Mass Spring Systems (MSS) are often used to simulate the behavior of deformable objects, for example in computer graphics (modeling clothes for virtual characters) or in medicine (surgical simulators that facilitate the planning of surgical operations) due to their simplicity and speed of calculation. This paper presents a new, two-parameter method (TP MSS) of determining the values of spring coefficients for this model. This approach can be distinguished by a constant parameter which is calculated once at the beginning of the simulation, and a variable parameter that must be updated at each simulation step. The value of this variable parameter depends on the shape changes of the elements forming the mesh of the simulated object. The considered mesh is built of elements in the shape of acute-angled triangles. The results obtained using the new model were compared to FEM simulations and the Van Gelder model. The simulation results for the new model were also compared with the results of the bubble inflation test.
The paper presents a preliminary concept of an unmanned aerial vehicle (UAV) designed with a form of the Kasper wing (known in Polish as the ‘Kasprzyk wing’) and intended for aerial patrolling and monitoring of large water basins, mass gatherings, ground traffic, state borders, and other applications. Considering the potential uses resulting from the applications, the UAV defined in this preliminary concept would have to operate with high-value onboard data acquisition equipment. This is why this paper focus specifically on the problems of security and protection of the onboard data acquisition equipment the purchase costs of which can be several times higher than the costs of building the UAV airframe. This problem brought the authors to the main assumption of the work presented herein: to develop an UAV design which would provide maximum security and protection of the onboard mission loadout even in conditions of complete loss of propulsion and guidance control. The capability of safe emergency unpowered landing of the UAV enabled the application of an reflex airfoil based on the Kasper wing design. In the event of a propulsion power loss, the UAV could automatically begin a low advance velocity flight to reduce the risk of UAV failure upon touchdown. This was how the objective of this work was identified: to study the design criteria and select the materials for the fabrication of the UAV. The fabrication materials were selected to minimise the risk of failure or sinking of the UAV and its high-value onboard loadout in the event of emergency alighting on water. The behaviour of an UAV model at various loads which simulate real-life flight conditions required a multi-faceted analysis; the second part of the work discusses a selection of experimental methods (including an optically active layer method and a digital image correlation method) which will enable testing the strength properties of the fabricated structural elements of the UAV.
PL
W niniejszej pracy przedstawiono wstępną koncepcję bezzałogowego statku powietrznego (BSP) zbudowanego na planie skrzydła Kasprzyka, którego zadaniem miałoby być monitorowanie z powietrza rozległych akwenów wodnych, a także patrolowanie dużych zgromadzeń, ruchu drogowego, granic itp. Z uwagi na powyższe zastosowania, projektowany BSP miałby transportować drogi sprzęt do akwizycji danych, dlatego też szczególną uwagę zwrócono na kwestie bezpieczeństwa i ochrony przenoszonej aparatury, której cena może wielokrotnie przekraczać koszt budowy samego płatowca. Wynika stąd główne założenie prowadzonych prac, którym jest stworzenie konstrukcji bezzałogowego statku powietrznego zapewniającej maksymalną ochronę sprzętu, nawet wtedy kiedy całkowicie straci on napęd i sterowanie. Możliwość bezpiecznego wylądowania bez zasilania daje zastosowanie profilu samostatecznego, zbudowanego w układzie skrzydła Kasprzyka. Po utracie zasilania BSP mógłby automatycznie przechodzić w lot o małej prędkości postępowej, co zmniejszałoby ryzyko jego uszkodzenia w trakcie przyziemienia. W ten sposób wyłoniono cel pracy, którym była analiza założeń konstrukcyjnych oraz dokonanie doboru materiałów do wykonania bezzałogowego statku powietrznego. Materiały konstrukcyjne dobrano tak, aby w przypadku awaryjnego wodowania zminimalizować ryzyko uszkodzenia lub zatonięcia aparatu latającego wraz z kosztownym wyposażeniem. Zachowanie modelu BSP przy różnych obciążeniach symulujących rzeczywiste warunki jego lotu musi być poddane wszechstronnej analizie, dlatego też w drugiej części pracy zostały omówione wybrane metody doświadczalne (metoda warstwy optycznie czynnej oraz metoda cyfrowej korelacji obrazu), które umożliwią zbadanie właściwości wytrzymałościowych wykonanych elementów konstrukcyjnych.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.