Simulações da base e testes da plataforma.

Através do programa ftools foi simulada a perna projetada, para identificar a intensidade das forças axiais que seriam conferidas em cada elemento de treliça no momento do lançamento.  as condições da simulações foram:

Empuxo Total: 320 N

Angulo do lançamento: 40°                          

Força dividida igualmente entre as três pernas.

Força dividida igualmente entre os nós que recebem a força.

Imagem 1: Diagrama de corpo livre pelo ftools

Fonte: Própria Equipe

A componente da Força aplicada em cada nó foi de 34,28N em Y e 40,85 em X. foram inseridas relações de contorno nos pontos de contato da base com o solo e do elemento que liga ao cilindro central.

Imagem 2: Distribuição de Forças axiais 

Fonte: Própria Equipe

O elemento mais solicitado recebeu uma carga de 97,49 N de força de compressão. porém para conferir a veridicidade dos resultados, levando em consideração que existem algumas condições de simulação que não são consideradas pelo programa, foi feita uma segunda análise 3D através do SolidWorks Simulation, 

os objetivos dessas simulações foram: Comprovar os resultados apresentados pelo ftools

                                                              Analisar a melhor direção para aplicar a força.

Foram feitas então duas simulações no SolidWorks Simulation com as seguintes condições:

Simulação 1: Empuxo Total: 320 N

                      Angulo do lançamento: 40°

                      Força em X incidindo na direção de uma das pernas.

Imagem 3: Diagrama de corpo livre

                 

Fonte: Própria Equipe

Simulação 2: Empuxo Total: 320 N

                      Angulo do lançamento: 40°

                      Força em X incidindo na direção de duas das pernas.

Imagem 4: Diagrama de corpo livre 

Fonte: Própria Equipe

Comparação das simulações.

Imagem 5:Deformação na simulação 1

Fonte: Própria Equipe

Imagem 6: Deformação na simulação 2

Fonte: Própria Equipe

Apesar de o valor absoluto máximo de deformação ter sido maior na simulação 1, ela apresentou menores deformações que resultam em forças de flexão nas pernas, e um menor deslocamento da caixa de fixação do lançador. Definindo então o posicionamento do lançador, conforme a simulação 1

Imagem 7: Tensão simulação 1

Fonte: Própria Equipe

O ensaio de tração mostrou uma maior concentração de pressão nos mesmos pontos apontados pelo ftools, Levando à equipe considerar os resultados apresentados pelo programa válidos.

Resultado da Prova de Eficácia de Lançamento

Na prova de Eficácia de Lançamento a equipe foguete em conjunto com a equipe base teve 30 minutos para realizar a quantidade desejada de lançamentos oblíquos em direção ao alvo com o cabo guia. Durante o intervalo de tempo de 28 minutos a equipe efetuou 20 lançamentos as 10horas de manhã de sábado 06/05/2017 no estacionamento do Centro Universitário SENAI Cimatec, cinco deles na parte central do alvo sendo três em sequencia assim garantindo uma pontuação extra e oito dos lançamentos restantes foram na periferia do alvo, as medidas de pressão e de angulação que foram utilizadas em cada lançamento forma de 70 graus e 40 psi.O vídeo a seguir- vídeo 1, mostra um dos lançamentos onde o foguete acerta o centro do alvo.

Vídeo 1: Acerto no Centro do Alvo

Fonte: Própria Equipe

Analisando o vídeo dos lançamentos oblíquos com durante a prova de eficácia foi observado que o comportamento do cabo-guia de aço revestido com PVC e bitola de 1/16 durante a trajetória se assemelha a uma a uma catenária-Imagem 1. A catenária descreve uma família de curvas planas semelhantes as que seriam geradas por uma corda suspensa pelas duas extremidades e sujeitas a ação da gravidade. Também foi observado que a força que o cabo guia exerce sobre o foguete está relacionada a distancia do foguete em relação em relação ao chão, essa distancia será o peso que o cabo exerce sobre o foguete, influenciando significativamente nos cálculos de trajetória. Além do cabo outro fator que influenciou significativamente na trajetória do foguete foi o arrasto aumentando a aleatoriedade do de aterrissagem.

Imagem 1: Catenária

Fonte:www2.dec.fct.unl.pt/seccoes/S_Estruturas/Modelacao_Fisica_e_Matematica_em_Engenharia/AulasPraticasHTML/node20.html

Fabricação da base

Ao longo da semana a equipe finalizou a fabricação da base para o lançamento oblíquo. Para a estrutura física,  foi utilizado uma caixa de madeira MDF 250x250x80 milimetros, tres sacos de palito de churrasco da marca natural e um cano de PVC 20 mm. Para a aderência entre os palitos de cada elemento da treliça foi utilizado cola de madeira e a junção dos nós foi feita com durepox. 

A construção foi realizada em dois momentos, sendo finalizada no laboratório do Theoprax com o auxilio do técnico Gilson.

Imagem 1: Reunião para fabricação  

Fonte: própria

Imagem2: Treliças 

fonte: própria

Imagem 3; Montagem 

Fonte: própria

Imagem 4: Base finalizada

Fonte; própria 

Eficacia de lançamento

No dia,  06/05/2017, foi realizado o teste de eficácia de lançamento, que consiste em atravessar o cabo guia do estacionamento do SENAI Cimatec, até o alvo. Durante um periodo de 30 minutos, foi possível realizar 20 lançamentos, na qual cinco deles acertou o alvo menor e oito deles acertaram o alvo maior, A precisão dos lançamentos pode ser vista no video 1 a seguir:

Video 1: Precisão do lançamento

Fonte: Alisson Gabriel

Prova de dimensionamento

Ao longo de todo o projeto, foi-se construído  o modelo 3D, Tanto do foguete quanto da plataforma. Para-se comparar o modelo virtual com o construído, houve no dia  04/04/2017 a medição de dois foguetes construídos  e da plataforma. Com isto, pode-se chegar nos resultados dispostos na tabela 1, a seguir:

Tabela 1: Medidas comparadas com o modelo virtual

Fonte: Propria

Trajetória do foguete

Para-se passar uma cabo guia por uma determinada distancia, o foguete realizará dois movimentos, o propulsionado e o não propulsionado. O movimento propulsionado pode ser representado através de uma função linear, uma vez que como tem uma força empurrando o projetil o foguete irá  enquanto que o movimento não propulsionado se caracteriza um lançamento oblíquo.

Neste sentido, a componente vertical tem influencia na altura do projetil, considerando que ela vai variar, uma vez que, sempre haverá a força da gravidade atuando sobre este sentido.

Enquanto que a componente horizontal é considerada constante quando utilizada idealmente, isto é quando a resistência do ar é minima. Quando a força de arrasto é considerada, o projetil alcançará alcances menores.

O  deslocamento no movimento propulsionado, na qual, por existir uma força da ejeção da água que por sua vez faz com , o movimento é caracterizado por uma equação linear de y em função de x, como pode ser visto na formula 1:

Formula 1: deslocamento no movimento propulsionado.

y= ax

No movimento não propulsionado, a trajetória de um projetil lançado obliquamente, é dada a partir das posições do mesmo no eixo respectivas e horizontal ao longo do tempo, neste sentido, para calcular a posição no eixo horizontal e no vertical tem as respectivas formulas 2 e formula 3 :

Formula 2: Calculo da posição no eixo horizontal

X =Xo - Vxt

Formula 3 : Calculo da posição no eixo vertical

Y=Yo+ Voyt - (gt²)/2

Considerando um mesmo intervalo de tempo para ambas as formulas e igualando-as, encontra-se uma formula na qual relaciona a posição de y em função da posição de x, na qual etá disposta na formula 4:

Formula 4: Calculo da posição vertical em função da posição horizontal.

Y= xtan(θ) -  ( gx²)/2.cos²(θ).v²)

Com a determinação desta formula, será feito ensaios de lançamento para parâmetro de água e pressão testados anteriormente, no lançamento vertical.