Profesor Piotr Dudziński z Wydziału Mechanicznego po raz szósty został medalistą na targach wynalazczości w Brukseli. Tym razem, wspólnie z mgr. inż. Damianem Stefanowem, otrzymał złoto za urządzenie do dynamicznego testowania gruntów na 62. Międzynarodowych Targach Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technik BRUSSELS INNOVA 2013.
Jaka jest historia tego wynalazku?
Profesor Piotr Dudziński: Od dość dawna ten temat miałem w głowie, od czasów mojego stypendium naukowego Aleksandra von Humboldta na Uniwersytecie w Karlsruhe w Niemczech w latach 1985-1987, gdzie zajmowałem się badaniami gruntu przy jego dynamicznych obciążeniach. Teraz zaprosiłem do wspólnych prac doktoranta mgr. inż. Damiana Stefanowa.
Do poprawnego projektowania pojazdów terenowych czy maszyn do prac ziemnych niezbędna jest znajomość opisu zjawisk w postaci modeli matematycznych współdziałania elementów jezdnych czy też narzędzi roboczych tych pojazdów z gruntem. Współczesna nauka nie dysponuje dotychczas zadowalającymi modelami matematycznymi, gdyż właściwości gruntu są losowo zmienne – np. zależą od chwilowych warunków atmosferycznych. Dlatego też do opisu tych zjawisk wykorzystywane są odpowiednie wskaźniki testowe, pochodzące z badań eksperymentalnych gruntu. Wykonuje się je za pomocą różnych urządzeń badawczych. Niestety, te standardowe urządzenia nie uwzględniają, wynikającego z praktyki, wpływu poziomu dynamiki ścinania na wartości wskaźników testowych. Nie uwzględniają też efektu skali urządzenia w stosunku do rzeczywistych wymiarów elementu jezdnego pojazdu, co skutkuje istotnymi błędami.
Zbudowaliście więc nowy tester?
Tak, nie było dotychczas takiego urządzenia. Należy podkreślić, że przy dynamicznym obciążeniu grunt się umacnia. Może mieć on nawet kilkakrotnie większą wytrzymałość przy dynamicznym ścinaniu w stosunku do wyników badań uzyskanych za pomocą znanych standardowych przyrządów. Przy obciążeniu gruntu podczas przemieszczania się podwozia pojazdu występują dwie fazy: osiadania i ścinania. To wszystko w tym przyrządzie zostało zamodelowane. Ma on takie parametry, tak dobrane wymiary, że jego geometria nie wpływa na wynik. A zatem efekt skali został wyeliminowany. Odgrywa tu rolę przede wszystkim szybkie ścinanie. Zmodyfikowałem znane w mechanice gruntów kryterium Coulomba, poszerzając je o efekt umocnienia gruntu przy dynamicznym jego ścinaniu, które występuje w praktyce. To nowe urządzenie, które służy do testowania gruntu, sami wymyśliliśmy, zbudowaliśmy i przetestowaliśmy.
Gdzie znajdzie ono zastosowanie? Kiedy będzie można go używać?
Wszędzie tam, gdzie jakieś pojazdy poruszają się szybko po niepewnym, zmiennym gruncie, a więc w budownictwie, wojsku, leśnictwie, rolnictwie itp. Są to ogólnie maszyny do prac ziemnych i różnorodne pojazdy terenowe, niezależnie od typu układu podwoziowego: na kołach, gąsienicach i inne. W zależności od badań testowych gruntu, po którym mają się poruszać, możemy optymalizować ich układ jezdny, tj. podwozia, lub układ roboczy, np. łyżkę koparki. A zastosować go będzie można powszechnie, kiedy będzie miał wszystkie atesty, dopuszczenia jako przyrząd pomiarowy. Na razie przed miesiącem został zgłoszony do Urzędu Patentowego. Dopiero teraz możemy opisać go w publikacjach, pokazać na konferencjach i rozpocząć wokół niego dyskusję naukową. Zdążyliśmy już wykonać szereg badań laboratoryjnych oraz terenowych, które w pełni potwierdziły moje wcześniejsze analizy i hipotezy. Mgr inż. Damian Stefanow realizuje pracę doktorską na temat podwozi na gąsienicach gumowych, a wspominane badania dynamiczne stanowią istotny nowatorski element jego rozprawy kwalifikacyjnej.
To nie pierwszy Pana wynalazek nagrodzony w Brukseli. Jakie są losy pozostałych?
Tak, w sumie było pięć złotych i jeden srebrny. Trzy z nich zostały wdrożone: układ do poprawy stateczności pojazdu przemysłowego, mechatroniczny układ skrętu pojazdu przemysłowego i zeszłoroczny „linołaz”, czyli mechatroniczny pojazd linowy do inspekcji lin i niekonwencjonalnego transportu. Są to na razie prototypowe wdrożenia, nie seryjna produkcja. W przypadku „linołaza”, w różnych wariantach, jest szansa na szersze wdrożenie.
Ma Pan już pomysł na złoty medal w przyszłym roku?
Wiemy, że każdy sportowiec pilnie trenuje, aby zdobyć złoty medal, a życie pisze i tak swoje scenariusze. W mojej głowie ciągle jeszcze rodzą się nowe pomysły, więc, jak sadzę, nie powiedziałem jeszcze ostatniego słowa...
Rozmawiała Krystyna Malkiewicz
|