Zderzak Łągiewki - nowa era bezpieczeństwa

TECHNOLOGIA

Technologia dynamicznej absorpcji energii kinetycznej


Podstawą koncepcji, metody i technologii absorpcji energii kinetycznej jest dynamiczna transformacja energii kinetycznej mas biorących udział w procesie. Oznacza to, iż w miejsce obecnej deformacji (zniszczenia) lub plastycznego odkształcenia (guma - sprężyny), możliwe jest przejmowanie energii kinetycznej z obiektu i wiązanie jej w postaci energii kinetycznej dynamicznych absorberów w jego wnętrzu, a następnie ponowne uddanie jej do obiektu, rozproszenie, lub zamiana w użyteczną pracę np. wytwarzanie energii elektrycznej do ładowania akumulatorów lub innych źródeł energii.

Wynikiem przedsięwzięcia są systemy i urządzenia oparte na innowacyjnej metodzie dynamicznej kontroli oddziaływań układów będących względem siebie w ruchu.

Ich zastosowanie w wielu obszarach techniki umożliwi znaczną redukcję negatywnych efektów pracy układów narażonych na wstrząsy, drgania, zderzenia lub nagłe hamowanie.

Urządzenia oparte na dynamicznej metodzie kontroli ruchu mogą pracować w sposób ciągły w powtarzających się cyklach lub jednorazowo w roli układu awaryjnego, zabezpieczającego.

Ilość zastosowań metody oraz zakres implementacji technologii są wyjątkowo szerokie i nie ograniczają się jedynie do obiektów ruchomych, ale również dotyczą obiektów stacjonarnych oraz układów w ruchy obrotowym.

Metoda opiera się na samo adaptującym się do warunków procesu układzie inercyjnych absorberów kinetycznych, które odgrywają kluczową rolę w układzie oraz procesie redukcji oddziaływań poprzez absorpcję energii kinetycznej. Zastosowane rotory, które przejmują energię kinetyczną obiektu są jednocześnie bezwładnościowym symulatorem masy wiążącym zachowanie całego obiektu z parametrami pracy jego wewnętrznych elementów wirujących.

Metoda ta pozwala uzyskać unikalne parametry pracy układów dynamicznych, w których charakterystyka przebiegu procesu wynika głównie z warunków samego procesu. Cecha auto adaptacji układu zależy od trzech parametrów: energii kinetycznej, momentów bezwładności oraz prędkości. Oznacza to, iż układy hamulcowe, zderzeniowe oraz amortyzujące zawsze zapewniają maksymalny poziom zabezpieczenia i idealne dopasowanie parametrów pracy.

 

Obecnie w technice znanych jest zaledwie kilka grup rozwiązań realizujących procesy kontrolo oddziaływań obiektów fizycznych. Pomimo, iż istotnie różnią się między sobą formą realizacji samego procesu oraz konstrukcją, to charakteryzują się podobnymi wadami. Przede wszystkim łączy ich jeden wspólny problem, którym jest niedostateczny poziom pochłanianej energii kinetycznej.

Ogólnie układy obecne standardowe można podzielić na następujące grupy:
1. Sprężyny mechaniczne,
2. Poduszki powietrzne,
3. Siłowniki hydrauliczne,
4. Elastomery i materiały sprężyste,
5. Strefy deformacyjne,
6. Układy cierne,

Głównym problemem funkcjonowania wymienionych układów standardowych jest ich zachowawcza charakterystyka pracy oraz zdeterminowana konstrukcyjnie pojemność maksymalna. Jest to znaczący problem obecnej inżynierii mechanicznej występujący niezależnie od obszaru techniki. Obecnie realizowane systemy zabezpieczeń wykorzystują jedną z powyższych metod lub ewentualnie połączenie kilku z nich w celu poprawy parametrów pracy i zwiększenia poziomu zabezpieczenia. Niestety działania te okazują się dalece niewystarczające i nie są w stanie sprostać wyzwaniom współczesnej techniki oraz gospodarki, w której dynamiczny ruch jest jednym z kluczowych czynników funkcjonalnych. Z uwagi na powyższy problem, którego rozwiązania poszukuje społeczeństwo oraz gospodarka światowa, opracowano innowacyjną i rewolucyjną technologię dynamicznej absorpcji energii kinetycznej zderzeń, (której jedną z form realizacji jest absorber energii kinetycznej lub jeden z licznych wynalazków takich jak np. Zderzak Łągiewki).

Technologia dynamicznej absorpcji energii kinetycznej jest nowatorską metodą zapobiegania skutkom dynamicznych procesów takich jak hamowanie, wstrząsy, wibracje oraz zderzenia między obiektami fizycznymi lub oddziaływaniami (uderzeniami) z dużą energią kinetyczną na nieruchome przeszkody.

Nowatorstwo technologii dynamicznej absorpcji energii kinetycznej polega na tym, że energia kinetyczna oddziałujących obiektów jest pochłaniana w trakcie procesu, a następnie przekazana do mechanicznego wirnikowego akumulatora energii. Tam może być już dowolnie długo rozpraszana. Korzyści ze stosowania technologii dynamicznej absorpcji energii kinetycznej są ogromne. Oddziałujące na siebie obiekty unikają gwałtownej destrukcji, ponieważ ich energia zamiast wykonać niszczącą pracę, zostaje szybko przekazana do dynamicznych akumulatorów i tam może być rozproszona bez żadnych poważnych konsekwencji, lub użyta do wykonania określonej pracy (np. generowania energii elektrycznej).

Podstawą technologii dynamicznej absorpcji energii kinetycznej 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 bardzo dużych prędkości kątowych, adekwatnych do parametrów zatrzymywanego obiektu.

Skuteczność technologii dynamicznej absorpcji energii kinetycznej waha się, w zależności od konstrukcji układu, pomiędzy 50% a 90%. Na stopień absorpcji energii kinetycznej mają też wpływ takie czynniki, jak: stopień przełożenia, tarcie wewnętrzne układów przekazania energii kinetycznej oraz bezwładność lub moment bezwładności elementów układu.

Kluczowym atutem technologii dynamicznej absorpcji energii kinetycznej jest sposób oraz forma absorpcji energii kinetycznej obiektów. Dzięki zastosowaniu wirników rotacyjnych, jako elementów absorbujących, możliwe jest osiągnięcie bezkonkurencyjnej sprawności pochłaniania energii zderzeń, wstrząsów, hamowania i wibracji. Dodatkowo nie dochodzi do wzrostu energii potencjalnej układów, ponieważ formą akumulacji energii kinetycznej obiektu jest energia kinetyczna rotorów modułu pochłaniaczy. Umożliwia to realizację takich 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, strefy zgniotu konstrukcji). Z tego powodu układy dynamicznej absorpcji energii kinetycznej nie mają limitowanego zakresu parametrów początkowych i w sposób samoczynny dostosowują się do parametrów obiektu, a ich potencjał absorpcyjny zależy głownie od parametrów obiektów biorących udział w procesie.

Konkurencyjność technologii dynamicznej absorpcji energii kinetycznej, szczególnie w zakresie konstrukcji o wysokim poziomie zabezpieczenia oraz urządzeń absorpcji energii kinetycznej, jest w stosunku do stosowanych obecnie rozwiązań olbrzymia. Poziom kosztów implementacji technologii oraz wytwarzanych w oparciu o nią produktów jest zbliżony do kosztów zabezpieczeń wytwarzanych współcześnie, a w niektórych przypadkach możliwa jest nawet redukcja kosztów materiałowo produkcyjnych. Możliwe jest też łączenie rozwiązań standardowych z technologią dynamicznej absorpcji energii kinetycznej, co dodatkowo zwielokrotnia potencjał ochronny zabezpieczeń obiektów fizycznych przed skutkami zderzeń, wibracji, hamowania i wstrząsów.

Technologia absorpcji energii kinetycznej posiada unikalne własności techniczne funkcjonalne jak i możliwości szerokiego zakresu zastosowania docelowego. Jej kluczowymi atrybutami są trzy cechy:
1. Teoretycznie nieograniczony potencjał absorpcji,
2. Szeroka auto-adaptacja parametrów pracy,
3. Stosunkowo mała masa i liczba elementów.

Kluczowym atutem technologii absorpcji energii kinetycznej jest sposób oraz forma absorpcji energii kinetycznej obiektów. W = F * S

Przy zastosowaniu rozwiązania Standardowego
Ek => W - potencjał deformacyjny układu wiąże się z maksymalną ilością energii jaką może przyjąć konstrukcja.

Przy zastosowaniu metody dynamicznego pochłaniania
Ek => Ek01 + W - ilość energii, jaką przyjmuje konstrukcja zostaje zmniejszona o energię pochłoniętą przez absorbery kinetyczne. Dzięki temu układ o tej samej masie i wytrzymałości ale wyposażony w pochłaniacz energii kinetycznej zyskuje co najmniej znaczący wzrost wytrzymałości, zwielokrotnienie potencjału absorpcyjnego, oraz adaptacyjność i dostosowanie do zmiennych warunków procesu.

Zatem sztywność oraz opór stawiany przez absorber kinetyczny są zawsze adekwatne i wprost proporcjonalne do względnej różnicy prędkości obiektu i parametrów procesu. Dzięki temu wartości krytyczne siły oraz przeciążenia zostają radykalnie zmniejszone. Zmniejszenie wartości krytycznych parametrów korespondują z poziomami zaabsorbowanej energii kinetycznej.

Lucjan Łągiewka

Zapraszamy Państwa do zapoznania się z naszym serwisem informacyjnym o wynalazku pn. Zderzak Łągiewki. Strona ta jest jedyną oficjalną witryną zawierającą informacje rzetelne i autoryzowane przez Lucjana Łągiewka dotyczące wynalazku znanego jako „Zderzak Łągiewki. Nadto Zderzak Łągiewki jest jedynie jednym z kilkudziesięciu wynalazków, których autorem jest Lucjan Łągiewka.

Lucjan Łągiewka poza powszechnie znanym wynalazkiem pn. Zderzak Łągiewki to także twórca technologii absorpcji energii kinetycznej (znanej również jako EPAR), oraz wielu innych rozwiązań opartych na jej podstawie (takich jak Zderzak Łągiewki i inne).