High-g research centrifuge dynamics analysis of construction

• Autorzy: Białek K.

Warianty tytułu

PL

Wirówka przeciążeniowa - analiza dynamiczna konstrukcji

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca zawiera analizę osiągów badawczej wirówki przeciążeniowej zaprojektowanej w Instytucie Lotnictwa. W pracy przedstawione są równania różniczkowe opisujące ruch gondoli wirówki, jej napędy, przepływ prądu w napędach i ich temperaturę. Analiza uwzględnia opory ruchu związane z tarciem (również tarciem suchym) oraz tłumienie aerodynamiczne. Przedstawiono nowe funkcje opisujące tłumienie, funkcje pozwalające ominąć problemy zbieżności rozwiązań numerycznych i pozwalające na właściwą ocenę sił tarcia szczątkowego. Przedstawiono również układ równań dla rozwiązań numerycznych wykorzystujących metodę Runge-Kutty czwartego rzędu. Przedstawiono i porównano wyniki obliczeń osiągów dla wirówek badawczych WIML i DCIEM. Wirówki te różnią się znacznie mocą układów napędowych i długością ramienia. Wykonano obliczenia toru ruchu wirówki DCIEM podczas szybkich ruchów gondoli: podnoszących i opuszczających w przechyleniu. Dodatkowo, symulowano niektóre sytuacje awaryjne, w tym przerwanie łańcucha napędowego gondoli. Wykonano też analizę cieplną napędu przechylającego gondolę, napędu dodatkowego wirówki. Na bazie tych analiz powstał program kornputerowy "Symulator wirówki przeciążeniowej". Symulator ten zawierający programy wszystkich analiz przedstawionych w niniejszym artykule jest dostępny na żądanie, na nośniku CD-ROM bezpłatnie w Wydawnictwach Naukowych Instytutu Lotnictwa, które prześlą go osobom zainteresowanym pocztą. Analiza dynamiczna wirówki i opisujący ją program komputerowy są ważnym uzupełnieniem systemu testującego pilotów, pilotów działających w szybko zmieniającym się środowisku dużych przeciążeń. Bezpieczeństwo badanego pilota zapewnia kornputerowa procedura przygotowawcza testu.

EN

Paper contains performance analysis of the high-G research centrifuge designed in Institute of Aviation. It presents differential equations describing motion of centrifuge gondola, centrifuge drive units, electric current flow and temperature in system units. The motion drag related to friction (also dry friction) and aerodynamic damping is considered in analysis. The new damping description functions are suggested, they allow to overcome problems with convergence of numerical solutions and allow correctly calculate forces of residual friction. Results of performance calculations for WIML and DCIEM centrifuges are presented and compared. These centrifuges differ significantly in power of drive units and length of gondola arm. Calculations of DCIEM centrifuge gondola course during fast rising and lowering rolls are made. Also some emergency conditions are simulated, among them driving chain rupture. Auxiliary (roll drive) electric motor thermal analysis is also performed. On the basis of this analysis, the computer program "High-G Centrifuge Simulator" was prepared. This program, burned on CD-ROM, is available on request, free of charge from Institute of Aviation Publishing Group. Program includes software code for all analyses presented in this paper. Dynamics analysis and computer program are important complement of system for testing pilots who are placed in a quickly changing high-G environment. The pilot's safety is controlled before test in preparation procedure.

Słowa kluczowe

PL

wirówka przeciążeniowa; analiza konstrukcji

EN

high-g centrifuge; analysis of construction

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2003
• Tom: z. 4 (175)
• Strony: 77--137
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Białek K.

• Institute of Aviation

Bibliografia

• [1] Przedsiębiorstwo Projektowania i Dostaw Inwestycyjnych Przedsiębiorstwo Państwowe Dokumentacja techniczno-ruchowa „Wirówka przeciążeniowa" 4T50-X-1001 /OTR, Warszawa 1965 r
• [2] L. Madej „Opis techniczny i instrukcja obsługi kabiny wirówki", Warszawa wrzesień 1990 r.
• [3] J. Maryniak, A. Dacko, J. Zwoliński „Ekspertyza wytrzymałościowa ramienia wirówki przeciążeniowej" Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej Politechnika Warszawska, Warszawa wrzesień 1990r.
• [4] J. Maryniak, J. Zwoliński, J. Pawlicki „Ekspertyza i obliczenia sprawdzające wytrzymałość elementów stożkowych kabiny wirówki przeciążeniowej do badania pilotów CW – 11.330”, Warszawa 22 lipca 1992
• [5] Instytut Lotnictwa Zakład Badań w Locie „Opracowanie BL-780 Pomiary przeciążeń kabiny wirówki WIML", Warszawa sierpień 1992 r
• [6] Instytut Lotnictwa Zakład Wytrzymałości „Ocena wytrzymałościowa wirówki przeciążeniowej CW-11.300", Warszawa kwiecień 1993 r
• [7] Instytut Lotnictwa „Urządzenie do oceny wpływu przyspieszeń na organizm pilota" Projekt wstępny 60/BW-W7/95
• [8] Instytut Lotnictwa „Obliczenia wytrzymałościowe kabiny wirówki przeciążeniowej" 66/BW-W7/95, Warszawa sierpień 1995
• [9] Instytut Lotnictwa „Obliczenia wytrzymałościowe ramy mocowania fotela" 67/BW-W7/95, Warszawa sierpień 1995
• [10] Instytut Elektrotechniki Zakład Elektrycznych Napędów Obrabiarkowych „Napęd fotela wirówki przeciążeniowej WIML" Dokumentacja nr 1771, Warszawa, grudzień 1996 r.
• [11] Instytut Lotnictwa „Weryfikacja i uzupełnienie obliczeń wytrzymałościowych kabiny wirówki przeciążeniowej" 77/BW-W7/96, Warszawa grudzień 1996 r.
• [12] Instytut Lotnictwa Zakład Wytrzymałości i Dynamiki Konstrukcji „Pomiary przeciążeń i naprężeń w konstrukcji kabiny wirówki przeciążeniowej do badania pilotów''. Warszawa styczeń 1997
• [13] Instytut Lotnictwa Zespół Laboratoriów Badania Wytrzymałości i Dynamiki Konstrukcji „Próby rezonansowe wirówki przeciążeniowej'' Nr raportu 12/BW-W3/97, Warszawa luty 1997 r.
• [14] Politechnika Białostocka, Wydział Elektryczny, Katedra Energoelektroniki i Napędów Elektrycznych „Projekt i wykonanie mikroprocesorowego układu sterowania obrotem kabiny wirówki przeciążeniowe " Praca badawcza RNN/U/28/99, Białystok 1999.
• [15] Instytut Lotnictwa „PUSH-PULL Obliczenia wytrzymałościowe" Sprawozdanie nr 24/BW-W7/99, Warszawa czerwiec 1999 r.
• [16] Instytut Lotnictwa, Zakład Wytrzymałości i Dynamiki Konstrukcji „Obciążenia dynamiczne układu napędowego obrotu fotela w wirówce przeciążeniowej DCIEM" Sprawozdanie nr: 21/BW-W2/02, Warszawa kwiecień 2002