Caracterização em vácuo de uma balança de impulso com amortecedor magnético para testes de propulsores elétricos

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Diogo Leon Oliveira Soares
• Orientador(a): Rodrigo Intini Marques
• Banca de defesa: Fernando de Souza Costa, Gilberto Marrega Sandonato
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Combustão e Propulsão
• País: BR
• Resumo em Inglês: Impulsive thrust-stands are employed to assess the impulse of propulsion systems. This work reports the results of the vacuum dynamical characterization of an impulsive thrust-stand for measurements in the range of 14 μNs up to 79 μNs. The impulsive thrust-stand is based on a torsion balance and will be used for experiments of electric thrusters. A recalibration of the electrodes is performed and the electrodes are used as a thruster simulator by means of an electrical signal with a mean duration of 200 ms and a mean impulse of 31, 0 ± 1, 6 μNs. A signal generator is employed in order to send a pulsed form electrical signal to the electrodes. An electric amplifier circuit was designed in order to have an electric potential of approximately 250 V between the electrodes and showed good repeatability during the experiments. The spectrum analysis of oscillation of the mechanical pumps, cryogenic pump and the other devices was performed. A magnetic damper was built to damp quickly the thrust-stand oscillation. Charts of temperature, damping ratio and the maximum damping force are provided as a function of electrical current. The chart of damping force as a function of time is also obtained. The axial magnetic field is also provided as a function of the electrical current. A dynamical analysis was performed and the transfer function of the system computed. The dynamical response of the transfer function was compared with the dynamical response of the fitting curve and compared with the original signal.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m16c/2019/05.08.15.14

Balanças de impulso são utilizadas na avaliação de impulso de sistemas propulsivos. Esta dissertação apresenta resultados da caracterização dinâmica em vácuo de uma balança de impulso para medições entre 14 μNs e 79 μNs. A balança de impulso é baseada no conceito de balança de torção e tem por objetivo ser utilizada para testes de propulsores elétricos. Para a utilização em vácuo, foi feita a recalibração dos eletrodos, que são utilizados como um simulador de propulsor através da geração de um sinal elétrico com duração média de 200 ms e impulso médio de 31, 0±1, 6 μNs. Um gerador de sinais é utilizado para enviar um sinal elétrico em forma de pulso aos eletrodos. Para que a tensão entre os eletrodos fosse adequada, da ordem de 250 V , foi montado um circuito de amplificação, que mostrou uma boa repetibilidade durante os experimentos. O espectro de frequência de oscilação das bombas mecânicas, criogênica e os demais equipamentos foi analisado. Um amortecedor magnético foi desenvolvido com a finalidade de amortecer mais rapidamente a oscilação da balança. São fornecidas as curvas de temperatura, razão de amortecimento, força máxima de amortecimento em função da corrente elétrica e o perfil de amortecimento ao longo do tempo. O campo magnético axial em função da corrente elétrica utilizada no amortecedor magnético também foi obtido. Foi feita uma análise dinâmica que tornou possível determinar a função de transferência de todo sistema. A resposta dinâmica da função de transferência é comparada com a resposta dinâmica da curva interpolada dos dados originais e também com os dados originais.