Mechatroniczny pojazd gąsienicowy nowej generacji o adaptacyjnej mobilności do serwisowania cięgien linowych i transportu – opracowany i przetestowany w Zakładzie Inżynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemysłowych Wydziału Mechanicznego PWr przez prof. Piotra Dudzińskiego i mgr. inż. Adama Koniecznego – nagrodzono złotym medalem na 61. Międzynarodowych Targach Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technik BRUSSELS INNOVA 2012 w Brukseli.
Należy podkreślić, że to już piąty tego rodzaju medal dla naukowców z Zakładu Inżynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemysłowych, którzy bazując na wieloletniej tradycji, realizują strategię naukowo-badawczą nastawioną na kompleksowe podejście do innowacyjnych rozwiązań dla przemysłu. Nad tym ostatnim, przełomowym, o unikalnych parametrach eksploatacyjnych rozwiązaniem – nazwanym potocznie linołazem – naukowcy z Politechniki pracowali dzięki funduszom z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, w ramach umowy NR10-0011‑10/2010.
Na świecie myśleli, na PWr wymyślili
W praktyce dużo jest wysokich obiektów, takich jak na przykład różnego rodzaju kominy stalowe bądź też maszty antenowe, zabezpieczonych przed utratą stateczności linami stalowymi, które z jednej strony zamocowane są do tych obiektów, a z drugiej strony do podłoża.
Najczęściej są to liny o średnicach od 16 mm do 48 mm, pokryte smarami konserwującymi, mocno pochylone, z reguły w granicach od 30 do 65 stopni, do poziomu.
Liny odciągowe są eksploatowane w często zmieniających się warunkach atmosferycznych, przez co narażone są na korozję oraz uszkodzenia mechaniczne. W związku z tym wymagana jest okresowa kontrola ich stanu. W niektórych krajach kontrole takie wykonuje się za pomocą specjalistycznych urządzeń, które są zakładane
na liny i przemieszczane wzdłuż ich długości. Warunki bezpieczeństwa przeprowadzania takich kontroli, duże nachylenie i znaczna długość badanych lin sprawiają, że pożądane są zdalnie sterowane lub autonomiczne mobilne urządzenia o dużej trakcyjności i adaptacyjnej mobilności, mające zdolność poruszania się po mocno nachylonej linie (bez obawy jej uszkodzenia), pokrytej smarem oraz mające zdolność samoczynnego pokonywania przeszkód, jak na przykład złącza linowe, izolatory itp. Urządzenia takie, wyposażone w kamerę oraz inne urządzenia diagnostyczne, np. głowice magnetyczne, umożliwiają online identyfikację stanu technicznego lin.
Gąsienica do zadań specjalnych
Mechatroniczny pojazd gąsienicowy o adaptacyjnej mobilności do lokomocji po cięgnach, w szczególności linowych, bez obawy ich uszkodzenia, ma minimum jeden człon jezdny pojazdu, z których każdy ma co najmniej dwie innowacyjne, segmentowe gąsienice połączone przegubami.
Segmenty tych gąsienic wyposażone są w gumowe, o specjalnych własnościach mechanicznych elementy, o optymalnym kształcie i geometrii, które zapewniają wyjątkowo dużą siłę trakcyjną, nawet na cięgnie linowym pokrytym smarem konserwującym. Ponadto smar ten jest skutecznie wyciskany z pola współpracy gąsienicy z cięgnem poprzez szczeliny pomiędzy segmentami.
Należy dodać, że uzyskanie takich własności i takiego ukształtowania gumowych elementów segmentowej gąsienicy było możliwe nie tylko dzięki pomysłowości i synergii wiedzy twórców, ale również dzięki wielowariantowym badaniom podstawowym na specjalnie zaprojektowanym stanowisku badawczym. Te nowatorskie wyniki poznawcze będą stanowiły fundament przygotowywanej obecnie pracy doktorskiej mgr. inż. Adama Koniecznego.
Ponadto bardzo istotny wzrost siły trakcyjnej uzyskano dzięki zastosowaniu oryginalnego rozwiązania zapewniającego docisk gumowych elementów segmentów gąsienicy do cięgna linowego w przybliżeniu na całym jego obwodzie.
Do dodatkowych nowatorskich rozwiązań należą:
- regulowana adaptacyjnie siła docisku segmentów gąsienicy do cięgna linowego w taki sposób, aby w danych warunkach eksploatacyjnych siła trakcyjna osiągała maksymalną wartość;
- automatyczny adaptacyjny wybór trybu napędu: na przednie, tylne lub wszystkie koła napędowe gąsienic – co powoduje uzyskanie optymalnych własności trakcyjnych pojazdu w danych warunkach eksploatacyjnych.
Układy napędowe pojazdu wyposażone są w bezszczotkowe silniki elektryczne prądu stałego zasilane z baterii. Ze względów praktycznych pojazd jest zdalnie sterowany lub może być w pełni autonomiczny.
Dzięki zaprezentowanym nowatorskim rozwiązaniom uzyskano tak wysokie sprzężenie gąsienic z liną, w szczególności pokrytą smarem konserwującym, że pojazd ze standardowym obciążeniem może wjechać na dowolnie nachylone liny stalowe, czego obecnie nie oferują znani producenci pojazdów linowych.
Jak wspomniano, mechatroniczny pojazd gąsienicowy do lokomocji po prętach i cięgnach, zwłaszcza linowych może mieć strukturę modułową. W takim przypadku co najmniej dwa człony jezdne pojazdu połączone są specjalnym zespołem realizującym wychył tych członów podczas przekraczania napotkanej przeszkody na linie. Taka konfiguracja pojazdu umożliwia automatyczne pokonywanie przeszkód na cięgnie, np. elementów zawiesi lub wsporników mocowanych do cięgna linowego lub też izolatorów występujących na linach odciągowych masztów telekomunikacyjnych.
Zaprezentowany wariant pojazdu linowego jest wersją służącą przede wszystkim diagnostyce lin stalowych.
Wdrożeń nie powinno zabraknąć
Autorzy rozwiązania opracowali już kolejną generację pojazdu, w wersji nastawionej głównie na niekonwencjonalny transport linowy, niezbędny do zastosowań w trudno dostępnych miejscach, np. góry, fiordy, zbiorniki wodne itp. Jego całkowita masa w wersji transportowej to około 30 kg. Jako linę nośną, planuje się zastosowanie liny alpinistycznej, wyposażonej w łatwo montowalne, specjalne pokrycie z tworzywa sztucznego, co w efekcie zapewnia małą masę i łatwą instalację tej liny. Udźwig takiego pojazdu uwarunkowany jest praktycznie tylko parametrami układu napędowego.
Pojazd ten może być również stosowany w wersji stacjonarnej, tzn. zamocowany do podłoża, może stanowić napęd cięgnowych urządzeń transportowych, np. pracować jako wciągarka/przyciągarka w dowolnych warunkach.
Linołaz – medalista z Brukseli – stanowi bardzo interesującą ofertę dla służb ratowniczych oraz jednostek specjalnych np. wojska, które działając często w otoczeniu o wysokim stopniu ryzyka, są żywo zainteresowane różnego rodzaju platformami bezzałogowymi do zadań transportowych lub innych niekonwencjonalnych zastosowań.
oprac. mw
|