Na Politechnice Rzeszowskiej naukowcy opracowują absorber energii kinetycznej

absorber energii

Na Politechnice Rzeszowskiej powstaje absorber energii kinetycznej, który można będzie stosować na przykład w pojazdach mechanicznych jako amortyzator bezpieczeństwa. W budownictwie znajdzie zastosowanie do ochrony konstrukcji budynków, w architekturze – do ochrony użytkowników wind podczas awarii, a w kosmonautyce – w lądownikach do ochrony zawieszenia podczas lądowania.

.Absorber energii kinetycznej jest opracowywany przez naukowców z Politechniki Rzeszowskiej. Ma on umożliwić przejmowanie energii kinetycznej i jej dyssypację podczas zderzeń i uderzeń z dużą siłą i prędkością, zwłaszcza w przypadku prędkości powyżej 20 m/s. Dyssypacja (dysypacja) energii, rozpraszanie energii – to przekształcanie energii uporządkowanego ruchu makroskopowego w energię chaotycznie rozłożoną na wiele stopni swobody, najczęściej – energię ruchów termicznych cząstek.

„Naszym celem jest opracowanie absorbera, który posłuży do ochrony użytkowników pojazdów i obiektów budowlanych. Urządzenie będzie mogło być stosowane łącznie z innymi środkami ochrony, m.in. strefami kontrolowanego zgniotu, służącymi do ochrony pasażerów i pojazdów podczas zderzeń” – wyjaśnia dr inż. Igor Labuda z Wydziału Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury Politechniki Rzeszowskiej, lider zespołu naukowego, cytowany na stronach internetowych uczelni.

Absorber energii kinetycznej zmniejszy ilość śmiertelnych wypadków drogowych?

.Z przeprowadzonych badań wynika, że obecnie nie są znane technologie umożliwiające uzyskanie stałego poziomu dyssypacji energii kinetycznej na całej drodze hamowania przy prędkości uderzenia przekraczającej 20 m/s. „Optymalne wykorzystanie dostępnej drogi hamowania jest szczególnie istotne podczas wypadków, ponieważ zbyt duże przeciążenia lub niedociążenia są głównym powodem obrażeń organów wewnętrznych u użytkowników. Niejednokrotnie prowadzą one do ich zgonu” – podkreśla dr inż. Igor Labuda. W Polsce w 2020 r. było ponad 23 tysiące wypadków drogowych, w których zginęło prawie 2,5 tys. osób (ponad 10 proc.), a ciężko rannych zostało 8 805 osób. Oznacza to, że na milion mieszkańców Polski było aż 65 ofiar śmiertelnych – to czwarty najwyższy wskaźnik w Unii Europejskiej.

Innowacyjny absorber energii kinetycznej opracowywany jest także przez Stanisława Mosonia z Zakładu Projektowania Architektonicznego i Grafiki Inżynierskiej oraz dr hab. Michała Proksa z Zakładu Urbanistyki i Architektury PRz. Jak poinformowała uczelnia na swoich stronach internetowych, „opracowana technologia dyssypacji energii kinetycznej została już zgłoszona do Urzędu Patentowego RP”.

Hydrauliczny absorber energii

.”Wśród różnych typów znanych absorberów jedynie przemysłowe absorbery hydrauliczne charakteryzują się zbliżonym do stałego poziomem dyssypacji energii kinetycznej na całej drodze hamowania” – czytamy w informacji prasowej uczelni.

„Jednak podczas dyssypacji energii zderzeń z dużą siłą (4,6705 e+005 N) i prędkością (27,78 m/s = 100 km/h) tego typu absorbery obecnie nie mają zastosowania – ciśnienie cieczy, które powstaje w środku amortyzatora hydraulicznego, może zniszczyć najpierw jego delikatniejsze elementy, tj. uszczelnienia i zawory, a następnie jego korpus” – wyjaśniono w komunikacie.

Dlatego w ramach projektu podjęto próbę rozszerzenia obszaru zastosowania absorberów hydraulicznych. „Wyniki symulacji komputerowych przeprowadzonych w LS-DYNA wskazują, że w jednym z opracowanych wariantów absorbera około 70 proc. energii kinetycznej pochłaniają absorbery hydrauliczne, a pozostałe 30 proc. rozpraszane jest głównie przez tarcie” – podano na stronach uczelni.

Jak zaznaczono, „w celu potwierdzenia tych wyników konieczne jest wykonanie i przetestowanie fizycznego prototypu tego urządzenia wyposażonego w zmodyfikowane absorbery hydrauliczne”. Rozwiązanie naukowców z Politechniki Rzeszowskiej może wypełnić niszę na rynku absorberów energii kinetycznej i rozszerzyć obszar zastosowania absorberów hydraulicznych.

Absorber energii w budownictwie, motoryzacji oraz awiatyce

.Po dopracowaniu i optymalizacji ta innowacyjna technologia będzie mogła być wykorzystana np. w motoryzacji, gdzie oprócz dyssypacji energii kinetycznej pojazdów mogłaby być wykorzystana do ochrony ich zawieszenia w sytuacjach awaryjnych. Może mieć zastosowanie w drogowych barierach energochłonnych.

Wynalazek może być przydatny w budownictwie do ochrony konstrukcji budynków wyposażonych w lądowiska wyniesione dla helikopterów i dronów (szczególnie podczas lądowania awaryjnego) i architekturze do ochrony użytkowników wind podczas awarii. „Takie dodatkowe zabezpieczenie (instalowane w podszybiu windy) mogłoby amortyzować uderzenie spadającej windy, co podniosłoby bezpieczeństwo jej użytkowników” – podkreślają naukowcy.

Technologia znajdzie również zastosowanie w lotnictwie do ochrony zawieszenia statków powietrznych i dronów w trakcie awaryjnego lądowania. W kosmonautyce z kolei mogłaby być stosowana w lądownikach do ochrony zawieszenia podczas lądowania, zwłaszcza przy niskim ciśnieniu atmosferycznym lub braku atmosfery.

Projekt otrzymał dofinansowanie w ramach III naboru do Programu grantowego Podkarpackiego Centrum Innowacji.

Zastosowanie sztucznej inteligencji w medycynie

.Na temat rozwoju nowych technologii, które znajdują coraz szersze zastosowanie chociażby w medycynie, na łamach „Wszystko Co Najważniejsze” pisze prof. Michał KLEIBER w tekście „Nowe technologie w ochronie zdrowia„. Autor zwraca w nim dużą uwagę w szczególności na rosnące znaczenie SI.

„Wykorzystywanie sztucznej inteligencji (SI). SI w ochronie zdrowia oznacza wykorzystywanie zaawansowanego oprogramowania naśladującego poznawcze zdolności człowieka do analizy danych medycznych i sugerowanie na tej podstawie diagnozy i ewentualnych działań leczniczych. Innymi słowy, SI jest zdolnością komputerowych algorytmów do formułowania przydatnych dla lekarzy opinii w złożonych problemach medycznych. Zastosowania SI różnią się istotnie od tradycyjnych metod medycyny możliwością pozyskiwania wielkiej liczby informacji, ich przetwarzania i podejmowania na tej podstawie działań. Fundamentalną cechą stosowanych algorytmów jest ich zdolność do uczenia się na drodze rozpoznawania cech charakteryzujących przetwarzane dane i tworzenia na tej podstawie opinii na temat analizowanego problemu”.

„Ważnym efektem stosowania SI w ochronie zdrowia jest możliwość dostarczania analiz opisujących relacje między diagnozą i zastosowaną terapią a najbardziej prawdopodobnym rezultatem leczenia. Dysponujemy dzisiaj terabajtami danych pochodzących z badań klinicznych, szeroko rozumianej praktyki medycznej, firm ubezpieczeniowych oraz aptek, dotyczących wszelkich dręczących ludzi dolegliwości. Naukowcy i praktykujący lekarze korzystają oczywiście od zawsze z takich informacji, ale możliwości ich pełnej analizy przez najlepiej nawet przygotowanych badaczy są ze względu na ilość danych, ich złożoność i brak wypracowanej struktury z natury rzeczy bardzo ograniczone. W sukurs przychodzi właśnie sztuczna inteligencja”.

„Metody SI weszły już do standardów badawczych w wielu różnych obszarach medycyny. Przykładami ilustrującymi aktualne osiągnięcia w tym zakresie mogą być opracowane ostatnio oprogramowanie pozwalające z dokładnością 70-80 proc. wskazać wśród osób zarażonych koronawirusem te z nich, u których rozwinie się ciężka postać COVID-19, lub system typujący z dokładnością 95 proc. osoby, które zachorują w ciągu swego życia na cukrzycę. Takie procesy, zwane analityką predykcyjną, budzą obecnie duże zainteresowanie w świecie medycyny. Możliwości SI na tym się oczywiście nie kończą i daleko wykraczają poza diagnostykę tego typu”.

Reaktory termojądrowe

.Na temat odnawialnych źródeł energii i fuzji termojądrowych na łamach „Wszystko Co Najważniejsze” pisze prof. Michał KLEIBER w tekście „Kontrolowana synteza termojądrowa ważnym elementem energetyki przyszłości„.

„Poprawa tej sytuacji wymaga zasadniczych zmian w energetyce, transporcie i wielu innych obszarach życia, a kluczową postulowaną zmianą jest oczywiście stopniowe odchodzenie od paliw kopalnych. Dzisiejsze alternatywy dla węgla, gazu i ropy są jednak dalekie od satysfakcjonujących – źródła odnawialne wykorzystujące słońce, wiatr i przepływy wody są niestabilne i generują ciągle relatywnie małą część potrzebnej energii. Za dobrą alternatywę uważana jest powszechnie energetyka jądrowa, ale i ona w dotychczas stosowanej tradycyjnej wersji ma swoje istotne wady. Bazuje ona na reakcji rozczepienia jąder atomów w procesie ich zderzania, wymagającym bardzo skrupulatnej kontroli i użycia pierwiastków ciężkich, których atomy po rozpadzie wytwarzają radioaktywne śmieci. W dodatku dostępność potrzebnych w tym procesie pierwiastków staje się w dzisiejszym świecie coraz bardziej problematyczna”.

„Efektem tej sytuacji jest rosnące zainteresowanie innym sposobem wykorzystania jądrowej generacji energii, zwanym fuzją termojądrową lub kontrolowaną syntezą termojądrową. Terminy te oznaczają odtworzenie w kontrolowanych warunkach procesów zachodzących w jądrze Słońca”.

„W reaktorze fuzyjnym zachodzi reakcja odwrotna do opisanej wyżej – zamiast rozbijać jądra atomów, należy doprowadzić do ich połączenia. Prowadzi to do dość istotnych różnic między tymi reakcjami, wśród których może najważniejsze są dwie – w reaktorze termojądrowym nigdy nie zajdzie niekontrolowana reakcja łańcuchowa, więc nie ma niebezpieczeństwa awarii takiej jak w Fukushimie czy Czarnobylu. Druga różnica to brak odpadów radioaktywnych, które w przypadku reaktorów rozszczepieniowych trzeba przechowywać przez tysiące lat w bezpiecznym miejscu. Jedyną substancją radioaktywną, która mogłaby zostać uwolniona do otoczenia w wyniku awarii reaktora termonuklearnego, jest tryt o połowicznym okresie rozpadu wynoszącym tylko około 12 lat”.

.”W przeciwieństwie do tradycyjnej energetyki jądrowej, uważanej obecnie w takich krajach jak Niemcy i Japonia za stwarzającą istotne zagrożenia dla środowiska naturalnego, reaktory termojądrowe uważane są za praktycznie niewyczerpywalne źródła przyjaznej człowiekowi energii. Wiele jąder atomowych może służyć w nich jako paliwo, a najkorzystniejsze wydaje się dzisiaj doprowadzanie do syntezy jąder deuteru i trytu, czyli izotopów wodoru. Paliwo takie byłoby w zasadzie darmowe i właśnie dlatego większość badań prowadzona jest w tym kierunku” – pisze prof. Michał KLEIBER.

PAP/Anna Mikołajczyk-Kłębek/WszystkoCoNajważniejsze/MJ

Materiał chroniony prawem autorskim. Dalsze rozpowszechnianie wyłącznie za zgodą wydawcy. 9 lutego 2023