A A A

Nasze badania

Budowa Centrum Badawczo Rozwojowego Technologii Absorpcji Energii Kinetycznej


Technologia EPAR


Energetyczne Przetworniki Akumulacyjno-Rozpraszające


Technologia EPAR jest nowatorską metodą zapobiegania skutkom dynamicznych zderzeń między obiektami fizycznymi lub uderzeniom w nieruchome przeszkody z dużą energią kinetyczną.

Nowatorstwo technologii EPAR polega na tym, że energia kinetyczna rozpędzonych mas jest pochłaniana tuż przed zderzeniem całych obiektów, a następnie po przekazaniu jej do mechanicznego wirnikowego akumulatora energii, może być ona dowolnie długo rozpraszana. Korzyści ze stosowania technologii EPAR są ogromne. Zderzające się obiekty unikają zniszczenia, gdy ich energia nie wykonuje niszczącej pracy, lecz zostaje szybko przekazana do mechanicznego akumulatora, który ją powoli rozprasza.

Podstawą technologii EPAR jest zamiana energii kinetycznej ruchu liniowego na energię kinetyczną ruchu obrotowego za pomocą stałego bądź zmiennego przełożenia multiplikacyjnego. Kluczowym aspektem jest tutaj bezpośredni związek pomiędzy prędkościami: liniową masy zatrzymywanej a kątową rotorów absorbujących energię kinetyczną. Dzięki przełożeniom multiplikacyjnym, masa rotorów jest niewielka i stanowi ułamek procenta masy obiektu, jednocześnie jednak umożliwia nadanie im dużych prędkości kątowych adekwatnych do potrzeb zatrzymywanego obiektu

Skuteczność technologii EPAR wacha się w zależności od układu pomiędzy 50 % a 90 %. Na stopień absorpcji energii kinetycznej wpływ maja czynniki takie jak: stopień przełożenia, tarcie wewnętrzne układów przekazania energii kinetycznej oraz bezwładności lub moment bezwładności elementów układu .

Kluczowe atuty technologii EPAR, wśród których jednym z najważniejszych jest sposób oraz forma absorpcji energii kinetycznej obiektów. Dzięki zastosowaniu wirników rotacyjnych, jako elementów absorbujących możliwe jest osiągnięcie bezkonkurencyjnej sprawności pochłaniania energii zderzeń. Dodatkowo nie dochodzi do wzrostu energii potencjalnej układów, ponieważ formą akumulacji  energii kinetycznej obiektu jest energia kinetyczna jego rotorów umożliwia realizację układów, w których pojemność energetyczna jest zmienna i adekwatna do energii zatrzymywanego obiektu. Daje to olbrzymie korzyści i przewagę nad standardowymi metodami rozpraszania energii kinetycznej ( np.: układy cierne, sprężyny, siłowniki, elastomery, deformacja konstrukcji). Z tego powodu układy EPAR nie mają limitowanego zakresu parametrów początkowych i w sposób samoczynny dostosowują się do uderzającego obiektu, a ich potencjał absorpcyjny zależy głownie od prędkości obiektów kolidujących.

Konkurencyjność technologii EPAR szczególnie w zakresie zwiększonych poziomów zabezpieczeń,absorpcji energii kinetycznej oraz konstrukcji urządzeń celowych jest w stosunku do obecnych rozwiązań olbrzymia. Koszty implementacji technologii oraz wytwarzanych w oparciu o nią produktów zachowają poziom zbliżony do obecnego, a w części przypadków oferują możliwość redukcji kosztów materiałowo produkcyjnych. Możliwe jest łączenie rozwiązań standardowych z technologią EPAR, co dodatkowo zwielokrotni potencjał ochrony zabezpieczeń obiektów fizycznycprzed skutkami zderzeń.


Rozpływ energii w układach dynamicznych

 

1.Wstęp


Koncepcja zabezpieczania dwóch obiektów fizycznych przed skutkami zderzeń, polegająca na przepływie ich energii do obiektu trzeciego, przedstawiona w pracach [1,2,3], wymaga szerokich badań z zakresu rozpływu energii w złożonych obiektach fizycznych przy udarowym przekazywaniu do nich energii. W przedstawianej pracy zawarte są wyniki badań rozpływu energii w tłokowym trójniku pneumatycznym. Energię przejmowały masy znajdujące się na zewnątrz trójnika. Określano wpływ wielkości energii przekazywanej do trójnika oraz wielkości mas przejmujących energię na rozpływ energii przekazywanej za pośrednictwem trójnika.

2. Obiekt badań. Metoda badań


Obiektem badań był trójnik pneumatyczny złożony z trzech cylindrów o jednakowej średnicy wynoszącej 50 mm, pokazany schematycznie na rys.1. W cylindrach trójnika znajdowały się tłoki z tłoczyskami wyprowadzonymi poza cylindry. Dwa cylindry znajdowały się na jednej osi, natomiast trzeci cylinder przyłączony był do nich pod kątem prostym. Energia przekazywana była do trójnika udarowo. Polegało to na uderzaniu w tłoczysko tłoka – 3 masy m1 o określonej energii kinetycznej E1. Energia E1 za pośrednictwem trójnika przekazywana była na tłoki 5 oraz 6 przejmujące energię. Przejętą energię tłoki przekazywały masom m2 oraz m3. Mierzono energię E2 oraz E3, czyli energię przekazywaną masom odpowiednio m2 oraz m3. Określano w ten sposób rozpływ dopływającej do trójnika energii E1, czyli jej podział pomiędzy masy m2 oraz m3.

3. Wyniki badań


Wyniki badań przedstawione zostały w postaci graficznej. Na kolejnych rysunkach przedstawiono rozpływ energii doprowadzanej do trójnika – E1 pomiędzy masy m2 oraz m3 czyli energie uzyskane przez te masy, oznaczone odpowiednio E2 oraz E3. Każdy rysunek przedstawia rozpływ energii E1 pomiędzy masy m2 oraz m3, czyli energie odpowiednio E2 oraz E3. Energia E1, podobnie jak masa m2, posiada w każdym przypadku pokazanym na rysunku wartość stałą, natomiast masa m3 zmienia się w przedziale od 3 do 8 kg. Wartości stałych parametrów, to znaczy E1 oraz m2, przy których uzyskano wyniki przedstawione na poszczególnych rysunkach, podane zostały w podpisach do tych rysunków.



4. Wnioski


Na podstawie przeprowadzonych badań można powiedzieć, że w zakresie zmian wielkości energii doprowadzanej do trójnika E1 oraz w zakresie zmian wielkości mas odbierających energię – m2 oraz m3, zależność pomiędzy wielkością mas a wielkością energii odbieranych przez te masy jest zbliżona do liniowej. Zawsze wzrost wielkości masy m3 powoduje obniżenie wartości energii E3 przejmowanej przez tę masę. Obniżaniu się wartości energii E3 przejmowanej przez masę m3 zawsze towarzyszy wzrost wartości energii E2 przejmowanej przez masę m2. Analogiczna sytuacja zachodzi przy wzroście masy m2 a przy ustalonej wartości masy m3. W takiej sytuacji, przy ustalonej wartości energii E1 dopływającej do trójnika, wzrostowi masy m2 również towarzyszy obniżanie się energii przejmowanej przez tę masę. Ogólnie można powiedzieć, że energia przejmowana przez masy za pośrednictwem trójnika pneumatycznego jest odwrotnie proporcjonalna do wielkości tych mas. Sprawność przekazywania energii przez tłokowy trójnik pneumatyczny, to znaczy stosunek sumy energii przejętych przez masy m2 oraz m3, czyli suma energii E2 oraz E3 do energii dopływającej do trójnika E1, we wszystkich przebadanych przypadkach mieści się w granicach 0,4 – 0,5.

 

 

PLAN BADAŃ

Plan Badań przedstawia strategie rozwoju przedsiębiorstwa oraz harmonogram planowanych projektów na przestrzeni kolejnych czterech lat od rozpoczęcia inwestycji. W trakcie tego okresu należy wyróżnić trzy główne fazy rozwoju prac badawczych oraz okres wstępny przygotowawczy i rozruchowy dla całej infrastruktury technologicznej przedsiębiorstwa. Kolejnymi etapami są:

  1. Etap pierwszy inwestycyjno-adaptacyjny , rozpoczynający się w chwili podjęcia przez podmiot starań o otrzymanie wsparcia w ramach pod działania 4.5.2.

  2. Etap drugi początkowych prac badawczych jest zarazem końcowym projektu inwestycyjnego. Organizacja działań jednostki oraz rozpoczęcie badań podstawowych, celowych oraz wdrożeniowych pierwszego produktu. Rozpoczęcie badań podstawowych nad pozostałymi dwoma projektami. Szybka realizacja projektu pozwoli na podjęcie kolejnego wyzwania ,którym jest wdrożenie produktu.

  3. Etap trzeci wzrostu badań zleconych i własnych oraz rozwoju drugiego projektu średniej skali. W trakcie realizacji drugiego etapu możliwa jest pierwsza komercjalizacja produktu stworzonego w trakcie etapu pierwszego. Końcem etapu jest efekt transferu technologicznego do kolejnego projektu , co przyspiesza fazę wdrożeniową produktu pośredniego.

  4. Etap kumulacji projektów wdrożeniowych oraz pełnej komercjalizacji produktu pierwszego, wstępnej produktu drugiego a na końcu etapu trzeciego dzięki transferowi know-how z projektu drugiego oraz wytycznych z projektu pierwszego, następuje przyspieszenie prac nad trzecim produktem. Koniec czwartego etapu jest zarazem początkiem komercjalizacji produktu trzeciego i pełnego wdrożenia całego asortymentu nowych produktów.