas de Engenharia de Software têm sido aplicados para criação, manutenção e adaptação de sistemas de software aeroespaciais. A técnica de orientação a objetos tem provido o reuso de componentes de software, reduzindo o esforço para desenvolver aplicações similares num domínio específico. Este trabalho de pesquisa propõe um Framework para a Simulação de Trajetórias de Foguetes de Sondagem. Este Framework define um modelo abstrato para a construção de simuladores de trajetórias. Um Estudo de Caso e um Protótipo de Simulador foram desenvolvidos para avaliar a reusabilidade do Framework proposto. O protótipo provê cálculos de movimento de um foguete com um, três e seis graus de liberdade. Neste trabalho, também é avaliado o esforço necessário de incorporação da arquitetura de simulação distribuída definida no padrão IEEE Std 1516 - High Level Architecture - HLA. Uma análise dos principais resultados desta pesquisa propicia uma verificação do Framework proposto, quanto a reutilização significativa de código para a construção de modelos de simuladores de trajetórias. Esta análise também propicia uma avaliação do padrão HLA para a criação de simulações distribuídas, visando uma melhor padronização, interação e reusabilidade dos sistemas.

Um Sistema de Controle de Atitude (SCA) requer estimativas da atitude e velocidade angular em tempo real para que, em malha fechada, ele possa corrigir o apontamento do satélite conforme desejado. Essas estimativas são produzidas por um Sistema de Determinação de Atitude (SDA), o qual se constitui basicamente de sensores e de métodos de estimação. O desenvolvimento de satélites de baixo custo motiva pesquisas sobre métodos que possibilitam a estimação de atitude e velocidade angular tendo em vista o uso de medidas apenas de sensores de atitude, evitando-se o emprego de girômetros. Sensor solar e magnetômetro são sensores de atitude comumente utilizados por apresentarem baixo consumo de energia, ocuparem pouco espaço, serem leves e baratos. O presente trabalho tem por objeto revisar métodos de estimação baseados no filtro de Kalman estendido (EKF) e propor, com o intento de investigação, métodos semelhantes baseados no filtro de Kalman unscented (UKF). Adicionalmente, propõe-se ao final um SDA autônomo para satélites de baixo custo, estabilizados por rotação ou controlados em 3 eixos, que se movem em órbitas terrestres baixas e embarcam magnetômetro e sensores solares. Os estimadores desse sistema são avaliados com dados simulados. Os resultados indicam que o conjunto de sensores que se pretende utilizar no satélite universitário ITASAT produz estimativas que divergem durante movimentos angulares lentos em períodos de eclipse solar. Dessa forma, o controle de atitude em 3 eixos baseado nas estimativas de atitude e de velocidade angular produzidas pelo SDA proposto deve ser avaliado cautelosamente para que, mesmo em períodos de eclipse, seja capaz de prover segurança térmica cumprindo com a restrição de ortogonalidade entre o eixo de simetria do satélite e a direção do Sol. Os resultados obtidos serão utilizados no SDA do satélite ITASAT em desenvolvimento no ITA sob a égide da Agência Espacial Brasileira.

This work focuses on tracking launch vehicles with multiple radar sites and proposes a data fusion strategy based on the Covariance Intersection (CI) method. At each site, multiple models are embedded in a Kalman filter or locally estimate position, velocity, and acceleration using a de-biased measurement transformation from spherical to cartesian coordinates. The estimation of position, velocity, and acceleration of moving object based on radar measurements is critical in applications such as air traffic control, surveillance systems, and orbital vehicles launching among many others. However, this work will focus on the conditions observed at Alcântara Launch Center, where two radars located at distinct sites provide the trajectory coverage. All simulations presented herein make use of actual data obtained from a VS30 sounding rocket launch at Alcântara Launch Center in February, 2000. Impact point prediction is also assessed, and considers uncertainties inferred form the computed covariance matrix, culminating in an ellipsoidal impact area with a given impact probability.