Comportamento de líquidos no espaço-sloshing e amortecedores de nutação viscosos

A dinâmica de atitude de um veículo espacial em órbita da Terra refere-se ao movimento deste veículo em torno do seu centro de massa. O conhecimento do movimento de atitude é fundamental para o cumprimento dos objetivos da missão espacial. O uso adequado de sensores e atuadores, computadores de bord...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Delfim Pinto Carneiro Júnior
Other Authors: Ijar Milagre da Fonseca
Language:Portuguese
Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2009
Online Access:http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m18@80/2009/05.22.12.56
Description
Summary:A dinâmica de atitude de um veículo espacial em órbita da Terra refere-se ao movimento deste veículo em torno do seu centro de massa. O conhecimento do movimento de atitude é fundamental para o cumprimento dos objetivos da missão espacial. O uso adequado de sensores e atuadores, computadores de bordo, GPS, radares e estações terrestres são tecnologias que permitem o controle e estabilização da atitude para manter a atitude do veículo espacial de acordo com suas especificações nominais. Lições aprendidas durante o início da era espacial têm mostrado que a análise dinâmica representa um importante suporte e orientação para o planejamento e o desenvolvimento do subsistema de controle de atitude dos satélites (ACS). Uma dessas lições refere-se ao movimento de peças internas e a associada dissipação de energia interna. As estruturas móveis podem ser dispositivos atuadores como rodas de reação, líquidos dentro recipientes, dispositivos passivos para a estabilização de atitude, robôs manipuladores e entre outros. Este trabalho trata do comportamento de líquidos contidos em contêineres e amortecedores líquidos geralmente usados para a estabilização de satélites estabilizados por rotação. O sloshing associado com o movimento de líquidos dentro de contêineres, em veículos espaciais, afeta a atitude deste veículo e deve ser analisado, a priori, para impedir que efeitos indesejáveis afetem o desempenho do controle em manter a atitude do satélite em torno das especificações nominais. Neste sentido, este trabalho procura dar uma contribuição para a melhor compreensão do fenômeno de sloshing em ambiente de microgravidade e, dessa forma, proporcionar um melhor entendimento do impacto do sloshing no movimento de atitude de satélites artificiais. === The attitude dynamics refers to the space vehicle motion around its center of mass while orbiting the Earth. The knowledge of the attitude motion is fundamental for the accomplishment of the space mission objectives. The use of appropriate sensors and actuators, onboard computers, GPS and radars and ground stations are among technologies allowing the attitude control and stabilization to keep the spacecraft attitude according to the nominal specifications. Lessons learned during the early days of the space era have shown that the dynamic analysis represents a strong support and guide when planning and developing attitude and control subsystem for satellites (ACS). One of the lessons learned belongs to the context of internal moving parts and the associated internal energy dissipation. The moving components may be actuator devices such as reaction wheels, liquid inside containers, passive devices for attitude stabilizations, robot manipulators and so on. This work deals with the fluid behavior inside tanks and fluid dampers generally used for the sake of stabilization for spin stabilized satellites. The sloshing associated with the fluid dynamics inside spacecraft containers affects the space vehicle attitude and must be analyzed a priori to prevent undesirable effects that affect control performance in keeping the satellite attitude around the nominal specifications. In addition it discusses the passive fluid dampers commonly used in spin-stabilized satellites. Finally, this work intends to contribute to better understanding of the phenomenon of sloshing in microgravity environment, and thus provide a better understanding the sloshing impact in the attitude motion of spacecraft.