Projeto Jupiter: mudanças entre as edições

Ir para navegação Ir para pesquisar

Projeto Jupiter (ver código-fonte)

Edição das 21h54min de 13 de dezembro de 2021

15 280 bytes adicionados ,  21h54min de 13 de dezembro de 2021
Jupiter 2.1
(Jupiter 2.0)
(Jupiter 2.1)
Linha 202: Linha 202:
=== Fabricação de propelentes ===
=== Fabricação de propelentes ===
Os propelentes são a base de funcionamento do motor. Formados por combustível e oxidante, essa é a mistura cuja queima irá impulsionar o foguete até o apogeu projetado. Nesta área, utilizam-se principalmente dois tipos de propelente: sólido e híbrido. O primeiro, usado em todos os foguetes já lançados até então, é formado por uma combinação de sorbitol [combustível] (popularmente conhecido como açúcar de confeiteiro) e nitrato de potássio [oxidante] (obtido pela purificação de fertilizante) em proporção específica para maximizar sua eficiência. Já o segundo, adotado mais recentemente, é formado por uma combinação de parafina [combustível] (o mesmo material de velas comuns) e óxido nitroso [oxidante] (popularmente conhecido como gás do riso). A ignição conjunta destes gera, dentro do motor, um aumento de pressão que leva à uma rápida expulsão de gases. Essa expulsão é justamente o que, por ação e reação, produz o impulso desejado.
Os propelentes são a base de funcionamento do motor. Formados por combustível e oxidante, essa é a mistura cuja queima irá impulsionar o foguete até o apogeu projetado. Nesta área, utilizam-se principalmente dois tipos de propelente: sólido e híbrido. O primeiro, usado em todos os foguetes já lançados até então, é formado por uma combinação de sorbitol [combustível] (popularmente conhecido como açúcar de confeiteiro) e nitrato de potássio [oxidante] (obtido pela purificação de fertilizante) em proporção específica para maximizar sua eficiência. Já o segundo, adotado mais recentemente, é formado por uma combinação de parafina [combustível] (o mesmo material de velas comuns) e óxido nitroso [oxidante] (popularmente conhecido como gás do riso). A ignição conjunta destes gera, dentro do motor, um aumento de pressão que leva à uma rápida expulsão de gases. Essa expulsão é justamente o que, por ação e reação, produz o impulso desejado.
[[Arquivo:Grãos de propelente do motor Keron (2019).jpg|nenhum|miniaturadaimagem|266x266px|Grãos de propelente do motor Keron (2019)]]


=== Fabricação de componentes ===
=== Fabricação de componentes ===
A equipe de propulsão também é responsável pela fabricação dos componentes dos motores projetados. Para tanto, apropria-se de técnicas de manufatura e usinagem para fabricar componentes como a câmara de combustão, o bocal (conhecido como “nozzle”), o bulkhead (peça de conexão do motor com o restante do foguete) e o injetor de oxidante (exclusivo do motor híbrido).
A equipe de propulsão também é responsável pela fabricação dos componentes dos motores projetados. Para tanto, apropria-se de técnicas de manufatura e usinagem para fabricar componentes como a câmara de combustão, o bocal (conhecido como “nozzle”), o bulkhead (peça de conexão do motor com o restante do foguete) e o injetor de oxidante (exclusivo do motor híbrido).
[[Arquivo:Injetor (2020).jpg|esquerda|miniaturadaimagem|200x200px|Injetor (2020)]]
[[Arquivo:Nozzle (2020).jpg|nenhum|miniaturadaimagem|211x211px|Nozzle (2020)]]


=== Simulações numéricas ===
=== Simulações numéricas ===
A equipe desenvolve simulações numéricas em linguagens como Python e Excel, a fim de calcular parâmetros importantes do motor como pressão na câmara, temperatura, empuxo médio e impulso total. Para o motor híbrido, também é simulado o processo de abastecimento do tanque de óxido nitroso. Alguns dos principais códigos desenvolvidos estão na [https://github.com/Projeto-Jupiter/ página do GitHub da equipe].
A equipe desenvolve simulações numéricas em linguagens como Python e Excel, a fim de calcular parâmetros importantes do motor como pressão na câmara, temperatura, empuxo médio e impulso total. Para o motor híbrido, também é simulado o processo de abastecimento do tanque de óxido nitroso. Alguns dos principais códigos desenvolvidos estão na [https://github.com/Projeto-Jupiter/ página do GitHub da equipe].
[[Arquivo:Resultados da simulação numérica do motor híbrido (2020).png|nenhum|miniaturadaimagem|348x348px|Resultados da simulação numérica do motor híbrido (2020)]]


=== Simulações por elementos finitos ===
=== Simulações por elementos finitos ===
Parte da validação do projeto é feita através de simulações por elementos finitos, com a utilização do software Ansys. A equipe realiza análises estruturais dos componentes do motor, garantindo que cada peça esteja corretamente projetada. Adicionalmente, promove-se simulações de escoamento em torno do nozzle (também conhecido como bocal), peça de extrema importância no funcionamento do motor.
Parte da validação do projeto é feita através de simulações por elementos finitos, com a utilização do software Ansys. A equipe realiza análises estruturais dos componentes do motor, garantindo que cada peça esteja corretamente projetada. Adicionalmente, promove-se simulações de escoamento em torno do nozzle (também conhecido como bocal), peça de extrema importância no funcionamento do motor.
[[Arquivo:Simulação CFD do Nozzle do motor Marimbondo (2020).jpg|nenhum|miniaturadaimagem|286x286px|Simulação CFD do Nozzle do motor Marimbondo (2020)]]


=== Testes práticos ===
=== Testes práticos ===
Linha 218: Linha 223:


Por fim, tem-se o teste estático, que é realizado para medir, na prática, o impulso do motor ao longo do tempo. Este teste é fundamental para avaliar o funcionamento do motor e validar o projeto. O motor é montado de forma invertida ou paralelo ao chão (“apontado para o chão” ou “deitado”); em uma estrutura de sustentação para mantê-lo fixado. Na parte oposta a da liberação das chamas é colocado o instrumento de medição de força (célula de carga). Com a ignição do motor, coletam-se dados do impulso do motor, promovendo assim uma curva impulso x tempo, chamada curva de empuxo.
Por fim, tem-se o teste estático, que é realizado para medir, na prática, o impulso do motor ao longo do tempo. Este teste é fundamental para avaliar o funcionamento do motor e validar o projeto. O motor é montado de forma invertida ou paralelo ao chão (“apontado para o chão” ou “deitado”); em uma estrutura de sustentação para mantê-lo fixado. Na parte oposta a da liberação das chamas é colocado o instrumento de medição de força (célula de carga). Com a ignição do motor, coletam-se dados do impulso do motor, promovendo assim uma curva impulso x tempo, chamada curva de empuxo.
[[Arquivo:Curva de empuxo do motor Mandioca (2017).png|nenhum|miniaturadaimagem|Curva de empuxo do motor Mandioca (2017)]]
A fim de melhorar a passagem de conhecimento teórico, a equipe desenvolveu várias apostilas e documentos que auxiliam os membros veteranos e ingressantes na realização de seus trabalhos. Estes abrangem desde a introdução teórica de foguetes híbridos e sólidos até a manufatura e design de peças e propelente. Dentre elas, uma de nossas apostilas, chamada de [http://www.nakka-rocketry.net/articles/RocketElementsHandout.pdf “Fundamentos de propulsão sólida de foguetes”], foi publicada em uma das nossas principais referências, Richard Nakka.
== Recuperação ==
A Recuperação, chamada carinhosamente de Réqui, é a área técnica encarregada de garantir a segurança do foguete e dos espectadores no lançamento. Em competições como SA Cup e LASC, por exemplo, a velocidade terminal (de queda) do foguete precisa ser, no máximo, 9 m/s. Para isso, a equipe desenvolve sistemas focados na desaceleração após apogeu: os paraquedas e os sistemas relacionados a eles.
Ao longo do tempo, muitas melhorias foram implementadas, resultando em projetos cada vez mais complexos e competitivos e em um perfil muito inovador da área. De fato, parte deles foram apresentados no Podium Session da LASC 2020 desenvolvido pela área sobre o tema [https://drive.google.com/file/d/1Jl8LUcF-sFhiVYsaFhQKH-ZgU8GU87JW/view?usp=sharing “Design, Testing and Analysis of a Recovery System”], que recebeu o prêmio de Excelência Técnica.
A área possui trabalhos muito diversos. Primeiramente, há muito trabalho com CAD, envolvendo diversas discussões de como otimizar o espaço no foguete e de como posicionar os sistemas de uma forma a minimizar risco de problemas. Além disso, a área faz muitos testes, algo que envolve não somente análise de resultados, como também logística. Finalmente, programa-se em Python e Matlab, utiliza-se Excel e realizam-se simulações em CFD, além de manufatura de peças e paraquedas.
[[Arquivo:Teste feito com carro de um paraquedas Pilot (utilizado para ajudar a tirar paraquedas maiores de dentro do foguete).png|nenhum|miniaturadaimagem|333x333px|Teste feito com carro de um paraquedas Pilot (utilizado para ajudar a tirar paraquedas maiores de dentro do foguete)]]
=== Paraquedas ===
Os paraquedas são um dos focos principais da área. Abaixo podem ser vistos as possíveis configurações que podem ser feitas com eles:
==== Sistema Drogue e Main (2016 - 2019) ====
Um paraquedas pequeno chamado Drogue é ejetado no apogeu (topo da trajetória), estabilizando o foguete. Após a estabilização e em uma altitude pré-determinada, o paraquedas Main, que é significativamente maior do que o Drogue, é responsável pela desaceleração máxima até o impacto com o solo. Esse paraquedas possui um arrasto muito grande, por isso, deve ser aberto em baixas altitudes para evitar que o foguete atinja o solo em um local muito afastad
[[Arquivo:Paraquedas Semi-elipsoidal chamado pantera. Ele foi utilizado como Main dos foguetes Valetudo e Temisto.png|nenhum|miniaturadaimagem|Paraquedas Semi-elipsoidal chamado pantera. Ele foi utilizado como Main dos foguetes Valetudo e Temisto]]
==== Reefing (2019 - atual) ====
Um sistema Reefing é conhecido pela capacidade de aumento da área de um paraquedas ao longo do voo. Com isso, é possível que as funções de Drogue e Main sejam exercidas por um paraquedas só, ocupando menos espaço e, além disso, sendo mais inovador. Para o desenvolvimento desse sistema, a equipe de Sistemas Eletrônicos (linkar) também desenvolve um papel importante junto à Recuperação.
[[Arquivo:Sequência de voo do foguete Europa, que possuía paraquedas com Reefing.png|nenhum|miniaturadaimagem|302x302px|Sequência de voo do foguete Europa, que possuía paraquedas com Reefing]]


==== Parafoil (futuro) ====
O Parafoil é um paraquedas de alto arrasto que pode ser controlado para escolher o local de queda. Atualmente a área está iniciando o desenvolvimento do projeto dele e de seu controle, além da realização de um clube de leitura semanal sobre o assunto.


A fim de melhorar a passagem de conhecimento teórico, a equipe desenvolveu várias apostilas e documentos que auxiliam os membros veteranos e ingressantes na realização de seus trabalhos. Estes abrangem desde a introdução teórica de foguetes híbridos e sólidos até a manufatura e design de peças e propelente. Dentre elas, uma de nossas apostilas, chamada de [http://www.nakka-rocketry.net/articles/RocketElementsHandout.pdf “Fundamentos de propulsão sólida de foguetes”], foi publicada em uma das nossas principais referências, Richard Nakka.
=== Sistema de Ejeção e Trava ===
Uma etapa crucial do processo de recuperação é a ejeção do paraquedas, em que ele é jogado para fora do foguete pelo chamado sistema de ejeção. Para que isso ocorra de maneira bem-sucedida, também é necessário um sistema de trava que mantenha o foguete fechado até o momento da ejeção. Pela importância desses sistemas, foi feita uma postagem detalhada em nossa página SpaceTalks, não deixe de conferir por esse link.
 
Na foto abaixo, é possível ver estes dois sistemas tão importantes para o sucesso da missão.
[[Arquivo:Sistema de ejeção de gás carbônico.png|nenhum|miniaturadaimagem|250x250px|Sistema de ejeção de gás carbônico]]
 
=== EletroRec ===
As áreas de Recuperação e de Sistemas Eletrônicos têm trabalhado em conjunto desde 2019, quando se iniciou a elaboração do sistema Reefing. Desde então, a EletroRec tem desenvolvido projetos que envolvem ambas as áreas, como listados abaixo:
 
==== ParaTest ====
O ParaTest é um programa atualmente em desenvolvimento que tem a função de facilitar os testes de paraquedas e as suas análises, além de permitir a comparação dos resultados deles.
[[Arquivo:Uma das interfaces em desenvolvimento do programa ParaTest.png|nenhum|miniaturadaimagem|Uma das interfaces em desenvolvimento do programa ParaTest]]
 
==== Reefing Cutter ====
Dispositivo que permite realizar o disreefing - o aumento da área do paraquedas ao longo do voo.
[[Arquivo:Versão inicial da Reefing Cutter.png|nenhum|miniaturadaimagem|Versão inicial da Reefing Cutter]]
 
=== Pós-lançamento ===
Uma vez lançado, a área de recuperação é responsável por organizar a busca pelo foguete, incluindo distribuição de pessoas seguindo os procedimentos de segurança organizados por esta comissão.
 
== Sistemas Eletrônicos ==
A equipe de sistemas eletrônicos é responsável pelo desenvolvimento dos circuitos que acionam a ejeção e o disreefing do paraquedas, além do sistema de telemetria, que obtém, armazena e transmite os dados de voo em tempo real, captados pelo foguete nas camadas superficiais da troposfera. Os dados adquiridos incluem atitude, pressão, trajetória e localização global. Eles são transmitidos através de antenas e visualizados em uma interface gráfica.
 
Dentro do grupo, os membros têm a possibilidade de trabalhar com:
 
=== Programação ===
Desenvolvimento de códigos para controle, simulação e comunicação entre software e dispositivos.
[[Arquivo:Interface gráfica desenvolvida pela equipe.png|nenhum|miniaturadaimagem|Interface gráfica desenvolvida pela equipe]]
 
=== CAD ===
Nome genérico para o modelo 3D do módulo físico que abarca as placas de ejeção e telemetria, as baterias e outros dispositivos como um GPS comercial. Esse modelo é utilizado nas simulações que visam mostrar o estresse e a resistência da estrutura para ser fabricada posteriormente.
[[Arquivo:CAD do módulo físico.png|nenhum|miniaturadaimagem|266x266px|CAD do módulo físico]]
 
=== Construção de placas e da estrutura ===
Montagem de fato do modelo proposto pelo CAD e versões finais que serão embarcadas no foguete.
[[Arquivo:Placas construídas manualmente.png|nenhum|miniaturadaimagem|242x242px|Placas construídas manualmente]]
 
== Membros ==
Ao longo dos anos, o Projeto Jupiter foi crescendo não só na comunidade politécnica, mas em diversos outros institutos da USP. Hoje, além de 59 membros da Escola Politécnica, há 3 membros do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, 4 do Instituto de Física, 1 do Instituto de Matemática e Estatística, 1 da Faculdade de Economia, Administração, Contabilidade e Atuária e 1 da Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas.
 
Como, segundo os próprios participantes da equipe, “o Jupiter é, acima de tudo, um grupo sobre pessoas”, vale citar todos os membros que já passaram por sua história e, assim, contribuíram pelo desenvolvimento da equipe. Por ano de ingresso:
{| class="wikitable"
|+
!ANO
!INGRESSANTES
|-
|2014
|'''Breno Avancini, Diego Nazaré''', Gustavo da Costa Calviño, '''Lucas Giestas''', '''Luís Gaivão, Rafael Nass de Andrade''', Rodrigo Gatti Pinheiro
|-
|2015
|'''Arthur Lasak Okuda''', Arthur Martinez, Beatriz Santin de Araujo Pinho, Bruno Chieregatti, Bruno Machado, Bruno Mendes, Bruno Pegoretti Viselli, Christopher Aykroyd, Denilton Donizetti, Eduardo Rubim, Ewerton Camargo, '''Giovani Hidalgo Ceotto''', '''Guilherme Russo''', Gusttavo Nunes Freire, João Lopes, '''Luís Henrique da Silva Dias''', Luiza Lima, '''Marcos Fornari''', Matheus Fichelli, Matheus Marquez Araújo, '''Natasha Knorst''', Raul Nunes Costa, Victor Franzoi, Walter Gonçalez
|-
|2016
|Arthur Ventura Martins Leão, Bruno Martins Aboud, Bruno Pedroni Santoiemma, Claudienne Marinho, Gabriel de Amorim Auler, Gabriel Piazzalunga, Giovanni M. Dieguez, '''Guilherme Castrignano Tavares''', Guilherme Rocha Martins, Gustavo Hideki Yamada, Isabella Ono Skusa, '''João Pedro de Omena Simas''', José Rafael Souza do Nascimento, '''Kaio Teles Ogawa''', Luca Bevilacqua P. Roja, Lucas Prado Castelo, Matheus Bordin Gomes, Murillo Correia de Araújo, Pietro Morgante de Carvalho, Rodrigo M. Rodrigues Alves, '''Rodrigo Nascente Schmitt''', '''Stephanie Hsia''', Thays Pires, Tiago Valle, Victor Figueiredo Soares, Vitória Bittar
|-
|2017
|'''Adriano Augusto Antongiovanni''', André Rodrigues, Andressa Fernandes Mathias, Caio Noboru Asai, César Machado Morad, Denisson José Panta Oliveira, Eduardo Frontini, Erick Mendes Almeida, Faruk Hamoud, Fernando Malavasi, Filipe Dalmolim, Gabriel Kauark Dumitrescu, Gabriella Christe Francisco, Giovana Fernandes Vucovic, '''Guilherme Beneti Martins''', '''Gustavo Garcia Frozoni''', Hanna Martins Morilhas, Heitor Fontana de Godoy, João Pedro Sacco, Kaienne Domingues Paz, Laura Bonatti, Leonardo Vassimon, Lucas Galdino Gimenez, Luis Yamal Valenzuela Calderón, '''Luiza Machado Krettli''', Maria Nilza, Matheus Borges Fontão Cordeiro, Matheus de Jesus Castro, Matheus Marques Araújo, Matheus José Oliveira dos Santos, Matthews de Almeida Santos, Milena Vucovic, '''Naomi Mendes Obata''', Paulo Eduardo Silvestre Martins, Pedro Bueno Carvalhães, Pedro Leo Oliveira Marques, Renan de Souza Luiz, Samira Martins Tokunaga, '''Shairah Figueiredo''', Thiago Costa Amaral, Verônica Micai Seratti Cristofoletti, Victor Yuji Shimabukuro, Vinícius Massaki Kanaoka Benevides, Vitor Beserra Landim, William Gabriel Cunegundes Guimarães, Yuri Vargas Guedes
|-
|2018
|Ana Júlia Mayumi Pupin, '''Ariane Cristina Fonseca Silva''', Carlos Eduardo Simões, Daiane Carolina Alves dos Santos, Daniel Souza Barbosa, '''Dedimar Dias do Val''', Eduardo Eiras de Carvalho, Felipe Freire Pinto, Frederico Simões Strangis Cumino, '''Gabriel Barbosa Paganini''', Gabriela Barbieri Alvares, Gabriela Gomes Valejo Sanches, Giancarlo de Almeida Magnoni, '''Guilherme Fernandes Alves''', '''Guilherme Paina de Camargo''', Gustavo Bajzek Murgia, Gustavo Correia Neves Carvas, Henrique Izukawa, Herly Rene Aguilar Sanchez, Isabela Ribeiro Lopes de Almeida, Ivanice Avolio Morgado, '''João Otávio Tanaka de Oliveira''', João Rodrigo Windisch Olenscki, João Victor Marques Andreotti, João Vinicius Hennings de Lara, José Gabriel Diel, José Lucas de Melo Costa, Kelly Teles Ogawa, Leandro Fontes Ferreira da Silva, '''Leonardo Mendes Alcântara''', Leonardo Zeviani Martins, Lucas Adloff Cardoso Pinto, Lucas Borba Pugliese Ribeiro, '''Lucas Kierulff Balabram''', Lucas Souza Vieira, Luís Eduardo Farias Sales Nóbrega, '''Luís Felipe Biancardi Palharini''', Luiza Marques, Mercedes Garcia Fraga Freire de Silveira, Nicholas Campos Jinsi, Nicolas Dick Vidal de Oliveira, Pedro Henrique Martelli Marzagão, '''Raíssa Vergopolan''', Rodrigo Munuera Rodrigues de Oliveira, '''Thiago Lam Brawerman''', '''Thiago Mendes Rodrigues Lima''', Victor Alexandre Campos Athanasio, Victor Campos Jinsi, Victor Estevo Alves, Victor Ken Nakagawa, Victor Paschoalini Gouveia, '''Victor Sales Barroso''', Yuri Lopes Pamplona
|-
|2019
|Ávila Benaya dos Santos Souza, '''Breno Loscher Rocha''', Bruna Correa Silva, '''Bruno Abdulklech Sorban''', Carolina Saraiva Rector, Carlos Daniel de Souza Silva, Cláudia Baz Álvarez, Diego Akira Shimada, Elias Daleffi Rodrigues Rayes, Enrico Chiosini Nalon, '''Fernanda Quelho Kaiser Saliba Andrade''', Gabriel Gandra Prata Gonçalves, Gabriel Moraes da Cruz, Gabriel Oliveira Moraes, Gabriel Praça de Souza, Gabriella Alves da Paz Ferreira, Giovani Schiaroli Ramos, Gustavo Maranhão da Silva, Higor Fellipe de Almeida Silva, '''Isabela Maria Mendes Lopes''', Ivan Luiz de Moura Matos, João Pedro Aquino Edreira, Leonardo Faria de Oliveira, Lucas Azevedo Pezente, Lucas Gonçalves Randolli, Lucas Neachic Vasques, Lucas Silva Soares da Costa, Marcelo Ferreira de Santana, '''Matheus Oliveira da Silva''', Mayara Miranda Silva, Oscar Mauricio Prada Ramirez, Patrick Sampaio dos Santos Brandão, Pedro Luis Bacelar dos Santos, Rafael Checchinato Morandini, '''Rubens Henrique Ferreira dos Reis''', Thiago Chen Wang, Vinícius Bueno Bernardes, '''Vinícius Marchioli'''
|-
|2020
|Ana Clara Pinheiro Araújo, Arthur Silva Colchesqui, Artur Mesquita Costa, Caio Nascimento Balreira, Eduarda de Barros Ribeirinho, Eduardo Jubran Pascual, Emilly da Silva Arcanjo, Felipe Emilio Schwarz, Francisco Cavalheiro Mariani, Ga Kim, Giovanna Girotto, Guilherme Henrique Gobbi Obalhe, João Lemes Gribel Soares, Laura do Prado G. Pinto, Leandro Issamu Nagamati, Lucas de Paula Oliveira, Lucas Kenji Zancanella, Lucas Zago, Luíza Trindade de Oliveira, Maíra Heloísa Silva Oliveira, Mateus Stano Junqueira, Matheus Valentim Arruda, Pedro Lopes Ferraz, Rodrigo Ken Nishikawa, Verônica Barella Emerick, Vinicius Pena da Silva
|}
 
== Como ingressar ==
Tem interesse em participar do projeto? Ficam algumas informações importantes:
 
'''Quem pode participar?'''
 
Pessoas de qualquer curso da USP . Não há requisitos de conhecimentos prévios, de forma que o Projeto se compromete a capacitar seus membros.
 
'''Quando ocorrem os processos seletivos?'''
 
Eles ocorrem no início do período letivo de cada semestre. Acompanhe o Projeto nas redes sociais para ficar sabendo quando eles abrirem!
 
'''Como funciona o processo seletivo?'''
 
Ele é dividido em 3 etapas:
 
* '''Apresentação:''' palestra sobre como funciona o projeto e cada uma de suas áreas. O principal objetivo dessa etapa é permitir uma escolha mais consciente das áreas pelos candidatos.
* '''Dinâmica de grupos:''' feita para avaliar como cada candidato trabalha em grupo.
* '''Entrevista:''' feita por uma das áreas de interesse do candidato. Nela, busca-se descobrir se o candidato possui o perfil da área. Em alguns casos, o candidato pode ser entrevistado por mais de uma área.
 
Cada etapa é realizada em mais de uma data, de forma a evitar eventuais problemas de conflito de horário. Mesmo assim, caso não seja possível comparecer, entre em contato com a equipe.
Disponível em “https://wikipoli.wiki.br/index.php/Especial:MobileDiff/807”

Menu de navegação