MISIÓN SÉNECA XI

Fecha de Inicio de Actividades: 9 de septiembre de 2014

Fecha de Fin de Actividades: Por determinar

Fecha de Lanzamiento: Julio 22 de 2016

Hora de Lanzamiento: 13:00 horas (Colombia)

Lugar de Lanzamiento: Finca La Flor, Liberia, Estado de Guanacaste, Costa Rica

Integrantes de la Misión:

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

  • GRUPO DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA Departamento de Ingeniería Mecánica.

Diseño aerodinámico, estructural y propulsión del vehículo AINKAA III. Simulación de vuelo de la misión.

Director de Misión: Dr.Eng.Mec. Fabio Arturo Rojas Mora, Profesor Asociado

  • GRUPO DIEE-CMUA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica.

Sistemas electrónicos y procesamiento de la información.

  • Director de Misión: Ph.D. Ing.Elec. Johann Faccelo Osma Cruz, Profesor Asistente
  • Líder de Equipo: Alix Gutiérrez (EST)

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA – BOGOTÁ

  • Grupo de investigaciones Aeroespaciales, Semillero GIAS.

Programa de ingeniería aeronáutica. Lanzamiento y ejecución de la Misión Séneca XI.

  • Director de misión: M.Sc. Ing. Mec. José Alejandro Urrego, Profesor Asistente
  • Líder de grupo: Diana Melissa Ramírez Zamudio (EST)
  • Ingeniera investigadora: Paula Valentina Barrera Herrera (EST)

INTRODUCCIÓN (Tomado de [1])

“La Universidad de Los Andes ha realizado varias misiones aeroespaciales, logrando importantes objetivos en el desarrollo tecnológico de vehículos y todos sus componentes. Como referente principal de este proyecto, está la Misión Séneca III, 2012 en la cual se logró lanzar un cohete a una altura aproximada de 5 kilómetros. Este proyecto se realizó en el año 2012 y como principal objetivo tenía lanzar el AINKAA III a una altura de 6 kilómetros, así como registrar todos los datos importantes de referencia del vuelo del mismo. Este vehículo contaba con dos partes principales en su fuselaje, la parte inferior y superior. La parte inferior contenía dos motores encargados de propulsar el vehículo y combustible sólido a base de nitrato de potasio y sorbitol, en la parte superior estaban las partes electrónicas, tales como acelerómetros y medidores de altitud y el paracaídas. La punta fue diseñada de manera afilada, ya que el vehículo iba a volar a una velocidad MACH mayor que 1. Del mismo modo el AINKAA III contaba con aletas de aluminio ubicadas en las dos partes del fuselaje para controlar la trayectoria. Sin embargo, este proyecto no cumplió explícitamente con todos los objetivos ya que se presentaron incidentes climáticos que variaron aspectos como la trayectoria y la altura alcanzada. “

“El proyecto se basa en la reproducción y puesta a punto de las partes del vehículo AINKAA III (figura 1) (Misión Séneca III, 2012) y su plataforma de lanzamiento, con el fin de realizar el Proyecto Uniandino Aeroespacial MISIÓN SÉNECA XI en asocio con la Universidad de Costa Rica.

Figura 1. Vehículo AINKAA III. [3]

El propósito puntual de este proyecto es rediseñar y reproducir el vehículo AINKAA III [3] previamente diseñado y elaborado para la MISIÓN SÉNECA III con el fin de obtener un nuevo vehículo basado en el anterior pero con diferentes mejoras que proporcionarán resultados óptimos, para el posterior análisis del vuelo del vehículo. …” “…Para la reproducción del vehículo se contarán con todos los planos e instrucciones de ensamble de su antecesor, pero como se dijo anteriormente el gran desafío está en rediseñar el AINKA III [3] con el hecho de obtener diferentes mejoras que se sintetizan en: • Instalar en el cohete una cámara para poder obtener vídeo del vuelo. • El nuevo vehículo deberá contar con un mecanismo para que al momento de la recuperación del cohete, éste contenga la información principal del vuelo. Esto será una especie de caja negra en la que se podrá recuperar información valiosa para el estudio posterior del vuelo como el video realizado por la cámara, así como coordenadas proporcionadas por algún tipo de GPS y demás dispositivos electrónicos proporcionados por el profesor Johann Osma del grupo de Microelectrónica para la recolección, procesamiento y transferencia de datos. • Rediseñar la imagen del vehículo para que la parte estética obedezca a una idea o concepto específico. Por ejemplo algo relacionado con el medio ambiente ya que hoy en día es un tema muy importante. Para construir el fuselaje se propone una estructura que obedezca a una solución de compromiso entre una geometría suave con poca resistencia aerodinámica y ciertas necesidades o restricciones de volumen o capacidad para poder cumplir con los objetivos del proyecto tales como la altura que debe alcanzar el vehículo; para este fin se seguirá el diseño del AINKAA III con los respectivos cambios de geometría para lograr las mejoras propuestas, al igual que su antecesor el fuselaje del vehículo será de PVC y las aletas de Aluminio. El fuselaje es una parte vital en el desarrollo del artefacto, ya que para que un vehículo tipo cohete sea estable el centro de gravedad debe estar situado encima del centro de presiones. Paradójicamente se piensa que el cohete debe tener más peso en la parte baja (zona de las aletas y alojamiento del motor) y realmente es lo contrario. La Nasa explica que para añadir estabilidad a un cohete durante su ascenso, se debe añadir peso al cono superior. Esto se hace para elevar el centro de gravedad [4]; Por esto se tratará de situar la caja negra en la parte del cono o nariz del vehículo.”

Objetivos Generales (Tomado de [2])

Realizar la misión Séneca XI, utilizando el vehículo de desplazamiento vertical AINKAA III, con un techo estimado de 4 kilómetros. Esta misión está orientada a realizar un ejercicio de divulgación tecnológica del PUA en un escenario internacional, así como un ejercicio de inmersión tecnológica con niños, utilizando como herramienta la transmisión de datos e imágenes en tiempo real.

Objetivos específicos [2]

  1. Afinar la construcción del vehículo de desplazamiento vertical AINKAA III, con motores de combustible sólido tipo Candy, ya caracterizados teóricamente durante el 2015-1 [2], con un apogeo estimado de 2 kilómetros y con capacidad de 1 kilogramo de carga útil.
  2. Implementar un sistema de medición, recolección y transmisión de datos de presión, temperatura y aceleración en un eje, así como de imágenes en tiempo real, con ayuda de los equipos PUA de Ingeniería Electrónica SATURN-DIEE.
  3. Ejecutar pruebas sobre los sistemas de recolección y transmisión de datos, de control y propulsión del vehículo, con el fin de verificar el adecuado funcionamiento de cada uno de los mismos al momento del ensayo balístico.
  4. Realizar un ensayo balístico del vehículo construido, con los sistemas de telemetría instalados.
  5. Diseñar e implementar una metodología de divulgación científica, que tenga como fin afianzar conocimientos de una población, consistente en estudiantes de la Universidad de Costa Rica, en el desarrollo aeroespacial del país. Para ello se introducirán la historia y desarrollo del proyecto PUA, así como los conceptos asociados a la ejecución del lanzamiento del vehículo, desarrollando actividades en torno al ensayo balístico y los sistemas implementados durante esta misión.
  6. Generar una actividad de Inmersión para niños de 10 a 13 años en la cual un grupo de estudiantes con interés en la ciencia , ingeniería y cohetes hará varias actividades relacionadas con el tema aproximándose dentro de su alcance a una experiencia de ingeniería real.

Desarrollo del Proyecto [2]

“Los mejores resultados de simulación se obtuvieron asignando un delay (retraso) entre el apagado del motor inferior y encendido del motor superior de 2 a 3 segundos, más tiempo reduce la altura y afecta el trayecto, menos no es práctico. Luego se corrió la simulación para diferentes masas de carga útil adicional, a la electrónica de adquisición. Los resultados de aceleración, y velocidad para una carga adicional de 100 gramos son:

Grafico 1 .Resultados simulación ROCK SIM

En la siguiente tabla (Tabla 1) se resumen los resultados relevantes de la simulación anterior (Grafico 1) y otras similares pero con diferentes masas de carga útil adicional.

Tabla 1. Principales Resultados Simulación

Como se observa en la Grafico 1 y la Tabla 1 el cohete nunca alcanza la velocidad del sonido, lo cual es compatible con el diseño subsónico del vehículo, también la aceleración máxima del cohete es 220 m/s^2 que equivale a 22.5 gravedades, valor relevante para la estimación de cargas máximas en el cohete…”

Como parte de las mejoras se dejó un espacio adicional para carga útil que es el espacio hueco en la punta y uno opcional como se ve en la siguiente imagen (Figura 2).

Figura 2. Espacio para carga útil adicional (A) y Opcional (B)

Las dimensiones de los espacios son las siguientes:

Tabla 2. Espacios disponibles para carga adicional

El espacio opcional A se llama así porque más que un espacio para carga es un 10% que se deja en caso de que el paracaídas y/o las baterías de la electrónica ocupen más espacio. En cuanto la estimación de masa de la carga útil adicional se procedió a simular el vuelo del cohete con una carga adicional de 0 a 200 gramos como se observa en la Tabla 2.” En la Figura 3 se observa el concepto del diseño exterior del AINKAA  y su correspondiente infografía creado por la diseñadora Industrial Sofía La Rota.

Registro Audiovisual:

Resultados y Conclusiones:

Referencias:

  1. Hernández, A.F. Uribe, D.E. Mondragón, C.A. Cendales, C.A. (2014). Proyecto PUA: Misión Séneca XI. Proyecto Intermedio. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad de los Andes, Bogotá D.C., Colombia.
  2. Mancera, J.F. (2015). Proyecto Uniandino Aeroespacial, PUA: Diseño y especificación finales Misión Seneca XI. Proyecto de grado, Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad de los Andes, Bogotá D.C. Colombia.
  3. Misión Séneca III. (2012). Proyecto Uniandino Aeroespacial (PUA). Universidad de Los Andes. Recuperado el 2 de Septiembre de 2014, de https://pua.uniandes.edu.co/doku.php?id=misiones:mision3#referencias
  4. NASA. (2014). Rock Stability Condition. Recuperado el 28 de Agosto de 2014, de http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/rktstabc.html

Patrocinadores:

Esta es una lista de las organizaciones y empresas que han ayudado y hecho posible la realización de esta misión:

UNIVERSIDADES

PATROCINADORES COMERCIALES Y CORPORATIVOS

GRUPOS DE INVESTIGACIÓN

misiones/mision12.txt · Última modificación: 2016/07/19 15:39 por je.guio55
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