CARRO COM PROPULSÃO A JATO

INTRODUÇÃO

 O presente relatório visa apresentar o memorial descritivo referente ao protótipo do carro com propulsão a jato de ar, confeccionado pelos alunos do curso de Engenharia Básico da Universidade Paulista – UNIP para obtenção de nota das Atividades Práticas Supervisionadas – APS, e descreve todas as etapas do processo, bem como o planejamento, baseados nas normas de construção do manual, a montagem e por fim, o teste de locomoção.

O projeto foi feito com base em pesquisas e cálculos para a montagem de um protótipo capaz de se locomover em uma distancia superior a mínima exigida pela Universidade Paulista – UNIP (5m).

É importante ressaltar a necessidade de um longo período para pesquisas e cálculos antes da confecção do carro com propulsão a jato de ar, considerando a complexidade do tema e as dificuldades encontradas no momento da montagem.

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OBJETIVOS DO TRABALHO

O objetivo deste trabalho é projetar e construir um carro com propulsão a jato de ar, que permita o transporte de massa padrão de 2,0 kg, por uma pista de dimensões pré-estabelecidas (2 m de largura, 15 m de comprimento) e em linha reta, além de contemplar os itens a seguir:

1. Chassi (material de livre escolha);

1. Mínimo de 3 rodas;

1. 1 válvula de controle do fluxo de ar de saída;

1. 1 ou mais reservatórios de ar comprimido (exemplo: garrafa PET);

1. 1 coletor de ar comprimido, que receberá o fluxo de ar de todos os reservatórios e centralizará em um único jato propulsor;

1. Para alimentação dos reservatórios de ar, será necessário utilizar uma válvulo de bloqueio com engate rápido (pneumático) de 6 mm;

1. Suporte para acomodar uma carga de 2 kg (2 anilhas de 1 kg cada, com diâmetro de 130 mm);

1. Conexões pneumáticas industriais para realizar a distribuição do ar comprimido obrigatoriamente pelas tampas dos reservatórios; e

1. Qualquer comunicação entre os vasos de pressão (reservatórios) utilizar obrigatoriamente mangueiras apropriadas para ar comprimido.

O projeto visa induzir os alunos a desenvolver, projetar e idealizar a construção do protótipo de um carro com propulsão a jato de ar, a partir da aquisição e ampliação de conhecimentos, competências e habilidades referentes às disciplinas estudadas no curso, além de pesquisa realizada fora do campus da universidade e dos materiais de apoio.

Conhecer através do método de pesquisa, técnicas e ferramentas que irão ajudar a gerenciar melhor os projetos e as disciplinas do curso de engenharia.

Além de tudo isso, consideramos também a importância de fatores estéticos para uma boa apresentação do projeto final.          

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PROPULSÃO A JATO

Propulsão a jato é o nome dado à força expelida por um motor através de um jato intenso de algum fluido^[1] gerando impulso. Essa reação foi um dos avanços possibilitados pela aplicação da Terceira Lei de Newton.

A Terceira Lei de Newton ou Princípio de Ação e Reação diz que toda força é resultado da interação física de dois corpos distintos, ou mesmo partes distintas de um mesmo corpo. Ou seja, quando um corpo A aplica uma força sobre um corpo B, recebe deste uma força de mesma intensidade e mesma direção, porém de sentido contrário.

O primeiro motor a jato surgiu em Alexandria. Tratava-se de um invento rudimentar chamado eolípila (Figura 01), que consistia em um esfera oca, cheia de água, com 2 tubos curvados, que quando aquecida girava em torno do próprio eixo, aproveitando a propulsão causada pelo vapor. Esse projeto foi criado pelo engenheiro Heron de Alexandria no primeiro século d.C. Porém, nessa época, as vantagens não foram reconhecidas e a invenção foi considerada apenas uma curiosidade.

FIGURA 01 - EOLÍPILA

[pic 1]

A propulsão a jato foi reconhecida de fato, no século XI, quando os chineses inventaram os foguetes, para atingirem altas velocidades em curtos espaços de tempo. Esses foram criados apenas para simples fins, como fogos de artifício, e posteriormente para propelir armamentos de grande efeito moral.

No século XX, persistia o problema dos motores de foguetes serem ineficientes na aviação. Foi criado então, em 1930, o motor a combustão interna em diversas formas (rotativos, radiais, ares-refrigerados e refrigerados a água em linha), e eram os mais eficientes no desenvolvimento de aviões naquela época, por conta de suas baixas necessidades de performance.

Se a desempenho do motor e do avião aumentassem, haveria a necessidade de melhorar radicalmente o desenho do motor a pistão ou um tipo completamente novo de motor deveria ser desenvolvido. Foi a partir daí, que criaram a turbina a gás, comumente chamada por "motor a jato", a qual poderia ser quase tão revolucionária para a aviação quanto o primeiro voo de Santos Dumont.

Primeiro motor a jato viável do mundo

O primeiro motor a jato que estava se tornando viável foi montado no modelo Gloster E28/39 em 1941 pela companhia de Whittle - a Power Jets Ltd. Quando essa começou a receber financiamento do Ministério do Ar. A versão operacional do motor, chamada de W.1, gerava 454 Kgf de empuxo (4,45 kN), e voou pela primeira vez em 15 de maio de 1941 na base aérea da RAF de Cranwell.

Porém, nesse avião o compressor trabalhava empurrando o fluxo de ar para fora do eixo central do motor, onde o ar era comprimido pela instalação de dutos divergentes, convertendo sua velocidade em pressão. Por conta das limitações técnicas iniciais sobre o controle da velocidade do eixo do motor, o compressor necessitava ser muito grande para produzir o nível de potência necessário. Outra desvantagem foi o fato do fluxo de ar ter que ser recurvado em direção à traseira do motor para a câmara de combustão e bocal do motor.