Diseño de una torre de caída libre para la generación de un entorno de microgravedad - Carvajal Méndez, David Alonso 1994-; Pérez Vargas, Cristian 1993-; Ramírez Díaz, Brandon Josué 1994-; De Lemos Medina, Leonora 1977- ([San José, Costa Rica], 2022)
En el presente documento se describe el diseño general que debe tener una torre de caída libre para la generación de un entorno de microgravedad. Para esto, se hizo un análisis de los materiales, experimentos, algunos costos, formas alternativas para generar entornos de microgravedad y de los sistemas que componen algunas torres de caída libre alrededor del mundo. Los sistemas analizados fueron el escudo de arrastre, el sistema de liberación, sistema de frenado, túnel de caída, entre otros. Se recopilaron sus características y parámetros propios para cada una de estas torres. Con esto, se obtuvo una serie de parámetros con los cuales se pudo comparar los resultados obtenidos. Además, se presenta la teoría y ecuaciones requeridas para comprender los fenómenos físicos que explican el funcionamiento de la torre y los distintos sistemas, como la mecánica de fluidos, dinámica, mecánica del sólido, electromagnetismo. También, mediante el uso de software especializado y las teorías de elementos y volúmenes finitos, se realizan varias simulaciones para predecir el comportamiento aerodinámico y resistencia mecánica del escudo de arrastre y la cápsula de experimento. Para concluir, se seleccionaron los sistemas y el lugar que mejor se adaptaron de acuerdo con la comparación entre los parámetros obtenidos mediante investigación y los resultados de las simulaciones. Algunos de estos parámetros fueron la facilidad de manufactura, coeficiente de arrastre, masa, altura y volumen útil del escudo de arrastre; coste económico, capacidad de fuerza y altura de elevación del sistema de elevación; coste económico, vibraciones y velocidad del sistema de liberación; distancia y tiempo de caída libre de la torre, distancia de frenado y desaceleración máxima del sistema de frenado, entre otros.
This document describes the general design that a drop tower must have for the generation of a microgravity environment. For this, an analysis of the materials, experiments, economical costs, alternative ways to generate microgravity environments and the systems that make up some free fall towers around the world was made. The systems analyzed were the drag shield, the release system, the braking system, the fall tunnel, among others. Their own characteristics and parameters were compiled for each of these towers. With this, a series of parameters were obtained for a comparison with the results. In addition, the theory and equations required to understand the physical phenomena that explain the operation of the tower and the different systems, such as fluid mechanics, dynamics, solid mechanics, electromagnetism, are presented. Also, using specialized software and finite element and volume theories, several simulations are carried out to predict the aerodynamic behavior and mechanical resistance of the drag shield and the experiment capsule. To conclude, the systems and the place that were best adapted were selected according to the comparison between the parameters obtained through research and the results of the simulations. Some of these parameters were ease of manufacture, drag coefficient, mass, height and useful volume of the drag shield; economic cost, force capacity and lifting height of the lifting system; economic cost, vibrations and speed of the release system; distance and time of free fall of the tower, braking distance and maximum deceleration of the braking system, among others.
Proyecto de graduación (licenciatura en ingeniería mecánica)--Universidad de Costa Rica. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Mecánica, 2022
Keywords: TORRES DE CAÍDA LIBRE -- DISEÑO; AMBIENTES DE GRAVEDAD REDUCIDAD; AMBIENTES DE GRAVEDAD REDUCIDAD -- SIMULACION POR COMPUTADORA; INGENIERÍA MECÁNICA; TORRES DE CAÍDA LIBRE