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Data e hora local de busca: 23/11/2020 22:35.

Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP3W34P/3KFSSCP
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m21b/2015/10.27.22.47
Metadadossid.inpe.br/mtc-m21b/2015/10.27.22.47.05
Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17625-TDI/2389
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoBarbosa:2015:PrUtMé
AutorBarbosa, Adilson Luiz
TítuloProposta de utilização de métodos heurísticos e de inovação nos projetos de sistemas de localização, baseados em tecnologia de satélites
Ano2015
BancaMilani, Paulo Giácomo (presidente)
Bambace, Luís Antônio Waack (orientador)
Fonseca, Elói
Data2015-11-23
Título AlternativoProposed use of heuristics and innovation methods in location systems design, based on satellite tecnology
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-ChaveGPS, PCD, Ionosfera, GPS, PCD, Ionosphere.
ResumoNeste trabalho aplica-se um método de geração de inovação a dois problemas: a) eliminação ou minimização de erros ionosféricos na navegação GPS (Global Positioning System), e b) a adaptação do sistema de coleta de dados do INPE para o uso de nanossatélites no lugar dos SCDs (Satélites de Coleta de Dados) e CBERS (China-Brasil Earth Resources Satellite). Neste último caso há a necessidade de compensar erros ionosféricos maiores, devido a uma frequência mais baixa que a do GPS, a questão do custo mínimo de modificação das PCDs, e de menor disponibilidade de energia nos nanossatélites. O método combina TRIZ (Theory of the Solution of Inventive Problem), Matriz de Pugh e AHP (Analytic Hierarchy Process). A TRIZ é um método heurístico de inovação criado por Genrich Saulovich Altshuller para problemas de engenharia, que também tem o objetivo de minimizar o uso de recursos na solução do problema. A matriz de Pugh é um método de seleção sequencial para problemas complexos, onde tanto as especificações como as alternativas de solução não são bem conhecidas, no início do processo. O AHP é um método de seleção multicritério que usa comparação de pares de soluções para obter pesos na avaliação, e também possui controle de qualidade através de autovalores de suas matrizes de comparação. Este controle de qualidade torna o método robusto, no sentido de que o mesmo indica se a seleção é ou não confiável e, em decorrência, torna qualquer tentativa de manipulação mais difícil. Com este método dez novas soluções foram encontradas para o problema do GPS, e outras doze para o caso das PCDs. Foram encontradas três soluções aparentemente muito eficazes e inovadoras para o problema do GPS e três soluções de mesmas características para o caso das PCDs. As metodologias são descritas em detalhes na revisão bibliográfica, assim como alguns detalhes de funcionamento do GPS e sistema de PCDs. Esta revisão também descreve os efeitos ionosféricos sobre os sinais de radiofrequência. Os subsistemas de aeronaves e nanossatélites foram sendo descritos com o desenvolvimento do método, à medida que se mostraram relevantes ao processo. As opções por TRIZ, Matriz de Pugh e AHP foram realizadas após uma ampla pesquisa bibliográfica quanto a métodos heurísticos de soluções inovadoras e de seleção multicritério. O mais importante em um processo de busca de inovação é a eficiente exploração do espaço de soluções e sua capacidade de: evitar a adoção precipitada de qualquer solução, realmente encontrar soluções eficazes e evitar detalhamentos desnecessários para redução do custo do processo. O processo escolhido se mostrou capaz de cumprir estes itens nos dois problemas. As tentativas de resolver um problema antes de conhecê-lo completamente gera um alto risco de se resolver o problema errado. A matriz de Pugh, associada com o TRIZ, ajudou a resolver contradições mais simples no início do processo, facilitando o conhecimento mais amplo do problema antes de se partir para a utilização do AHP na solução definitiva. ABSTRACT: This work applies an innovation generation heuristic method to two problems: a) the mitigation or elimination of ionospheric errors in GPS (Global Positioning System) navigation; and b) the adaptation of the INPE data collection system to the use of nanossatelites in replacement of SCDs (Data Collection Satellite) and CBERS (China-Brasil Earth Resources Satellite). In this last case there is the need to compensate larger ionospheric errors, due to a lower frequency than the GPS, the question of minimum cost of PCDs modification, and a smaller energy availability in nanossatelites. The method combines TRIZ (Theory of the Solution of Inventive Problems) Pugh matrix and AHP (Analytic Hierarchy Process). The TRIZ is an innovation heuristic method created by Genrich Saulovich Altshuller for engineering problems, that also has the goal of minimizing the use of resources in the problem solution. The Pugh Matrix is a method of sequential selection to complex problems, where both, the specification and solution alternatives are not well known in the beginning of the process. The AHP is a Multiple Criteria Decision Making method that use pairwise comparisons to obtain weights and solution evaluation, and also has a quality control by means of the eigenvalues of its pairwise comparison matrices. This quality control turns the method a robust one, as it indicates the reliability of the selection, and therefore turns any manipulation trial more difficult. With this method ten new solutions were found to the GPS problem, and another twelve to the PCD case. It seems that three solutions found to the GPS case are innovative and effectives, as well as three solutions found to the PCD case. The methodologies were described in detail in the literature revision chapter together with GPS and SCD systems operation details. This chapter also studies signal radiopropagation in the ionosphere. Aircraft and nanossatelites subsystems were described along the method application, as soon as they showed themselves relevant to the process. The option for TRIZ, Pugh Matrix and AHP were done after an extensive bibliographical research regarding heuristic methods for innovative solutions search and Multiple Criteria Decision Making. The most important aspect of an innovation search method is the efficient sweeping of the solution space and its capacity in avoiding: precipitated adoption of any solution, really finding the effective solutions, and avoiding unnecessary detailing, this latter to reducing the process costs. The chosen process showed itself able to reach these goal in the two problems. The trials of solving a problem before knowing it completely creates a high risk of a wrong problem solving. The Pugh Matrix associated with TRIZ helps ones to solve simpler contradictions at the beginning of the process, making it easier to know the more wide problem before starting the solution of the complete problem and the AHP selection procedure.
Número de Páginas307
Idiomapt
Tipo da TeseDissertação (Mestrado em Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais)
Tipo SecundárioTDI
AreaETES
CursoCSE-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho4249 KiB
Número de Arquivos3
Arquivo Alvopublicacao.pdf
Última Atualização2018:08.21.17.19.18 sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 simone
Última Atualização dos Metadados2018:08.21.17.22.25 sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 simone {D 2015}
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originais/@4primeirasPaginas-1.pdf 21/12/2015 14:54 187.0 KiB 
originais/Avaliação final pagina 2 do aluno Adilson Luiz Barbosa.pdf 18/12/2015 12:35 26.3 KiB 
originais/Dissertação mestrado INPE- AdilsonLB (2015).docx 16/12/2015 19:30 12.0 MiB
originais/Dissertação mestrado INPE- AdilsonLB (2015).pdf 18/12/2015 09:18 4.1 MiB
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Campos Vaziosacademicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format group isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress resumeid rightsholder secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype
Data de Acesso23 nov. 2020
similares 
Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP3W34P/3HSNQLL
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m21b/2015/02.04.12.48
Metadadossid.inpe.br/mtc-m21b/2015/02.04.12.48.36
Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17509-TDI/2291
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoAraújo:2015:OtSiIm
AutorAraújo, Michel Felipe Lima de
TítuloOtimização de um sistema de implantação iônica por plasma de grande volume e alta potência
Ano2015
BancaUeda, Mario (presidente/orientador)
Mello, Carina Barros (orientador)
Berni, Luiz Angelo
Silva, Maria Margareth da
Data2015-02-24
Título AlternativoOptimization of a plasma ion implantation system of large chamber volume and high power
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chaveplasma, grande volume, alta potência, large-volume, high power.
ResumoEste trabalho consiste no estudo da otimização de um sistema de implantação iônica por plasma de grande volume e alta potência. A câmara de vácuo utilizada possui um volume elevado (600 litros) que, por sua vez, facilita o tratamento de peças maiores comumente utilizadas na indústria e, até mesmo, como no caso deste dispositivo, o tratamento em batelada de peças que formam os componentes espaciais de um satélite. A otimização foi realizada com os sucessíveis ajustes dos seguintes parâmetros de processamento 3IP, tais como: largura de pulso, frequência, pressão de trabalho e corrente no primário do transformador de pulso da fonte de alta tensão. Dentre uma gama de ajustes, os três que apresentaram melhores valores de corrente e tensão no suporte foram escolhidos para serem aplicados na fase de implantação, com suporte de geometria retangular e um ajuste com suporte de geometria cilíndrica (tubo). Os resultados mostraram que o aumento do tempo de tratamento e a posição do porta-amostras no interior da câmara, influenciam diretamente no tratamento. Em relação à implantação no interior do tubo, os resultados mostraram que esta ocorre de maneira não uniforme, porém há melhorias nas propriedades químicas e físicas de sua superfície interna. ABSTRACT: This work is about a study of the optimization of a plasma ion implantation system of large-volume and high power. The vacuum chamber used has a large volume (600 liters), which in turn facilitates the processing of large pieces commonly used in industrial applications and even, as in the case of this device, the batch processing of the space satellite components. The optimization was performed using the following settings of PIII processing parameters, such as pulse width, frequency, working gas pressure and current in the primary of the high voltage pulser. Among a range of settings, three important cases that presented better current and voltage values in support were chosen to be applied in the implantation phase, using rectangular geometry support and a hollow cylindrical geometry one. The measurements carried out in samples show that the increase in treatment time and the sample support position inside the chamber directly influence the treatment results. In relation to treatments within the tube, the results showed that implantation in its interior is non-uniform; however there are improvements in chemical and physical properties of its inner surface.
Número de Páginas129
Idiomapt
Tipo da TeseDissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores)
Tipo SecundárioTDI
AreaETES
CursoCMS-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho2638 KiB
Número de Arquivos3
Arquivo Alvopublicacao.pdf
Última Atualização2015:10.27.13.40.29 sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 simone
Última Atualização dos Metadados2018:07.31.15.54.48 sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 simone {D 2015}
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@4primeirasPaginas.pdf 04/05/2015 14:58 149.5 KiB 
Avaliação final pagina 2 do aluno Michel Felipe Lima de Araujo.pdf 22/04/2015 16:51 19.9 KiB 
Dissertacao-FINAL-Biblioteca - Copia-Final.pdf 26/10/2015 16:23 2.6 MiB
Dissertacao_com Marcas.docx 23/04/2015 16:31 7.0 MiB
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Histórico2015-02-04 12:50:35 :: michellfisico@hotmail.com -> yolanda ::
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2018-07-31 15:54:48 :: simone -> :: 2015
Campos Vaziosacademicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format group isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress resumeid rightsholder secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype
Data de Acesso23 nov. 2020
similares 
Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP3W34P/3L569TE
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m21b/2016/02.04.19.41
Metadadossid.inpe.br/mtc-m21b/2016/02.04.19.41.37
Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17663-TDI/2423
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoRibeiro:2015:ArAgRe
AutorRibeiro, Edson Alves
Identificador de Curriculo8JMKD3MGP5W/3C9JGUD
TítuloUma arquitetura de agente de replanejamento em tempo real para plano de voo em missões espaciais
Ano2015
BancaMattiello-Francisco, Maria de Fátima (presidente)
Ferreira, Maurício Gonçalves Vieira (orientador)
Arias, Ronaldo
Costa Filho, Aguinaldo Cardozo da
Silva, Wilson Custódio Canesin da
Data2015-12-18
Título AlternativoAn architecture replanning agent in real time for flight plan in space missions
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chaveinteligência artificial, agentes inteligentes, planejamento automático, replanejamento automático, técnicas de reparo de plano, artificial intelligence, planning, replanning, agents, automatic plan, plan repair, refinement techniques, unrefinement techniques.
ResumoA comunidade brasileira da área espacial, em particular representada pelo INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais tem buscado melhorias no controle da missão para satélites em órbita. No entanto, a redução de custos e a manutenção da qualidade do controle de operações são objetivos difíceis de atingir, devido a algumas características do ambiente de controle de satélites. Além das restrições de custo, as estações terrenas podem controlar múltiplos satélites e, dessa forma, há uma preocupação de aumentar a confiabilidade das operações da missão, ainda realizadas manualmente em alguns casos. Há um grande interesse em criar métodos de planejamento e controle automático, a fim de reduzir os custos associados ao controle do satélite. Este trabalho propõe uma arquitetura composta por módulos que gerenciam a alocação de recursos terrestres para os satélites, dotada de um Sistema Automático de Planejamento e Replanejamento para a geração e reparação de planos de operação de voo de um satélite. Também, emprega-se a tecnologia de agentes de planejamento da Inteligência Artificial na geração automática de plano das operações de voo para a fase de rotina operacional de um satélite. A execução de um plano em tempo real pode se deparar com eventos inesperados que produzem discrepâncias entre o estado observado e o esperado, as técnicas de replanejamento quando são aplicadas podem refazer um plano preestabelecido. Estas técnicas podem usar os métodos combinados chamados refinamento e "refinamento reverso para reparar um plano, isto é, adicionar ações no plano e remover ações com uso de heurísticas de modo que se melhore a tarefa de reparação. O método de reparação do plano deve ser aplicado em situações nas quais há necessidade de tratar contingências. Estas ocorrem, normalmente, durante a passagem de um satélite em atividades de operação, tais como de medidas de emph{Ranging e Range Rate}; controle de câmera de imageamento; envio de telecomando e recebimento de telemetria. O satélite utilizado para estudo de caso é o Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres (CBERS) lançado em novembro de 2014, pelo Programa de Cooperação Espacial Brasil e China. ABSTRACT: The Brazilian space community, mainly represented by INPE - National Institute for Space Research, has been seeking for improvements in mission control quality for orbiting satellites and especially new satellites launching. However, to reduce costs and to maintain operations aiming quality are difficult to achieve, due to some characteristics of the satellite control environment, under which ground stations send telecommands and receive telemetry during periods of visibility for satellite operations. In addition to cost constraints, the ground stations can control multiple satellites and hence scheduling conflicts may occur between different satellites which pass by the same ground station. Therefore, there is a growing concern in increasing mission operations reliability, which are still performed manually in some cases. There is also great interest in carrying out planning methods and automatic control in order to reduce the costs of satellite controlling. This thesis proposes an architecture consisting of modules able to manage the allocation of ground resources for satellites. It consists of an automatic Planning and Replanning system, to generate and repair flight operation plans for a satellite operation. To achieve this task, it employs the planning agents technology from the Artificial Intelligence area in operational routine phase of a satellite. The implementation of a plan in real time involves unexpected events that produce discrepancies between the observed and the expected events. This work adopts Artificial Intelligence planning techniques and concepts to generate plans and to remake a pre-established plan to solve the satellite control problem. The planning techniques can use "refinement" and "unrefinement" methods to repair a plan, whether it adds or removes actions to the plan, using heuristics to improve the operation. The plan repair method should be applied in a situation which encounters contingencies during the satellite pass. They usually occur during the passage of a satellite operating activities, such as: Ranging and Range Rate measures; Control Imaging Camera; Telecommands Sending and Telemetry Receiving. The focus of this thesis is the China Brazil Earth Resources Satellite (CBERS), satellite launched in November 2014 by the Brazil and China program space cooperation.
Número de Páginas222
Idiomapt
Tipo da TeseTese (Doutorado em Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais)
Tipo SecundárioTDI
AreaETES
CursoCSE-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho5045 KiB
Número de Arquivos1
Arquivo Alvopublicacao.pdf
Última Atualização2016:04.05.13.43.34 sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 administrator
Última Atualização dos Metadados2018:06.04.02.56.01 sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 administrator {D 2015}
Estágio do Documentoconcluido
É a matriz ou uma cópia?é a matriz
Repositório Espelhosid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.22
Endereço de e-Mailedson.ribeiro@inpe.br
Grupo de Usuáriosadministrator edson.ribeiro@inpe.br marcelo.pazos@inpe.br yolanda.souza@mcti.gov.br
Grupo de Leitoresadministrator edson.ribeiro@inpe.br marcelo.pazos@inpe.br yolanda.souza@mcti.gov.br
Detentor da CópiaSID/SCD
Visibilidadeshown
Transferível1
Acervo Hospedeirosid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20
Estágio do Documentonot transferred
Licença de Direitos Autoraisurlib.net/www/2012/11.12.15.10
Permissão de Leituraallow from all
Unidades Imediatamente Superiores8JMKD3MGPCW/3F35BSP
Conteúdo da Pasta source
originais/@4primeirasPaginas-5.pdf 03/03/2016 10:19 187.4 KiB 
originais/DefesaFInalTese - Edson A. R. 26-02.docx 05/04/2016 08:48 4.8 MiB
originais/DefesaFInalTese - Edson A. R. 26-02.pdf 28/03/2016 14:43 4.2 MiB
originais/Pagina 2 Edson Alves Ribeiro.pdf 25/02/2016 08:58 29.1 KiB 
Conteúdo da Pasta agreement
autorizacao.pdf 29/03/2016 14:27 624.4 KiB 
Histórico2016-02-04 19:42:03 :: edson.ribeiro@inpe.br -> administrator ::
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Campos Vaziosacademicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format group isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress rightsholder secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype
Data de Acesso23 nov. 2020
similares 
Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP3W34P/3KT98DH
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m21b/2016/01.05.17.40
Metadadossid.inpe.br/mtc-m21b/2016/01.05.17.40.43
Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17676-TDI/2434
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoMota:2015:MoSiLa
AutorMota, Fábio Antônio da Silva
TítuloModeling and simulation of launch vehicles using object-oriented programming
Ano2015
BancaRocco, Evandro Marconi (presidente/orientador)
Hinckel, José Nivaldo (orientador)
Savonov, Roman Ivanovitch
Lacava, Pedro Teixeira
Almeida, Daniel Soares de
Data2015-12-22
Título AlternativoModelagem e simulação de veículos lançadores usando programação orientada a objeto
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chavelaunch vehicles, propulsion, liquid rocket engines, modeling, simulation, optimization, veículos lançadores, propulsão, motores foguete a propelente líquido, modelagem, simulação, otimização.
ResumoDue to the inherent complexity of a launch vehicle, its design is traditionally divided into multiple disciplines, such as trajectory optimization, propulsion, aerodynamics and mass budget. Despite the large number of operational launch vehicles, they usually consist of basic components. In other words, a launch vehicle is an assembly of stages which in turn is divided into propellant system and engine (for a liquid rocket stage), and the engine is an assembly of basic components such as pumps, turbines, combustion chamber, and nozzle. Then, in order to allow future extension and reuse of the codes, it is reasonable that a modular approach would be a suitable choice. In this work, this is accomplished by object-oriented methodology. The UML (Unified Modeling Language) tool was used to model the architecture of the codes. UML diagrams help to visualize the structure of the codes and communication between objects enabling a high degree of abstraction. The purpose of this thesis is the development of a versatile and easily extensible tool capable of analyzing multiple configurations of liquid rocket engines and calculating the performance of satellite launch vehicles. The verification of the codes will be performed by the simulation of power cycle of liquid rocket engines and by the trajectory optimization of the launch vehicles VLS-1 and Ariane 5. In order to verify the applicability of the tool concerning communication between propulsion system and launcher performance, the VLS-Alfa will be simulated for a given mission for diferent design parameters of the rocket engine upper stage. RESUMO: Devido à inerente complexidade de um veículo lançador, o seu projeto é tradicionalmente dividido em várias disciplinas, como otimização da trajetória, propulsão, aerodinâmica e estimação da massa. Apesar do grande número de veículos lançadores operacionais, eles consistem geralmente de componentes básicos. Em outras palavras, um veículo lançador é um conjunto de estágios que por sua vez é dividido em sistema de propelente e motor (para um estágio a propulsão líquida), e o motor é um conjunto de componentes básicos, tais como bombas, turbinas, câmara de combustão e bocal. Assim, a fim de permitir futura extensão e reutilização dos códigos, é razoável que uma abordagem modular seria uma escolha apropriada. Neste trabalho, isso é realizado por uma metodologia orientada a objeto. A ferramenta UML (Unified Modeling Language) foi usada para modelar a arquitetura dos códigos. Diagramas UML ajudam a visualizar a estrutura dos códigos e comunicação entre objetos proporcionando um elevado grau de abstração. O objetivo desta tese é o desenvolvimento de uma ferramenta versátil e facilmente extensível capaz de analisar várias configurações de motores foguetes a propelente líquido e calcular o desempenho de veículos lançadores de satélite. A verificação dos códigos será realizada pela simulação do ciclo de potência dos motores foguete a propelente líquido e pela otimização da trajetória dos veículos lançadores VLS-1 e Ariane 5. Para verificar a aplicabilidade da ferramenta em relação à comunicação entre o sistema de propulsão e a trajetória ascendente, será simulado o VLS-Alfa para uma determinada missão para diferentes parâmetros de projeto do motor do estágio superior.
Número de Páginas177
Idiomaen
Tipo da TeseTese (Doutorado em Mecânica Espacial e Controle)
Tipo SecundárioTDI
AreaETES
CursoCMC-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho5064 KiB
Número de Arquivos1
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Última Atualização2016:03.30.17.31.09 sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 administrator
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Data de Acesso23 nov. 2020
similares 
Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP3W34P/3KT8D7H
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Chave SecundáriaINPE-17674-TDI/2432
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoRodrigues:2015:FrVaAu
AutorRodrigues, Italo Pinto
TítuloUm framework para validação automática de modelos aplicado ao subsistema de energia de um picossatélite
Ano2015
BancaMattiello-Francisco, Maria de Fátima (presidente)
Ambrosio, Ana Maria (orientador)
Santos, Walter Abrahão dos
Martins, Eliane
Data2015-12-21
Título AlternativoA framework for automated model validation applied to picosatellite electric power subsystem
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chaveexecução automática de testes, simulação, validação de sistemas espaciais, verificação de sistemas espaciais, pico e nanossatélites, subsistema de energia elétrica, hardware-in-the-loop, automated functional testing, simulation, space systems validation, space systems verification, pico and nanosatellite, electrical power subsystem.
ResumoA Engenharia Espacial vem presenciando o avanço de satélites miniaturizados, principalmente os pico e nanossatélites, uma vez que, essas classes de satélites permitem o desenvolvimento rápido e com baixo custo de projeto e atende a uma gama de diferentes aplicações científicas e educacionais. A demanda crescente de nanossatélites impulsiona a necessidade de um processo de verificação bem definido, de modo a garantir que o projeto atenda às especificações. Estatísticas mostram que apenas 46% dos pico e nanossatélites lançados entre 2000 e 2015 tiveram sucesso. Um dos sistemas críticos, que está diretamente ligado ao sucesso de uma missão é o subsistema de energia elétrica. Devido a suas características construtivas, este subsistema apresenta falhas relacionadas à manutenção da energia, por causa do limite da área dos painéis solares e do tamanho da bateria. Na Engenharia Espacial, as atividades de verificação e validação são apoiadas pelas simulações realizadas nas diferentes fases do ciclo de vida que permitem antecipação de problemas. Os simuladores proporcionam aos sistemas em teste um ambiente sintético podendo ser compostos com modelos virtuais e/ou com modelos físicos. Dada a carência de métodos e procedimentos necessários para aumentar o número de missões de pico e nanossatélite bem sucedidas, esta dissertação propõe um framework para verificação de requisitos e validação de modelos, combinando simulações com execução automática de testes. O framework prevê três configurações para a execução de testes funcionais, uma configuração com modelos puramente virtuais, outra com modelos virtuais com modelo de interface física e uma configuração com hardware-in-the-loop. O framework cobre ainda: (i) definição de regras para criação de modelos proporcionando reutilização dos mesmos, (ii) combinação dos modelos com funções de teste, facilitando a repetibilidade dos testes, e (iii) execução de simulação e testes com captura automática dos resultados. Como estudo de caso utilizou-se o subsistema de energia elétrica do Tancredo 1, um picossatélite brasileiro em desenvolvimento com apoio do INPE. Os programas de computador desenvolvidos, os modelos do subsistema, os requisitos e casos de teste, bem como os resultados da simulação e dos testes são ilustrados com a aplicação do framework para um caso real. ABSTRACT: The Space Engineering is witnessing the advance of miniaturized satellites, especially the pico and nanossatélites, since these satellites classes enable the fast development with low cost project, serving a range of different applications such as: scientific and educational. The growing demand for nanosatellites drives the need for a welldefined verification process in order to ensure that the project meets its requirements and specifications. Statistics show that only 46% of pico and nanosatellite launched between 2000 and 2015 have been successful. One of the critical systems, which is directly linked to the success of a mission is the power supply subsystem. Due to their construction, the electrical power supply subsystem shows failures related to energy maintenance, due to the limited area of the solar panels and small batteries. In Space Engineering, verification and validation activities are supported by simulations at differents life cycle phases that allow anticipating problems. The Simulators provide synthetic environment to test systems and that can be composed of virtual models and/or physical models. Due to the deficiency of methods and procedures necessary to increase the number of pico and nanosatellites missions, this dissertation proposes a framework for requirements verification and model validation combining simulations and automated tests. The framework provides three setup tests possibilities: only virtual models, virtual models with physical interface model and hardware-inthe- loop. The framework still covers: (i) definition of rules for modeling, providing reuse, (ii) combination of models and test functions, allowing test repeatability and (iii) execution of simulation and testing with automated results collection. As a case study we used the electrical power subsystem of Tancredo 1, a Brazilian picosatellite in development with INPEs support. The developed computer programs, subsystem models, requirements, test cases, and execution results are illustrated with the application of the framework to real case.
Número de Páginas169
Idiomapt
Tipo da TeseDissertação (Mestrado em Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais)
Tipo SecundárioTDI
AreaETES
CursoCSE-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
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Data de Acesso23 nov. 2020
similares 
Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP3W34P/3KKDSN8
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m21b/2015/11.18.14.16
Metadadossid.inpe.br/mtc-m21b/2015/11.18.14.16.46
Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17634-TDI/2395
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoSantos:2015:EsChPr
AutorSantos, Guilherme Henrique Sempionato Souza
GrupoPCP-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
TítuloEstudo de chama pré-misturada estratificada usando modelo de enrugamento de superfície de chama com limite de extinção
Ano2015
BancaDourado, Wladimyr Mattos da Costa (presidente/orientador)
Mendonça, Márcio Teixeira de
Toledo, Antônio Osny de
Bruel, Pascal
Carvalho Júnior, João Andrade de
Data2015-11-25
Título AlternativoStudy of premixed stratified flames using flame surface Wrinkling model with extinction limit
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chavechama pré-misturada, combustão turbulenta, extinção de chama, enrugamento de chama, chama parcialmente pré-misturada, premixed flame, turbulent combustion, flame extinction, flame wrinkling, partially premixed flame.
ResumoA modelagem numérica de combustão parcialmente pré-misturada é importante para o estudo de uma enorme gama de máquinas, sistemas e fenômenos como queima de sprays de combustível e escoamentos reativos estratificados. Modelos de combustão parcialmente pré-misturada práticos e precisos têm sido necessários na indústria no intuito de esta se adequar aos crescentes requerimentos de controle de poluição. Os modelos flamelet são adequados para estas necessidades provendo um desacoplamento entre o problema reativo e fluido-dinâmico e um importante integrante desta família é o modelo de enrugamento de superfície de chama Xi. Entretanto não há estudos na literatura a respeito do limite de extinção causado por razão de equivalência usando este modelo e este trabalho foca justamente este assunto: a implementação deste limite utilizando a correlação de Gulder. Um caso especialmente desafiador para testar esta simulação é a bancada de testes ORACLES, cujos dois canais de entrada podem injetar mistura de reagentes com razões de equivalência diferentes. Além disso, pequenas variações de densidade entre os dois canais podem influenciar consistentemente a turbulência. Embora este trabalho foque em simulação de combustão pré-misturada não-homogênea, escoamentos inertes e combustão totalmente pré-misturada são estudados para validar o acoplamento com modelos de turbulência RANS e determinação de fontes de erros numéricos. ABSTRACT: Numerical modeling of partially premixed combustion is important for a wide range of machines and systems, including fuel spray combustion phenomena, focusing to comply with the increasing pollutants reduction requirements. However good industrial numerical combustion models need to be practical requiring, in this way, a balance between speed and accuracy. The flamelet models are suitable for this purpose providing a decoupling of the reactive problem from the fluid dynamic one where a important model of this family is the Xi Flame Surface Wrinkling model. However there is a lack of studies in the literature that analyzes the extinction limit, caused by the equivalence ratio, on partially premixed flames using this model and, in this work, is analysed and tested the implementation of this limit. A specially challenging case to test this simulation is the ORACLES test rig whose two independent parallel inlet channels, at different equivalence ratios, consistently influence the turbulent combustion. Although this work focuses totally premixed combustion are numerically studied in this test rig for validation of the SST k-$omega$ turbulence model coupling and determination of numerical error sources.
Número de Páginas192
Idiomapt
Tipo da TeseTese (Doutorado em Combustão e Propulsão)
Tipo SecundárioTDI
AreaETES
CursoPCP-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho3264 KiB
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Data de Acesso23 nov. 2020
similares 
Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP3W34P/3KFQ935
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m21b/2015/10.27.08.20
Metadadossid.inpe.br/mtc-m21b/2015/10.27.08.20.57
Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17613-TDI/2381
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoCostaFo:2015:AnTrMo
AutorCosta Filho, Aguinaldo Cardozo da
TítuloAnálise da transição dos modos de operação do controle de atitude
Ano2015
BancaPilchowski, Hans-Ulrich (presidente)
Rocco, Evandro Marconi (orientador)
Ricci, Mario Cesar
Carvalho, Francisco das Chagas
Silva, Wilson Custódio Canesin da
Data2015-08-28
Título AlternativoOperation mode transition analysis of attitude control
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chavemodos de operação, transição entre modos de operação, controle de atitude, operation mode, operation modes transition, attitude control.
ResumoEsse trabalho considera o problema de transição entre os modos de operação e o controle de atitude analisando-se o sistema atuador subsidiado por auxílio de sensores. Os estados de atitude são propagados utilizando as equações da dinâmica do movimento. São analisados efeitos que surgem durante a transição nos modos operação. É considerado um sistema de controle em malha fechada com atuadores caracterizados de tal modo a representar o comportamento de propulsores, rodas de reação e bobinas magnéticas. Não se pretende neste trabalho especificar as causas das falhas e/ou perturbações, bem como especificar detalhes tecnológicos dos sensores e atuadores que podem ser utilizados em um veículo real. Com auxílio de simulações busca-se analisar os efeitos dessas transições entre os modos de operação e estudar casos que possam fornecer informações sob diversas condições de configuração. ABSTRACT: This work considers the problem of transition between operating modes and attitude control analyzing the actuator system with sensors aid. The attitude is propagated using the dynamic movement equations. It is analyzed the effects that arise during the transition of operating modes. A control system closed loop is considered with actuators wich represent the behavior of propellers, reaction wheel and magnetic coils. It is not intended in this study to specify the causes of the faults and / or disturbances as well as specify technological details of the sensors and actuators that can be used in a real vehicle. With simulations of aid seeks to analyze the effects of these transitions between the operating modes and study cases who can provide information on various setting conditions.
Número de Páginas163
Idiomapt
Tipo da TeseTese (Doutorado em Mecânica Espacial e Controle)
Tipo SecundárioTDI
AreaETES
CursoCMC-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho2498 KiB
Número de Arquivos1
Arquivo Alvopublicacao.pdf
Última Atualização2016:01.27.13.25.19 sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 administrator
Última Atualização dos Metadados2018:06.04.02.55.47 sid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.20 administrator {D 2015}
Estágio do Documentoconcluido
É a matriz ou uma cópia?é a matriz
Repositório Espelhosid.inpe.br/mtc-m21b/2013/09.26.14.25.22
Endereço de e-Mailaguinaldoccf@gmail.com
Grupo de Usuáriosadministrator aguinaldoccf@gmail.com marcelo.pazos@inpe.br yolanda.souza@mcti.gov.br
Grupo de Leitoresadministrator aguinaldoccf@gmail.com marcelo.pazos@inpe.br yolanda.souza@mcti.gov.br
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originais/Avaliação final pagina 2 do aluno Aguinaldo Cardozo da Costa Filho.pdf 03/11/2015 10:32 32.7 KiB 
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originais/Tese Doutorado-Aguinaldo C da Costa Filho.pdf 29/10/2015 15:32 2.3 MiB
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Data de Acesso23 nov. 2020
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Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP3W34P/3KFLKDH
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m21b/2015/10.26.12.34
Metadadossid.inpe.br/mtc-m21b/2015/10.26.12.34.39
Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17624-TDI/2388
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoFrança:2015:FaMeSi
AutorFrança, Enrique Klai de
TítuloFabricação de membranas de silício e estudo do efeito do nitreto de nióbio sobre o fator de qualidade elétrico nos transdutores do detector Mario Schenberg
Ano2015
BancaBeloto, Antonio Fernando (presidente/orientador)
Aguiar, Odylio Denys de (orientador)
Mello, Carina Barros
Oliveira, Rogério de Moraes
Ribeiro, Kilder Leite
Kostov, Leide Lili Gonçalves da Silva
Data2015-11-16
Título AlternativoFabrication of Silicon membranes and study of the effect of niobium nitride on eletrical quality factor in the transducers of the Mario Schenberg detector
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chavesilício, nióbio, cavidades ressonantes, implantação iônica, fator Q, silicon, niobium, cavity resonators, ion implantation, Q factors.
ResumoVisando aprimorar o sistema de transdução do Detector de Ondas Gravitacionais Mario Schenberg, foram fabricadas membranas de silício com espessuras de 18, 23 e 29 $mu$m, e regiões espessas centrais da ordem de 2,5 e 3 mm de lado. O processo de fabricação destas membranas consistiu em etapas de fabricação como Oxidação térmica, Litografia ótica e Corrosão química em KOH. As membranas foram caracterizadas pela Divisão de Astrofísica do INPE (DAS/INPE) para uso na segunda geração de transdutores do Detector de Ondas gravitacionais emph{Mario Schenberg}. As dimensões levaram, portanto, a razões aspecto/espessura bastante grandes. Também foram fabricadas outras membranas de silício para uso numa nova geração de transdutores do Detector emph{Mario Schenberg}. Foram obtidas membranas com espessuras de 38 e 44 $mu$m com o uso do reator de corrosão emph{Atlas Potassium} adquirido para este fim. Neste caso, o processo de fabricação destas membranas envolveu apenas o processo de Corrosão química em KOH. Em outra frente, cavidades reentrantes feitas de nióbio 99,9% do tipo ${''}$klystron${''}$ foram usinadas e testadas criogenicamente para determinação das frequências de ressonâncias elétricas e dos fatores Q não-carregados (Q$_{eo}$) em função do acoplament eletromagnético. As amostras foram submetidas a um tratamento superficial que envolveu processos químicos/físicos com ácidos, sputtering de argônio e implantação iônica por imersão em plasma (3IP) de nitrogênio. Com este tratamento superficial foram obtidos fatores Q não-carregados (Q$_{eo}$) de 1,14.10$^{4}$ e 2,52.10$^{5}$ em 4,2 K. Estes resultados indicaram um aumento significativo no efeito da supercondutividade nas cavidades após terem sido fortemente atacadas pela mistura concentrada de ácidos e após sofrerem implantações seguidas de nitrogênio. Espera-se obter em trabalhos futuros Qeos superiores a 3,0.10$^{5}$ em 4,2 K através da utilização de nióbio de alta pureza e de um tratamento superficial adequado. Estas cavidades com alto Qeo já se encontram instaladas e em fase de testes no Detector de Ondas Gravitacionais Mario Schenberg. ABSTRACT: In order to improve the transduction system of the emph{Mario Schenberg} Detector, Silicon membranes were manufactured with thicknesses of 18, 23, and 29 $mu$m, and thicker central regions with sides of the order of 2.5 to 3 mm. The manufacturing process for these membranes consisted of manufacturing steps such as thermal oxidation, optical lithography and chemical etching with KOH. The membranes were characterized by the Astrophysics Division of INPE (DAS / INPE) for use in the second generation of the transducers of the gravitational wave detector emph{Mario Schenberg}. The dimensions led, therefore, to large aspect/thickness ratios. Other Silicon membranes were also made for use in a new generation of the transducers of the emph{Mario Schenberg} detector. Membranes were obtained with thicknesses of 38 and 44 $mu$m using the emph{Atlas Potassium} etching reactor acquired for this purpose. In this case, the manufacturing process of membranes involved only the process of chemical etching with KOH. On another front, ${''}$Klystron${''}$ type reentrant cavities made of Niobium 99.9% were machined and tested cryogenically to determine the electrical resonance frequencies and unloaded electrical Q factors (Q$_{eo}$) as a function of electromagnetic coupling. The samples were subjected to a surface treatment involving chemical/physical processes with acids, argon ion sputtering and nitrogen plasma immersion ion implantation (3IP). With this surface treatment unloaded Q factors (Q$_{eo}$) of 1.14.10$^{4}$ and 2.52.10$^{5}$ in 4.2 K were obtained. These results indicated a significant increase in the effect of superconductivity after the cavity walls have been heavily attacked by a concentrated acid mixture and after they have suffered successive nitrogen deployments. Higher values of the Q$_{eo}$ ${'}$S$pprox$ 3,0.10$^{5}$ in 4.2 K, in future work, are expected to be obtained using high purity Niobium with a suitable surface treatment. These cavities, with high Q$_{eo}$, are already installed and being tested in Gravitational Wave Detector emph{Mario Schenberg}.
Número de Páginas102
Idiomapt
Tipo da TeseTese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores)
Tipo SecundárioTDI
AreaETES
CursoCMS-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
Tamanho2423 KiB
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Data de Acesso23 nov. 2020
similares 
Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP3W34P/3KFLBBP
Repositóriosid.inpe.br/mtc-m21b/2015/10.26.10.56
Metadadossid.inpe.br/mtc-m21b/2015/10.26.10.56.01
Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17637-TDI/2397
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoOkamoto:2015:DeMaCa
AutorOkamoto, Sayuri
TítuloDesenvolvimento de materiais catalíticos para decomposição do N2O para aplicações aeroespaciais
Ano2015
BancaVieira, Ricardo (presidente/orientador)
Soares Neto, Turíbio Gomes
Mineiro, Sérgio Luiz
Bastos, Luiz Claudio Antunes
Cortez, Gilberto Garcia
Data2015-11-25
Título AlternativoThe development of catalytic materials for N2O decomposition reaction for aerospace purpose
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chaveóxidos mistos, catalisadores mássicos, decomposição de N2O, propulsor, mixed oxides, bulk catalysts, N2O decomposition, thruster.
ResumoEste trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um catalisador mássico à base de óxidos de cobalto, manganês e alumínio, com estrutura do tipo espinélio, capaz de decompor espontaneamente o óxido nitroso (N$_{2}$O) para emprego em um propulsor de 2 N, buscando sempre temperaturas de ignição da reação inferiores a 773 K. Inicialmente foram estudadas as alterações nas propriedades físico-químicas e texturais dos pellets obtidos, a partir de diversas técnicas de sínteses destes materiais, tais como: tratamento hidrotérmico, coprecipitação, sol-gel e sol-combustão. O método de síntese por coprecipitação, com emprego de dois agentes precipitantes (KOH e K$_{2}$CO$_{3}$), foi o único que gerou um material moldável. Foi também estudada a influência da variação da razão molar dos cátions metálicos (Co:Mn:Al) na decomposição do N$_{2}$O. Testes de bancada mostraram que a razão molar 4:1:1 foi aquela que apresentou a maior atividade catalítica, devida a presença do par redox Co$^{2+}$/Co$^{3+}$. Os materiais foram caracterizados por Difratometria de Raios X, Adsorção de Nitrogênio, Dessorção de N$_{2}$O a Temperatura Programada, Espectrometria Fotoeletrônica de Raios X e Termogravimetria. Posteriormente, foram otimizadas as dimensões geométricas do leito catalítico do micropropulsor de 2 N, empregando a metodologia de Planejamento de Experimentos. Para tanto, foi feito um propulsor em módulos, com diferentes geometrias do leito catalítico, carregado com o material contendo a razão molar 4:1:1. Finalmente, foi fabricado um micropropulsor com empuxo teórico de 2 N, onde foram efetuadas campanhas de testes compostas de tiros contínuos e pulsados, sendo monitorado o empuxo, a pressão e a temperatura do sistema. Os resultados obtidos com o catalisador 4Co1Mn1Al (4:1:1) neste propulsor, foram comparados com os do catalisador (5% Rh$_{2}$O$_{3}$/Al$_{2}$O$_{3}$) tradicionalmente empregado na decomposição do N$_{2}$O. O catalisador 4Co1Mn1Al apresentou maior atividade nesta reação, exibindo uma eficiência da velocidade característica em torno de 97,5%, valor este bem superior àquele obtido pelo catalisador tradicional de 62,5%. ABSTRACT: The objective of this work was the development of bulk catalyst based on cobalt, manganese and aluminium oxide with spinel structure for nitrous oxide decomposition reaction applied to microthruster of 2 N with ignition temperature less than 773 K. Initially were studied modification on physical-chemical and textural properties on obtained pellets using a variety of synthesis methods as hydrothermal, coprecipitation, sol-gel and sol-combustion. Only the coprecipitation method using two different precipitation agents (KOH and K$_{2}$CO$_{3}$) allowed conformable materials. Later, the influence of different molar ratio of metallic cations (Co:Mn:Al) was investigated. In laboratory scale tests the molar ratio of 4:1:1 presented better catalytic activity and presented redox par Co$^{2+}$/Co$^{3+}$ on its surface composition. All the materials were characterized using X-ray diffraction, nitrogen adsorption, nitrous oxide desorption in programmed temperature, X-ray photoeletronic emission spectrometry and thermogravimmetry technics. The catalytic chamber dimensions were optimized using Design of Experiments methods. For this purpose, modular thrusters with different geometries containing molar ratio 4:1:1 were used. Finally, a microthruster with theoretical thrust of 2 N was manufactured where all the tests campaign where performed. This campaign was composed of continuous and pulsed fires monitoring pressure, thrust and temperatures of the system. The tests results obtained for 4Co1Mn1Al (4:1:1) using this microthruster were compared with one employing 5% Rh$_{2}$O$_{3}$/Al$_{2}$O$_{3}$, a traditional catalyst used for nitrous oxide decomposition. The exhaust characteristic velocity efficiency for 4Co1Mn1Al was 97.5% which is superior of the value obtained for 5% Rh$_{2}$O$_{3}$/Al$_{2}$O$_{3}$ of 62.5%.
Número de Páginas125
Idiomapt
Tipo da TeseTese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores)
Tipo SecundárioTDI
AreaETES
CursoCMS-ETES-SPG-INPE-MCTI-GOV-BR
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Tipo da ReferênciaThesis
Identificador8JMKD3MGP3W34P/3JT9CQB
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Sitemtc-m21b.sid.inpe.br
Chave SecundáriaINPE-17582-TDI/2356
Código do Detentorisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Chave de CitaçãoSilva:2015:DeElSe
AutorSilva, Silvelene Alessandra da
TítuloDesenvolvimento de elementos sensores do tipo capacitivo composto por filme de cerâmica porosa, com eletrodos integrados, para monitoramento de umidade do ar
Ano2015
BancaNono, Maria do Carmo de Andrade (presidente/orientadora)
Oliveira, Rodrigo de Matos (orientador)
An, Chen Ying
Piorino Neto, Francisco
Muccillo, Eliana Navarro dos Santos
Melo, Francisco Cristovão Lourenço de
Data2015-05-26
Título AlternativoDevelopment of sensor elements of capacitive type composed by porous ceramic film with integrated electrodes for air moisture monitoring
UniversidadeInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CidadeSão José dos Campos
Palavras-Chaveelemento sensor, eletrodos integrados, sensor cerâmico capacitivo, filme cerâmico, umidade do ar, sensor element, integrated electrodes, capacitive ceramic sensor, ceramic film, air humidity.
ResumoO processo da mudança climática, que vem se agravando nas últimas décadas tem exigido cada vez mais esforços no desenvolvimento de sensores para o monitoramento de umidade do solo e do ar, exigindo cada vez mais estudos e pesquisas de novos materiais para serem aplicados como elementos sensores mais confiáveis, versáteis e de menor custo/benefício. No Brasil, além das condições climáticas típicas de um país tropical existe também uma maior incidência de radiações ionizantes provenientes dos raios cósmicos devido a Anomalia Magnética do Atlântico Sul (AMAS). Os elementos sensores cerâmicos atendem a estes requisitos além de apresentar maior inércia química e melhor resistência mecânica do que os poliméricos. Neste trabalho, é proposta a pesquisa e o desenvolvimento de elementos sensores na forma de filmes de cerâmica porosas com eletrodos metálicos interdigitados, que serão utilizados no monitoramento de umidade relativa do ar. Para isso, pretende-se focar no processamento, na deposição dos filmes no substrato, na caracterização dos filmes, na deposição dos eletrodos metálicos e nas caracterizações elétricas. Os substratos de Al$_{2}$O$_{3}$ $lpha$ foram obtidos por compactação do pó por prensagem uniaxial e sinterizados na temperatura de 1600 $^{°}$C. Foram realizadas as identificações das fases cristalinas pela técnica de difratometria de raios X (DRX), as análises das características morfológicas e das microestruturas dos pós e das cerâmicas sinterizadas foram feitas pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a densidade foi obtida pela técnica de Arquimedes. Os filmes cerâmicos foram preparados com pós comerciais de ZrO$_{2}$ e de TiO$_{2}$ na proporção de 1:1 em massa, as suspensões em álcool etílico foram preparadas com 10, 12,5, e 15 % (em massa) de sólidos (mistura dos pós de ZrO$_{2}$ e de TiO$_{2}$) defloculados com PABA (ácido 4-amino benzóico) de acordo com parâmetros de processo obtidos experimentalmente. Estas suspensões foram utilizadas para a obtenção de filmes depositados no substrato via emph{dip coating}. Os filmes cerâmicos foram secos e sinterizados em 1200 $^{º}$C, por 2 horas. Nos filmes sinterizados foram realizadas as identificações das fases cristalinas por DRX, as análises das características morfológicas e das microestruturas dos filmes sinterizados por MEV, as análises químicas pela técnica de espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDX). Para a deposição dos eletrodos de ouro foram confeccionados máscaras mecânicas e os eletrodos interdigitados foram obtidos pela técnica de deposição física de fase vapor com evaporação por feixe de elétrons (EB-PVD). As caracterizações elétricas foram feitas em uma câmara climática, e os valores de capacitância medidos por uma ponte RLC, em função de quantidades crescentes e decrescentes de umidade relativa ambiente, nas temperaturas de 25, 35, 45 e 55$^{º}$ C. O resultado mais significante deste trabalho foi o aumento nos valores da capacitância medida para todos os elementos sensores na forma de filmes porosos com eletrodos incorporados, que foram relacionadas ao arranjo dos eletrodos como capacitores em paralelo. Os elementos sensores com 12,5, e 15 % de sólidos apresentaram maiores variações de capacitância com a umidade relativa, menores histereses e maior estabilidade com a temperatura. As análises dos resultados indicaram que os elementos sensores capacitivos de filme de cerâmica porosa de ZrO$_{2}$-TiO$_{2}$ desenvolvidos neste trabalho, são muito promissores quanto ao potencial de utilização no monitoramento da umidade do ar. ABSTRACT: The process of climate change, which has been aggravating in recent decades have required more and more efforts in the development of sensors for monitoring soil moisture and air, demanding ever more studies and research of new materials to be applied as sensing elements more reliable, versatile and less cost-benefit. In Brazil, besides the typical climatic conditions of a tropical country there is also a higher incidence of ionizing radiation from cosmic rays due to South Atlantic Magnetic Anomaly (AMAS). The ceramic sensing elements satisfy this requirement in addition to presenting greater chemical inertness and better mechanical strength than the polymeric. In this work, it is proposed the research and the development of sensing elements in the form of ceramic porous films with interdigitated metallic electrodes that will be used in monitoring of relative humidity of the air. For this, you want to focus on processing, in deposition of films on the substrate, in the characterization of the films, in the deposition of metal electrodes and in electrical characterizations. The Al$_{2}$O$_{3}$ substrates were obtained by compacting the powder and uniaxial pressing and sintered at temperature of 1600$^{°}$ C. For the identification of crystalline phases was used the technique of x-ray diffractometry (XRD), the analysis of morphological characteristics and microstructures of sintered ceramics and powders were made by scanning electron microscopy (SEM) and the density was obtained by the technique of Archimedes. Ceramic films were prepared with powdered TiO$_{2}$ and ZrO$_{2}$ commercials in proportion of 1:1 by mass, the suspensions in ethyl alcohol were prepared with 10, 12.5, and 15 % (by mass) of solids (mixture of powders of TiO$_{2}$ and ZrO$_{2}$) deflocculated with PABA (4-amino benzoic acid) in accordance with process parameters obtained experimentally. These suspensions were used to obtain films deposited on the substrate via dip coating. The ceramic films were dried and sintered at 1200 $^{°}$C for 2 hours. In the sintered films were performed identifications of crystalline phases by XRD, the analysis of morphology and microstructure of the sintered films by SEM, and the chemical analysis by spectroscopy energy dispersive X-ray (EDX). For the deposition of gold electrodes were made mechanical masks and interdigitated electrodes were obtained by the technique of physical deposition vapor phase with electron beam evaporation (EB-PVD). The electrical characterizations were made in a climate chamber, in function of increasing and decreasing amount function of enclosed humidity, and capacitance values measured by a RLC bridge, at temperatures of 25, 35, 45 and 55 $^{°}$C. The most significant result of this work was the increase in the values of capacitance measured for all sensing elements in the form of porous films with embedded electrodes, which were related to the arrangement of the electrodes as capacitors in parallel. The sensing elements with 12.5 and 15 of solids larger capacitance variations submitted with the relative humidity, the less hysteresis and more stable with temperature. The analysis of the results indicated that the elements capacitive sensors of porous ceramic film ZrO$_{2}$-TiO$_{2}$ developed in this work are very promising as to the potential for use in monitoring the air humidity.
Número de Páginas116
Idiomapt
Tipo da TeseTese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores)
Tipo SecundárioTDI
AreaETES
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Campos Vaziosacademicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format group isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress resumeid rightsholder secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype
Data de Acesso23 nov. 2020
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