Este trabalho apresenta a análise modal e o processo de fabricação de uma hélice fabricada em materiais compósitos, utilizando-se como material de enchimento espuma de poliuretano. A concepção estrutural desta hélice é composta basicamente dos materiais: tecidos de fibra de vidro, "rovings", espuma de poiuretano, flanges de titânio e tubos de alumínio utilizados na fabricação de seu cubo. A análise teórica, com extração de modos e das freqüências naturais deste conjunto estrutural, é feita pelo método numérico dos elementos finitos (MEF). Os resultados teóricos são comparados como os resultados experimentais do modelo real. As várias freqüências dos modos são plotadas em conjunto no diagrama "SPOKE", onde se pode estudar se existe alguma freqüência natural da hélice, que coincide com um harmônico do motor, indicando assim a possibilidade de ocorrência de ressonância. Na análise dos resultados finais pode-se avaliar, apesar da influência de fatores vinculados à fabricação, a participação estrutural dos materiais que compôem a hélice, ressaltando a melhoria estrutural proporcionada pela inserção da espuma de poliuretano.

Dentre os sistemas que compõem uma aeronave não tripulada está o sistema de propulsão, conjunto formado pelo motor e a hélice. O ITA recentemente adquiriu motores a pistão de dois tempos com o objetivo de equipar o sistema de propulsão de um projeto de desenvolvimento de uma aeronave não tripulada e tendo a necessidade de levantamento de dados do sistema de propulsão, curva de torque, de tração e consumo específico de combustível, neste trabalho foi desenvolvido um banco de ensaio para executar ensaios estáticos e dinâmicos neste motor. Por razões de tempo e disponibilidades do túnel de vento, foi executado somente o teste estático do motor num sistema de propulsão. Pode-se comparar com os dados do fabricante com o sistema de propulsão desenvolvido, e ensaiado para um conjunto de quatro hélices, foi verificado que os dados reais, de potência e rotação máxima, estão abaixo dos dados fornecidos pelo fabricante.

A aplicação de técnicas de controle multivariáveis com o auxílio de ferramentas computacionais vem sendo bastante empregada em projetos de sistemas de controle complexos, que tem como base o conceito de variáveis de estado. Neste trabalho, visamos desenvolver um sistema de controle seguidor com realimentação de estados para um protótipo de um sistema de hélices paralelas onde a dinâmica é não linear e possui três graus de liberdade sendo dois graus de liberdade controlados. Serão utilizados dois modelos matemáticos: um modelo linear e um modelo não linear. A representação linear será utilizada para gerar as matrizes de ganho do sistema de controle. O modelo não linear é obtido através de prototipagem virtual no ambiente de desenvolvimento ADAMS®, que utiliza técnicas de modelagem de sistemas multicorpos para a obtenção das equações dinâmicas do movimento. Em seguida o modelo não linear é exportado para o ambiente de simulações em MATLAB®. A simulação é utilizada para verificar se a técnica de controle linear utilizada tem a capacidade de controlar o sistema não linear e analisar o comportamento do conjunto controlador mais a planta não linear já que está sendo feita atribuição de auto-estrutura completa. Os resultados obtidos ilustram o desempenho e a eficiência da metodologia proposta. / The application of multivariable control techniques with the aid of computing tools has been largely used in projects of complex control systems that are based on the concept of state-variables. The objective of this paper is to show the development of a tracking-system with state-feedback for a prototype of a parallel propeller system presenting nonlinear dynamics with three degrees-of-freedom but having only two controlled. Two mathematical models are used: a linear model and a nonlinear model. The linear representation is used to design the gain matrices of the linear control system. The nonlinear model is obtained through the virtual prototyping environment system ADAMS®, using modeling techniques of multi-body systems to obtain the dynamic motion equations. Then, the nonlinear model is exported to SIMULINK® (MATLAB®). The simulation is used to verify if the applied linear control techniques are able to control the nonlinear model and to analyze the system behavior (control system plus nonlinear plant). The design of the control system is done using the entire eigenstructure assignment technique. The results show the performance and the efficiency of the proposed methodology.

Este trabalho apresenta um procedimento simples e robusto para avaliação e análise do desempenho de instalações propulsoras de embarcações de pesca operando no Estado do Espírito Santo. O objetivo é verificar se as embarcações estão operando com baixa eficiência propulsiva, portanto, com consumo de combustível maior do que o desejável, e identificar possíveis ações de melhoria desta eficiência que poderiam ser implementadas com baixo custo. Tendo em vista as condições artesanais da construção e operação das embarcações de pesca no Espírito Santo, o procedimento foi desenvolvido de forma a poder ser aplicado com relativa facilidade pelas pessoas envolvidas na atividade pesqueira artesanal neste Estado. O procedimento envolve o levantamento de informações sobre a geometria do casco, as características da instalação propulsora existente e sobre alguns aspectos do desempenho das embarcações. Para este levantamento são propostos métodos e técnicas suficientemente simples para que possam ser facilmente aplicadas nos estaleiros. Com base nestes dados levantados implementou-se no procedimento proposto diversos algoritmos que permitem determinar o coeficiente propulsivo das embarcações de pesca e a perda de energia útil que ocorre tanto no motor, por conta de condições inadequadas de operação, quanto na transmissão desta energia para o hélice. Para a validação dos métodos e técnicas envolvidos neste procedimento e dos resultados fornecidos por ele, o mesmo foi aplicado em alguns cascos de embarcações de pesca disponíveis em estaleiros visitados no Estado. Para uma destas embarcações o procedimento foi aplicado em sua totalidade, permitindo identificar a baixa eficiência da instalação propulsora e algumas das possíveis causas que provocam a perda de energia útil no sistema. Finalmente, com base nesse exemplo de aplicação, um estudo de possíveis melhorias na instalação propulsora é apresentado ao final do trabalho. / This study presents a simple and robust procedure to the performance evaluation and analysis of propulsion systems of fishing vessels operating in the Espírito Santo State. The goals are to verify if the vessels are operating at low propulsive efficiency, therefore, with a fuel consumption greater than desired, and identify possible actions to improve this efficiency that could be implemented at a low cost. The procedure was developed in view of the conditions of construction and operation of fishing vessels in Espírito Santo, so that it can be applied with relative ease by the people involved in artisanal fishing activity in this State. The procedure involves the collection of information about the geometry of hull, the characteristics of existing propulsion plant and some aspects of the performance of the vessels. To do this data collection, this paper proposes methods and techniques simple enough to be easily applied in the shipyards. Based on these data collected, the proposed procedure implemented several algorithms to ascertain the propulsive coefficient of fishing vessels and the energy loss which may occur due to the inadequate operating conditions and in energy transmission to propeller. It has been applied in some fishing vessel hulls available on sites visited to validate the methods and techniques involved in this procedure and its results. The procedure was applied, in its entirety, in one of this vessels, that allowed to identify the low efficiency of the propulsion plant and some of the possible causes that justify this energy loss in the system. Finally, based on this application example, a study of possible improvements in propulsion plant is presented at the end of work.

Des motifs structuraux largement impliqués dans les processus de modulation de la courbure membranaire sont les hélices amphipathiques. Parmi eux, un senseur de la courbure exhibant des propriétés particulières a été identifiée récemment : ALPS (ArfGAP1 Amphipathic lipid packing sensor). Il a été montré que son interaction avec la membrane était indépendante des charges Žlectrostatiques En effet, le modèle actuel suggère que les résidus hydrophobes soient les responsables de l'ancrage d'ALPS ˆ la membrane en reconaissant les défauts d'empaquetage lipidique. Par simulations par dynamique moléculaire des différentes membranes lipidiques avec le motif ALPS, nous montrons que ce senseur exhibe une considérable liberté conformationnelle et structurelle qui l'habilitent ˆ explorer les défauts d'empaquetage aux niveaux des têtes polaires ainsi qu'au niveau des chaînes aliphatiques. Nous proposons des nouvelles perspectives au niveau atomique de la reconnaissance des défauts d'empaquetage lipidique par ALPS o la déformabilité et flexibilité structurale ainsi que les propriétés dynamiques et physiques de la membrane jouent un r™le prépondérant.

A l'heure actuelle, les projets d'utilisation de drone de petites tailles à capacité de vol stationnaire<br />pour des missions d'observation dans des environnements urbains se multiplient. Les<br />contraintes d'encombrement et de confinement des pales pour la sécurité des utilisateurs ont remis<br />au goût du jour l'utilisation de véhicules à hélices carénées. L'enjeu majeur de ces minidrones est<br />la résistance au vent. Cependant, leur forme atypique et les faibles nombres de Reynolds associés<br />sont à l'origine de phénomènes aérodynamiques dont la caractérisation fine reste un problème<br />largement ouvert. Il est donc nécessaire de développer des stratégies de commande estimant ces<br />efforts en ligne pour pouvoir les contrer. Après une étape de modélisation, nous mettons en<br />évidence une structure chaînée propice à une architecture de contrôle en cascade, combinant un<br />contrôle en position de haut niveau et un contrôle en attitude de bas niveau. Mais proposer une loi<br />de commande pour le maintien à poste ne suffit pas. Encore faut-il, pour pouvoir l'implémenter<br />dans le calculateur, disposer des informations de position et d'attitude pour le contrôle en boucle<br />fermée. Nous proposons des techniques de filtrage pour reconstituer l'état du drone à partir des<br />mesures capteurs. Notre contribution porte sur deux aspects : la conception d'estimateurs non<br />linéaires dans l'espace des matrices orthogonales pour la restitution d'attitude d'une part, et la<br />navigation inertielle hybridée d'autre part. Après avoir fermé la boucle "Observation-Contrôle",<br />nous nous intéressons au problème de la navigation en présence d'obstacle. L'efficacité des méthodes<br />proposées est verifiée par des simulations et des expérimentations menées sur le minidrone<br />à hélice carénée HoverEye développé par la Société Bertin Technologies.

Dans la cellule hôte, Toxoplasma gondii se développe dans une vacuole parasitophore (VP) caractérisée par un réseau de nanotubes membranaires (RNM) dont la composition, le mécanisme de formation et la fonction sont obscures. Quelques protéines GRA, dont GRA2 et GRA6, sont sécrétées dans la VP à partir des granules denses puis ciblées au RNM. Cette localisation s'accorde avec l'hélice alpha-hydrophobe de GRA6 et les hélices alpha-amphipathiques de GRA2. Avant et après sécrétion dans la VP, les protéines GRA sont partiellement solubles. Le phénotype de parasites délétés de leur(s) gène(s) GRA2 et/ou GRA6 révèle que ces 2 protéines sont indispensables à la formation du RNM. J'ai montré 1) qu'avant leur insertion dans les membranes de la VP, la solubilité des protéines GRA est préservée grâce à des interactions hydrophobes avec peut être, des micelles de l'espace vacuolaire ; 2) que GRA12, une nouvelle protéine du RNM, n'interagit pas avec GRA2 dans ces membranes. 3) que l'adressage spécifique de GRA6 au RNM est déterminé par son domaine N-terminal hydrophile. 4) J'ai montré que GRA2 recombinante a une affinité pour le phosphatidyl inositol (4, 5) diphosphate avec lequel elle interagit via ses hélices alpha-amphipathiques. GRA2 déforme des liposomes de courbure membranaire importante pour générer de courts tubules membranaires. La tubulation est accentuée par GRA6 qui s'associe aux liposomes, quelque soit leur diamètre. Ces résultats valident le rôle direct de GRA2 et GRA6 dans la formation du RNM et laissent envisager un modèle de sa formation, dans lequel GRA6 favoriserait l'assemblage de vésicules lipidiques que GRA2 fusionnerait en tubules membranaires. / Within the host cell, Toxoplasma gondii multiplies in a parasitophorous vacuole (PV) characterized by a membranous nanotubular network (MNN). Its components, the mechanism of its formation and its function remain unknown. A few GRA proteins, including GRA2 and GRA6, are secreted from the dense granules into the PV and are targeted to the MNN. This location is in agreement with the hydrophobic alpha-helix predicted in GRA6 and with the GRA2 amphipatic alpha-helices. However, before and after their secretion in the PV, the GRA proteins are partially soluble. The phenotypic analysis of parasites deleted from their GRA2 and/or GRA6 gene(s) had shown that both these proteins are indispensable for MNN formation. During my thesis, I showed that before their insertion into the PV membranes, the GRA proteins solubility is preserved by establishing hydrophobic interactions, likely with micelles in the PV space. I also showed that GRA12, a novel MNN-associated protein, does not interact with GRA2 within these membranes. Using GRA6 as a model of study, I contributed to demonstrate that the GRA6 specific targeting to the MNN relies on its N-terminal hydrophilic domain. I demonstrated that recombinant GRA2 recognizes inositol (4, 5) biphosphate with which it interacts via its amphipatic alpha-helices. GRA2 deforms liposomes of steep membrane curvature into short membranous tubules. The tubulation is increased by GRA6 which associates with liposomes independently of their diameter. These results validate the direct role of both GRA2 and GRA6 in MNN formation and led us to propose a model in which GRA6 would tether vesicles, the fusion of which would be induced by GRA2.

Este trabalho apresenta um procedimento simples e robusto para avaliação e análise do desempenho de instalações propulsoras de embarcações de pesca operando no Estado do Espírito Santo. O objetivo é verificar se as embarcações estão operando com baixa eficiência propulsiva, portanto, com consumo de combustível maior do que o desejável, e identificar possíveis ações de melhoria desta eficiência que poderiam ser implementadas com baixo custo. Tendo em vista as condições artesanais da construção e operação das embarcações de pesca no Espírito Santo, o procedimento foi desenvolvido de forma a poder ser aplicado com relativa facilidade pelas pessoas envolvidas na atividade pesqueira artesanal neste Estado. O procedimento envolve o levantamento de informações sobre a geometria do casco, as características da instalação propulsora existente e sobre alguns aspectos do desempenho das embarcações. Para este levantamento são propostos métodos e técnicas suficientemente simples para que possam ser facilmente aplicadas nos estaleiros. Com base nestes dados levantados implementou-se no procedimento proposto diversos algoritmos que permitem determinar o coeficiente propulsivo das embarcações de pesca e a perda de energia útil que ocorre tanto no motor, por conta de condições inadequadas de operação, quanto na transmissão desta energia para o hélice. Para a validação dos métodos e técnicas envolvidos neste procedimento e dos resultados fornecidos por ele, o mesmo foi aplicado em alguns cascos de embarcações de pesca disponíveis em estaleiros visitados no Estado. Para uma destas embarcações o procedimento foi aplicado em sua totalidade, permitindo identificar a baixa eficiência da instalação propulsora e algumas das possíveis causas que provocam a perda de energia útil no sistema. Finalmente, com base nesse exemplo de aplicação, um estudo de possíveis melhorias na instalação propulsora é apresentado ao final do trabalho. / This study presents a simple and robust procedure to the performance evaluation and analysis of propulsion systems of fishing vessels operating in the Espírito Santo State. The goals are to verify if the vessels are operating at low propulsive efficiency, therefore, with a fuel consumption greater than desired, and identify possible actions to improve this efficiency that could be implemented at a low cost. The procedure was developed in view of the conditions of construction and operation of fishing vessels in Espírito Santo, so that it can be applied with relative ease by the people involved in artisanal fishing activity in this State. The procedure involves the collection of information about the geometry of hull, the characteristics of existing propulsion plant and some aspects of the performance of the vessels. To do this data collection, this paper proposes methods and techniques simple enough to be easily applied in the shipyards. Based on these data collected, the proposed procedure implemented several algorithms to ascertain the propulsive coefficient of fishing vessels and the energy loss which may occur due to the inadequate operating conditions and in energy transmission to propeller. It has been applied in some fishing vessel hulls available on sites visited to validate the methods and techniques involved in this procedure and its results. The procedure was applied, in its entirety, in one of this vessels, that allowed to identify the low efficiency of the propulsion plant and some of the possible causes that justify this energy loss in the system. Finally, based on this application example, a study of possible improvements in propulsion plant is presented at the end of work.

A aplicação de técnicas de controle multivariáveis com o auxílio de ferramentas computacionais vem sendo bastante empregada em projetos de sistemas de controle complexos, que tem como base o conceito de variáveis de estado. Neste trabalho, visamos desenvolver um sistema de controle seguidor com realimentação de estados para um protótipo de um sistema de hélices paralelas onde a dinâmica é não linear e possui três graus de liberdade sendo dois graus de liberdade controlados. Serão utilizados dois modelos matemáticos: um modelo linear e um modelo não linear. A representação linear será utilizada para gerar as matrizes de ganho do sistema de controle. O modelo não linear é obtido através de prototipagem virtual no ambiente de desenvolvimento ADAMS®, que utiliza técnicas de modelagem de sistemas multicorpos para a obtenção das equações dinâmicas do movimento. Em seguida o modelo não linear é exportado para o ambiente de simulações em MATLAB®. A simulação é utilizada para verificar se a técnica de controle linear utilizada tem a capacidade de controlar o sistema não linear e analisar o comportamento do conjunto controlador mais a planta não linear já que está sendo feita atribuição de auto-estrutura completa. Os resultados obtidos ilustram o desempenho e a eficiência da metodologia proposta. / The application of multivariable control techniques with the aid of computing tools has been largely used in projects of complex control systems that are based on the concept of state-variables. The objective of this paper is to show the development of a tracking-system with state-feedback for a prototype of a parallel propeller system presenting nonlinear dynamics with three degrees-of-freedom but having only two controlled. Two mathematical models are used: a linear model and a nonlinear model. The linear representation is used to design the gain matrices of the linear control system. The nonlinear model is obtained through the virtual prototyping environment system ADAMS®, using modeling techniques of multi-body systems to obtain the dynamic motion equations. Then, the nonlinear model is exported to SIMULINK® (MATLAB®). The simulation is used to verify if the applied linear control techniques are able to control the nonlinear model and to analyze the system behavior (control system plus nonlinear plant). The design of the control system is done using the entire eigenstructure assignment technique. The results show the performance and the efficiency of the proposed methodology.

La Chimie Dynamique Combinatoire basée sur les liaisions imines (-C=N-), avec l’aide de la chimie de coordination, donne accès à différentes types d’architectures metallosupramoléculaires et de réseaux dynamiques fonctionnels. Le travail effectué au cours de cette thèse traite de ces deux aspects. Dans un premier temps des structures de types grilles moléculaire et de type hélicate ont été synthétisés, à l’aide de métaux donnant une coordination octahédrale ou tétraédrale, et leurs propriétés dans un environnement dynamique ont été étudiées. Dans un deuxième temps des réseaux dynamiques, présentant des relations agoniste/antagoniste à travers l’échange des constituants aldéhydes et amines/hydrazines réseau, ont été étudiés. Ces systèmes permettent, à travers l’amplification d’un ou plusieurs constituants, une rééquilibration du réseau permettant l’implémentation de fonction tel que l’apprentissage et la prise de décision pour ces systèmes chimiques adaptifs. Un nouveau système, est présenté et étudié ici, permettant une redistribution stable même après le retrait du stimuli métallique (ajout/retrait d’un métal), permettant à ce système de réaliser un processing d’information : apprentissage, stockage, rappel et effacement. / Dynamic Combinatorial Chemistry of imine-based dynamic covalent bonds (-C=N-), under the governance of coordination chemistry, can lead to different metallosupramolecular architectures and responsive functional systems. In this work these two aspects have been approached. Grids and helicates architectures based on aldehydes and amines/hydrazines backbones have been synthesised, in order to probe their behaviour in a dynamic network environment, using both octahedral and tetrahedral coordinating metal cations. Dynamic systems can be also represented by dynamic networks that define agonistic and antagonistic relationships between different constituents linked through component exchange. These networks can be switched through amplification of the best fittest constituent(s) in a dynamic set, allowing to access higher level functions such as training, learning, and decision making for adaptive chemical systems. A novel multi responsive system, able to be trained for information storage, has been studied, exhibiting a stable distribution even after removal of the metal stimuli, making this system able to perform information processing operations: training, storage, recall, and erase.