PRZEGLĄD MECHANICZNY 5/2013

Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT) 

PL ISSN 0033-2259 

INDEKS 245836 

5’13 

MIESI¢CZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY 

rok za∏o˝enia 1935 

X Jubileuszowa Ogólnopolska Konferencja „Problemy naukowo-techniczne 

w wyczynowym sporcie ˝eglarskim” 25 maja – 6 czerwca 2013 r.

Z KRAJU I ZE ÂWIATA 

Akademia Górniczo-Hutnicza 

w Krakowie jest jedynà uczelnià 

z Polski zakwalifikowanà do udzia- 

∏u w mi´dzynarodowym projekcie 

sta˝owym w zakresie in˝ynierii materia∏owej, 

koordynowanym przez 

amerykaƒski Penn State University. 

Celem projektu, którego uczestnicy 

b´dà brali udzia∏ w pracach naukowych 

zespo∏ów badawczych, jest 

stworzenie najlepszym studentom 

warunków do rozwoju i poszerzania 

wiedzy w mi´dzynarodowym Êrodowisku. 

W ramach wymiany AGH 

przyjmie studentów in˝ynierii materia∏owej 

z Penn State University. 

Uczeni z Pracowni Badaƒ nad 

Trwa∏oÊcià i Degradacjà Papieru 

Uniwersytetu Jagielloƒskiego opracowujà 

specjalny rodzaj papieru do 

pakowania i bezpiecznego przechowywania 

dzie∏ sztuki. Papier ma 

poch∏aniaç wszystkie szkodliwe 

substancje, które wydziela dzie∏o 

sztuki w procesie naturalnego starzenia. 

B´dzie tak˝e absorbowa∏ 

kwaÊne zwiàzki chemiczne, m.in. 

tlenki azotu i dwutlenek siarki, 

oraz mia∏ w∏asnoÊci antybakteryjne 

i przeciwgrzybiczne. W papierze 

umieszczono porowatà substancj´ 

zwanà zeolitem, poch∏aniajàcà 

szkodliwe substancje chemiczne. 

Po zakoƒczeniu badaƒ i ustaleniu 

ostatecznego sk∏adu papieru, 

mo˝liwe b´dzie okreÊlenie czasu, 

w jakim b´dzie chroni∏ on zapakowane 

dzie∏a sztuki. 

˚arówk´, która mo˝e zastàpiç 

Êwietlówki kompaktowe, opracowali 

amerykaƒscy naukowcy. ˚arówka 

wykonana jest z warstw 

plastiku i nie daje efektu migania, 

mo˝na jà uformowaç w dowolny 

kszta∏t. Nowa ˝arówka wykorzystuje 

technologi´ elektroluminescencji 

polimerów (field-induced polymer 

electroluminescent – Fipel), wykonana 

jest z trzech warstw polimerów 

zawierajàcych nanomateria∏, 

który Êwieci, kiedy przechodzi 

przez niego pràd elektryczny. ˚arówka 

w technologii Fipel jest 

tania w wykonaniu, nie zawiera 

rtći i ˝ràcych chemikaliów, nie st∏ucze 

si´, a emitowane przez nià 

Êwiat∏o jest lepszej jakoÊci ni˝ przez 

˝arówki kompaktowe. 

W grudniu ub.r. w Âwierku podj´to 

dodatkowà produkcj´ molibdenu 

99, w zwiàzku z nieprzewidywanym 

wy∏àczeniem reaktora 

w Petten, w Holandii, jednego z 

oÊmiu reaktorów na Êwiecie przystosowanych 

do napromieniania 

tarcz uranowych na potrzeby produkcji 

molibdenu 99 – izotopu 

niezb´dnego do wytwarzania radiofarmaceutyków. 

W Âwierku uruchomione 

zosta∏y dodatkowe napromienienia 

zapewniajàce dostawy 

molibdenu w iloÊci pozwalajàcej 

na wykonanie 300 tys. procedur 

medycznych. Molibden 99 powstaje 

w wyniku napromieniania tarcz 

uranowych w badawczych reaktorach 

jàdrowych. Po procesie napromieniania 

tarcz uzyskuje si´ 

jego wymaganà aktywnoÊç. Tarcze 

transportowane sà do komór goràcych, 

gdzie pakowane sà w pojemniki 

do transportu. Nast´pnie 

dostarczane sà do laboratorium 

w Holandii, gdzie wyodr´bnia si´ 

z nich technet99 s∏u˝àcy jako 

znacznik w medycynie nuklearnej. 

Firma Kennametal na ostatniej 

Mi´dzynarodowej Wystawie Technologii 

Produkcyjnych (IMTS – International 

Manufacturing Technology 

Show 2012) zaprezentowa∏a 

przyk∏ady zastosowaƒ technologii 

zwi´kszajàcych produktywnoÊç 

procesów obróbki w przemyÊle. 

Aplikacja „Kennametal Innovations” 

pozwala zrozumieç, jak Kennametal 

zwi´ksza sprawnoÊç i wydajnoÊç 

oraz poznaç sprawdzone platformy 

n-rz´dziowe i wiedz´ technologicznà 

dla ró˝nych procesów obróbki 

i produkcji. Aplikacj´ mo˝na pobraç 

bezp∏atnie z App Store na iTunes. 

¸azik Curiosity, który wylàdowa∏ 

na Marsie w sierpniu 2012 r. 

w ramach projektu Mars Science 

Laboratory, pobra∏ w lutym br. 

pierwszà w historii próbk´ w wyniku 

wiercenia w skale na planecie 

innej ni˝ Ziemia. Wiert∏o zamontowane 

na automatycznym ramieniu 

sondy wywierci∏o w skale 

dziur´ o rozmiarach 6,4 cm. 

Sproszkowana zostanie umieszczona 

wewnàtrz urzàdzenia 

CHIMRA (Curiosity’s Collection and 

Handling for In-Situ Martian Rock 

Analysis) oraz przesiana przez sitko, 

które wyodr´bni drobiny o rozmiarach 

wi´kszych ni˝ 150 mikrometrów. 

Cz´Êç próbki zostanie 

poddana dok∏adnym analizom chemicznym. 

Nast´pny zeszyt 

Zastosowanie liczby Vogelpohla w metodzie 

okreÊlania obszaru rozwiàzaƒ dopuszczalnych 

hydrodynamicznych ∏o˝ysk Êlizgowych 

– w pracy omówiono problematyk´ zwiàzanà 

ze wst´pnym doborem geometrii filmu olejowego 

oraz z okreÊlaniem obszaru rozwiàzaƒ 

dopuszczalnych hydrodynamicznych ∏o˝ysk 

Êlizgowych, przedstawiono ograniczenia, jakim 

podlegajà parametry pracy ∏o˝yska, a potem 

omówiono zale˝noÊci pomi´dzy wielkoÊciami 

wejÊciowymi i wynikowymi opisujàcymi w∏aÊciwoÊci 

∏o˝yska, do opracowanej metody obliczania 

zbudowano charakterystyki statyczne 

∏o˝yska, obszar rozwiàzaƒ dopuszczalnych opisano 

dla zadanego po∏o˝enia czopa przez bezwymiarowe 

obcià˝enie i liczb´ Vogelpohla. 

DoÊwiadczalno-numeryczna ocena spr´˝ysto- 

-plastycznych parametrów mechaniki p´kania 

dla stali 145Cr6. Cz. II 

– w pracy zaprezentowano ocen´ parametrów 

charakteryzujàcych odpornoÊç na p´kanie stali 

145Cr6, z wykorzystaniem badaƒ doÊwiadczalnych 

oraz obliczeƒ numerycznych, omówiono 

program badaƒ doÊwiadczalnych oraz szczegó∏y 

obliczeƒ numerycznych, które prowadzono dla 

przypadku modeli trójwymiarowych oraz przypadku 

dominacji p∏askiego stanu odkszta∏cenia 

(p.s.o.). 

Przeglàd metod kszta∏towania rowków wiórowych 

wierte∏ kr´tych ze stali narz´dziowych 

– w artykule dokonano przeglàdu g∏ównych 

metod kszta∏towania rowków wiórowych wierte∏ 

kr´tych ze stali narz´dziowych, omówione 

zosta∏y zarówno metody obróbki skrawaniem, 

jak równie˝ obróbki plastycznej, przedstawiono 

g∏ówne wady i zalety prezentowanych technologii, 

dokonano porównania poszczególnych 

metod pod wzgl´dem wydajnoÊci oraz zakresu 

Êrednic mo˝liwych do wykonania danà metodà. 

Odporne sterowanie rozmyte ruchem mobilnego 

robota ko∏owego 

– w artykule zosta∏a przeprowadzona synteza 

algorytmów sterowania na podstawie teorii 

stabilnoÊci Lapunova wraz z analizà symulacji 

trzech algorytmów sterowania rozmytego 

ruchem nadà˝nym mobilnego robota ko∏owego 

z uwzgl´dnieniem niedok∏adnoÊci parametrycznej: 

analitycznego sterowania Êlizgowego, 

sterowania Êlizgowego z rozmytym sterowaniem 

równowa˝nym, rozmytego sterowania 

Êlizgowego.

ROK WYD. LXXII 

PRZEGLÑD MECHANICZNY 

PATRONAT: 

Stowarzyszenie In˝ynierów 

Mechaników i Techników Polskich 

MAJ 2013 • NR 5/13 

WYDAWCA: 

Instytut Mechanizacji Budownictwa 

i Górnictwa Skalnego 

ul. Racjonalizacji 6/8 

02-673 Warszawa 

Za treÊç og∏oszeƒ i p∏atnych wk∏adek redakcja nie odpowiada 

Miesićznik notowany na liÊcie czasopism punktowanych 

Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego – 5 pkt. 

Wydanie publikacji dofinansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego 

Wersja pierwotna: druk 

Nak∏ad 1000 egz. 

Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT) 

SPIS TREÂCI 

Informacje dla autorów 

PROBLEMY – NOWOÂCI – INFORMACJE 

ARTYKU¸Y G¸ÓWNE 

Projekt i wykonanie ∏odzi regatowej zasilanej 

energià s∏onecznà – Janusz Kozak 

Racjonalne modelowanie ˝agla jako obiektu aerospr´˝ystego 

– Józef A. Pietrucha, W. Wojciech 

Skórski 

Wykorzystanie modelowania CFD do badaƒ oddzia∏ywaƒ 

aero- i hydrodynamicznych na jacht 

˝aglowy – Witold Cioch, Pawe∏ Madejski, Wies∏aw 

Wszo∏ek 

Method of detection of damages in polymeric composites 

by using thermovision and self-heating 

effect – Andrzej Katunin, Wojciech Moczulski 

OkreÊlanie cech konstrukcyjnych masztów kompozytowych 

stosowanych w jachtach ˝aglowych 

– Bogumi∏ Chiliƒski, Damian Markuszewski 

Nanokompozyty SiC/˝ywica epoksydowa – nowy 

materia∏ konstrukcyjny w przemyÊle jachtowym 

– Agnieszka Dàbrowska, Piotr Deuszkiewicz, 

Andrzej Huczko 

WSPÓ¸CZESNE MATERIA¸Y KONSTRUKCYJNE 

NowoÊci w bran˝y kompozytów 

Z CZASOPISM ZAGRANICZNYCH 

Mikroformowanie wtryskowe ceramiki – t∏umaczenie 

i opracowanie Martyna Jachimowicz 

Typoszereg przemys∏owych wózków na∏adownych 

z nap´dem elektrycznym – od pomys∏u do konstrukcji 

– Robert Dorociak, Ryszard Nadowski, 

Andrzej Barszcz 

Technologie jutra na ITM Polska 

str. 

2 

3 

15 

23 

28 

32 

35 

40 

45 

46 

47 

III ok∏. 

ADRES REDAKCJI: 

IMBiGS – „Przeglàd Mechaniczny” 

ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa 

tel./fax: 22 8538113, tel. 22 8430201 w. 255 

e-mail: pmech@imbigs.pl 

http://www.przegladmechaniczny.pl 

REDAGUJE ZESPÓ¸: 

Redaktor naczelny: prof. dr hab. in˝. Jan Szlagowski 

tel. 22 6608285, tel./fax 22 8499995 

Zast´pca red. nacz.: prof. dr hab. in˝. Zbigniew Dàbrowski 

Sekretarz redakcji: mgr Anna Massé 

Redaktorzy tematyczni: prof. nzw. dr hab. in˝. Dariusz Boroƒski 

(Mechanika p´kania), dr in˝. Martyna Jachimowicz 

(Problemy – NowoÊci – Informacje), prof. dr hab. in˝. 

Andrzej Kocaƒda (Materia∏y konstrukcyjne), prof. dr 

hab. in˝. Arkadiusz M´˝yk (Automatyka i robotyka), 

prof. dr hab. in˝. Jan RyÊ (Podstawy konstrukcji maszyn), 

prof. dr hab. in˝. Tadeusz Smolnicki (Komputerowe metody 

CAD/CAM/CAE), dr in˝. Zbigniew ˚ebrowski (Hydraulika 

i pneumatyka) 

Redaktor statystyczny: dr in˝. Tomasz Miros∏aw 

Redaktor j´zykowy: mgr Anna Massé 

RADA PROGRAMOWA: 

Prof. dr hab. in˝. Witold Gutkowski – przewodniczàcy 

(IMBiGS), dr in˝. Tomasz Babul (SIMP), prof. dr hab. in˝. 

Andrzej Dudczak (IMBiGS), prof. dr hab. in˝. Krzysztof 

Go∏oÊ (Polit. Warszawska, IMBiGS), prof. dr hab. in˝. 

Czes∏aw Cempel (Polit. Poznaƒska), prof. dr hab. in˝. 

Tadeusz Kacperski (IMBiGS), prof. dr hab. in˝. Janusz 

Kowal (AGH), prof. dr hab. in˝. Eugeniusz Rusiƒski (Polit. 

Wroc∏awska), prof. dr hab. in˝. Andrzej Seweryn (Polit. 

Bia∏ostocka), dr hab. in˝. Roman Staniek, prof. nzw. (SIMP), 

prof. dr hab. in˝. Eugeniusz Âwitoƒski (Polit. Âlàska), prof. 

dr hab. in˝. Wies∏aw Tràmpczyƒski (Polit. Âwi´tokrzyska), 

prof. dr hab. in˝. W∏adys∏aw W∏osiƒski (PAN) 

KIEROWNIK ZAK¸ADU WYDAWNICTW I PROMOCJI: 

Ryszard Kwiecieƒ – tel. kom. 602 390 703 

e-mail: r.kwiecien@imbigs.pl 

WARUNKI PRENUMERATY 

Przyjćie prenumeraty – wy∏àcznie na podstawie dokonanej 

wp∏aty na blankietach ogólnie dost´pnych 

w bankach i w UPT (tzw. polecenie przelewu lub przekaz 

dla wp∏at na rachunki bankowe) na odpowiedzialnoÊç 

zamawiajàcego. Nieprawid∏owo wype∏nione blankiety 

wp∏at (niezgodnie z podanymi ni˝ej wskazówkami) nie 

b´dà przyj´te. 

Na blankiecie wp∏at nale˝y podaç nast´pujàce dane: 

dok∏adnà nazw´ i adres (z kodem pocztowym) zamawiajàcego, 

nazw´ czasopisma, liczb´ egzemplarzy i okres 

prenumeraty. 

Wp∏aty – zgodnie z podanymi cenami nale˝y dokonaç 

w banku lub UPT na konto IMBiGS – BPH S.A. 

O/Warszawa nr 97 1060 0076 0000 3210 0014 6850. 

Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – osoby 

prawne i fizyczne. Nale˝y podaç dok∏adny adres odbiorcy 

za granicà. Cena prenumeraty jest dwukrotnie wy˝sza od 

ceny normalnej. Zmiany w prenumeracie, np. zmian´ 

liczby tytu∏ów, liczby egzemplarzy, rezygnacj´ z prenumeraty 

itp. mo˝na zg∏aszaç pisemnie, z mocà obowiàzujàcà 

od nast´pnego kwarta∏u. 

Cena prenumeraty na 2013 r.: 

kwartalnie – 72 z∏ 

pó∏rocznie – 144 z∏ 

rocznie – 288 z∏ 

Informacji o prenumeracie udziela redakcja, gdzie równie˝ 

mo˝na nabywaç egzemplarze archiwalne po uprzednim 

wp∏aceniu nale˝noÊci na konto lub w kasie w redakcji. 

Dtp: „AWiWA” - tel. 22 7804598 

Druk: Oficyna Poligraficzna APLA Sp. j. 

ul. Sandomierska 89, 25-325 Kielce 

ROK WYD. LXXII ZESZYT 5/2013 1

Informacje dla autorów 

Do redakcji nale˝y przys∏aç zg∏oszenie autorskie zawierajàce dane teleadresowe autora, tytu∏ proponowanego 

artyku∏u, liczb´ stron, rys. i tabel oraz krótkie streszczenie pracy (formularz dost´pny na stronie internetowej)*. 

Po otrzymaniu informacji o zaakceptowaniu proponowanego tematu, nale˝y przys∏aç tekst pracy przygotowany 

zgodnie ze wskazówkami redakcyjnymi oraz wype∏niony formularz oÊwiadczenia (dost´pny na stronie internetowej)*. 

Nades∏ane artyku∏y sà poddawane redakcyjnej ocenie formalnej i otrzymujà numer redakcyjny identyfikujàcy je 

na dalszych etapach procesu wydawniczego. 

Wszystkie artyku∏y przysy∏ane do redakcji sà recenzowane. Warunkiem publikacji jest uzyskanie pozytywnej recenzji. 

Redakcja nie wyp∏aca honorariów autorskich. 

Wskazówki dotyczàce przygotowania artyku∏u 

Artyku∏y przeznaczone do opublikowania w „Przeglàdzie Mechanicznym” powinny mieç naukowo-techniczny charakter 

i byç powiàzane z aktualnymi problemami przemys∏u. 

Artyku∏y powinny byç oryginalne, przez co nale˝y rozumieç, ˝e nie by∏y dotychczas publikowane w ca∏oÊci lub 

znaczàcej cz´Êci (jeÊli artyku∏ jest fragmentem innej pracy, np. doktorskiej, habilitacji, to informacja o tym powinna znaleêç 

si´ w spisie literatury). 

Artyku∏ powinien obejmowaç wàski temat, ale potraktowany mo˝liwie wyczerpujàco. Nale˝y unikaç powtarzania 

wiadomoÊci ogólnie znanych, uj´tych w wydawnictwach ksià˝kowych. 

Je˝eli dane zagadnienie jest obszerne, nale˝y rozbiç je na fragmenty stanowiàce odr´bne artyku∏y, które mogà byç 

publikowane niezale˝nie od siebie. 

Artyku∏y powinny odznaczaç si´ jasnà i logicznà budowà: materia∏ powinien byç podzielony na cz´Êci, których tytu∏y 

muszà odtwarzaç treÊç w nich zawartà. Wnioski z przeprowadzonych rozwa˝aƒ powinny byç wyraêne i jasno sformu∏owane 

na koƒcu artyku∏u. 

TreÊç artyku∏u powinna byç odpowiednio uzupe∏niona rysunkami, fotografiami, schematami itp., jednak liczb´ ilustracji 

nale˝y ograniczyç do niezb´dnych. 

Tytu∏ artyku∏u nale˝y podaç w j´z. polskim i j´z. angielskim i do∏àczyç krótkie streszczenie w j´zyku polskim i angielskim 

oraz s∏owa kluczowe polskie i angielskie. 

Obj´toÊç artyku∏u nie powinna przekraczaç 8 stron (1 strona – 1800 znaków). 

Do artyku∏u nale˝y do∏àczyç adres do korespondencji i adres poczty elektronicznej autorów. 

Praca powinna byç dostarczona w wersji elektronicznej w formacie*doc, *docx. Równania powinny byç zapisane 

w edytorach wzorów, z wyraênym rozró˝nieniem 0 i O. Je˝eli równania przekraczajà szerokoÊç szpalty (8 cm), nale˝y 

je przenieÊç, a niedajàce si´ przenieÊç zapisaç na szerokoÊç 2 szpalt (16 cm). 

Redakcja nie przepisuje tekstów i nie wykonuje rysunków. Oprócz pliku *doc, *docx zalecane jest, aby autorzy 

dostarczali pliki êród∏owe rysunków (najlepiej w formacie *.eps, *jpg lub * tif). 

Rysunki oraz wykresy muszà byç wykonane czytelnie, z uwzgl´dnieniem faktu, ˝e szerokoÊç szpalty w czasopiÊmie 

wynosi 8 cm, szerokoÊç kolumny – 17 cm, wysokoÊç kolumny – 24,5 cm. 

Opisy na rysunkach zmniejszonych do tej wielkoÊci powinny byç czytelne i nie ni˝sze od 2 mm. 

Autorzy sà zobowiàzani do podawania na koƒcu artyku∏u pe∏nego wykazu êróde∏ wykorzystywanych przy jego 

opracowaniu i podawania w treÊci odpowiednich odsy∏aczy do kolejnego numeru pozycji cytowanej w spisie literatury. 

Spis literatury, przygotowany wg kolejnoÊci powo∏aƒ, powinien zawieraç: przy ksià˝kach – nazwisko i pierwszà liter´ 

imienia autora, tytu∏ ksià˝ki, wydawc´, rok i miejsce wydania (ewentualnie numery stron); przy czasopismach – nazwisko 

i imi´ autora, tytu∏ artyku∏u, nazw´ czasopisma, numer i rok (ewentualnie numery stron). Spis literatury powinien 

przedstawiaç aktualny stan wiedzy i uwzgl´dniaç pozycje z literatury Êwiatowej. 

Autorzy gwarantujà, ˝e treÊç pracy i rysunki sà ich w∏asnoÊcià (lub podajà êród∏o pochodzenia rysunków). Autorzy 

zg∏aszajàc artyku∏ przekazujà Wydawcy prawa do jego publikacji w formie drukowanej i elektronicznej. 

Redakcja b´dzie dokumentowaç wszelkie przejawy nierzetelnoÊci naukowej, zw∏aszcza ∏amania i naruszania zasad etyki 

obowiàzujàcych w nauce. 

Procedura recenzowania 

Procedura recenzowania artyku∏ów w czasopiÊmie jest zgodna z zaleceniami Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa 

Wy˝szego zawartymi w opracowaniu „Dobre praktyki w procedurach recenzyjnych w nauce”, Warszawa 2011. 

Autorzy, którzy przysy∏ajà artyku∏ do publikacji, sà Êwiadomi (Informacje dla autorów), ˝e wszystkie prace publikowane 

w „Przeglàdzie Mechanicznym” podlegajà ocenie recenzentów i wyra˝ajà zgod´ na procedur´ recenzowania, a redakcja 

wysy∏a do autorów informacj´ o przyjćiu artyku∏u i wys∏aniu go do recenzentów. Do oceny ka˝dej publikacji powo∏uje 

si´ co najmniej dwóch niezale˝nych recenzentów. 

Redakcja dobiera recenzentów rzetelnych i jak najbardziej kompetentnych w danej dziedzinie, którzy nie sà cz∏onkami 

redakcji pisma, sà specjalistami w danej dziedzinie oraz nie sà zatrudnieni w placówce wydajàcej pismo. Nades∏ane 

artyku∏y nie sà nigdy wysy∏ane do recenzentów z tej samej placówki, z której pochodzi autor. Prace recenzentów sà poufne 

i anonimowe. Recenzja musi mieç form´ pisemnà i koƒczyç si´ jednoznacznym wnioskiem o dopuszczeniu artyku∏u 

do publikacji w „Przeglàdzie Mechanicznym” lub jego odrzuceniu. W przypadku pracy w j´zyku obcym, co najmniej jeden 

z recenzentów jest afiliowany w instytucji zagranicznej innej ni˝ narodowoÊç autora pracy. Autorzy sà informowani 

o wynikach recenzji oraz otrzymujà je do wglàdu. W sytuacjach spornych redakcja powo∏uje dodatkowych recenzentów. 

Ka˝dy artyku∏ zawierajàcy wyniki badaƒ doÊwiadczalnych kierowany jest tak˝e do redaktora statystycznego. 

Lista recenzentów publikowana jest w ostatnim zeszycie ka˝dego rocznika. 

Informacja dla recenzentów 

Redakcja zwraca si´ do Recenzentów z uprzejmà proÊbà o zwrot recenzji w ciàgu 4 tygodni (formularz recenzji 

dost´pny na stronie internetowej)*. 

* Formularze dost´pne na stronie internetowej www.przegladmechaniczny.pl. 

2 

ROK WYD. LXXII ZESZYT 5/2013

problemy • nowoÊci • informacje 

Szanowni Czytelnicy! 

Dziesi´ç lat temu na pok∏adzie STS Pogoria z inicjatywy Wydzia∏u Samochodów i Maszyn 

Roboczych i Wydzia∏u Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej oraz 

Wydzia∏u Mechanicznego Akademii Morskiej w Gdyni odby∏a si´ pierwsza Ogólnopolska 

Konferencja Problemy Naukowo-Techniczne w Wyczynowym Sporcie ˚eglarskim, a „Przeglàd 

Mechaniczny” opublikowa∏ zeszyt specjalny o tej tematyce. Niewàtpliwie obie inicjatywy wymusi∏a 

potrzeba chwili. W 2002 roku wydatki na badania naukowo-techniczne zwiàzane z szeroko 

rozumianym sprz´tem sportowym przekroczy∏y wydatki na badania w przemyÊle motoryzacyjnym. 

Poziom naukowy (mierzony znaczàcymi publikacjami, patentami i stosowanymi technologiami) 

badaƒ dotyczàcych jachtów regatowych jest do tej pory porównywalny z badaniami kosmicznymi 

i lotniczymi. Mo˝na stwierdziç, ˝e nic si´ nie zmieni∏o w zakresie zaanga˝owanych Êrodków i rynku 

pracy dla absolwentów politechnik. Dalej jest stosunkowo du˝e zapotrzebowanie na m∏odych, 

zdolnych in˝ynierów i w dalszym ciàgu nasze politechniki kszta∏cà absolwentów przygotowanych 

do projektowania jachtów ˝aglowych, choç wy∏àcznie w trybie indywidualnego toku studiów. 

A stoczni jachtowych w Polsce jest naprawd´ du˝o i w odró˝nieniu od przemys∏u okr´towego ta 

nisza w dalszym ciàgu si´ rozwija. „Przeglàd Mechaniczny” nie pozosta∏ oboj´tny w tej kwestii 

i wielokrotnie publikowa∏ artyku∏y z zakresu wymienionej tematyki. 

Oddajàc do ràk Czytelników obecny numer czasopisma, staraliÊmy si´ zaprezentowaç prace 

dotyczàce szeroko rozumianej tematyki zwiàzanej z projektowaniem i badaniami ma∏ych jednostek 

p∏ywajàcych, pokazujàc niezmiernie rozleg∏y zakres tematyki. Mamy wić artyku∏y na temat 

nowoczesnych technologii (kompozytów makro i nano), problemów symulacji komputerowej 

i analiz analitycznych ruchu jachtu, a tak˝e opis prac studentów ko∏a naukowego Politechniki 

Gdaƒskiej. 

Po dziesićiu latach funkcjonowania ogólnopolskiej konferencji warto si´ zastanowiç, czy 

tematyka uleg∏a zmianie. In˝ynieria materia∏owa rozwija si´ tak szybko, ˝e tematyka technologiczna 

jest dalej – i zapewne jeszcze d∏ugo pozostanie – aktualna. Problematyka samosterownoÊci 

wiatrowej i autopilota˝u jachtu jest dzisiaj w zasadzie rozwiàzana (w czym zresztà wymiana myÊli 

na konferencjach wybitnie pomog∏a). Pozosta∏ za to nadal otwarty problem dok∏adnego opisu ruchu 

jachtu w warunkach naturalnych, a zw∏aszcza identyfikacji jego modelu dynamicznego na potrzeby 

póêniejszej optymalizacji. Wykonano wiele prac czàstkowych dotyczàcych modeli o ograniczonej 

liczbie stopni swobody, natomiast pe∏ny opis (analityczny lub symulacyjny) dalej napotyka 

powa˝ne trudnoÊci. W warunkach bowiem, gdy wi´kszoÊç producentów oferuje wytwory o dobrej 

jakoÊci, poszukiwanie ma∏ych optimów staje si´ z matematycznego punktu widzenia coraz 

trudniejsze. Nie ma wić obaw, ˝e uczestnicy najbli˝szej konferencji jubileuszowej i przysz∏ych 

spotkaƒ naukowych nie b´dà mieli co robiç... 

˚yczàc Paƒstwu przyjemnej lektury, wdzićzni b´dziemy za wszelkie uwagi. 


4 



DIAGNOSTYKA MASZYN PO RAZ CZTERDZIESTY 

W dniach 4 – 8 marca br. w oÊrodku Geowita w WiÊle odby∏o si´ XL Jubileuszowe 

Ogólnopolskie Sympozjum Diagnostyka Maszyn organizowane przez Wydzia∏ Transportu 

Politechniki Âlàskiej. Organizowanie cyklicznych konferencji w trybie corocznym jest 

przedsi´wzićiem ambitnym, a organizowanie tych˝e przez lat 40 bez znudzenia uczestników 

tematykà, to prawdziwa sztuka. Sympozja Diagnostyka Maszyn powsta∏y z inicjatywy 

Â.P. prof. Ludwika Müllera, który na pierwszych sympozjach sam prowadzi∏ obrady i wszystkie 

referaty osobiÊcie komentowa∏. Niewàtpliwie nale˝y mu si´ za to nader ˝yczliwe wspomnienie, 

lecz trud organizacyjny od samego poczàtku na swych barkach dêwiga∏ najpierw doktor, 

a ostatnio profesor Janusz Gardulski, zmar∏y w roku ubieg∏ym. Jego pamići poÊwićono 

ten jubileusz, co uwydatni∏a pierwsza sesja referatów zamawianych wyg∏oszonych przez 

profesorów Andrzeja Wilka, Czes∏awa Cempla, Zbigniewa Engla i Zbigniewa Dàbrowskiego. 

Z autorów referatów wyg∏oszonych 

na I Sympozjum 

obecni byli prof. Jan Adamczyk, 

prof. Waldemar Kurowski 

i prof. Czes∏aw Cempel. Obecny 

przewodniczàcy Komitetu Naukowego 

prof. Andrzej Wilk by∏ 

wtedy docentem i cz∏onkiem 

Komitetu Organizacyjnego. 

Dla porównania warto 

wspomnieç, ˝e na pierwszym 

Sympozjum wyg∏oszono 12 referatów 

opublikowanych w Zeszytach 

Naukowych Politechniki 

Âlàskiej, a na czterdziestym 

46. 

Warto równie˝ zaznaczyç, 

˝e referaty na Sympozjum Diagnostyka 

Maszyn wyg∏aszane 

sà wy∏àcznie w sesjach plenarnych, 

a najlepsze referaty 

m∏odych uczestników nagradzane 

sà dyplomami honorowymi 

im. prof. Ludwika Müllera. 

Wybrane przez Komitet Naukowy 

referaty od kilku lat publikowane 

sà w czasopismach 

naukowych. 

Mo˝na tylko pogratulowaç 

wytrwa∏oÊci i ˝yczyç oby tak 

dalej. 

Prof. dr hab. in˝. Janusz Gardulski 

W 1965 r. ukoƒczy∏ studia wy˝sze na 

Wydziale Mechanicznym Energetycznym 

Politechniki Âlàskiej i podjà∏ prac´ na Wydziale 

Górniczym tej Uczelni. Stopieƒ doktora 

nauk technicznych uzyska∏ w 1971 r., 

na podstawie pracy wykonanej pod kierunkiem 

prof. Ludwika Müllera. 

W 1975 r. przeniós∏ si´ do Instytutu Transportu i Komunikacji 

w Katowicach, przekszta∏conego póêniej w Wydzia∏ Transportu. 

W 1999 r. uzyska∏ stopieƒ doktora habilitowanego na Wydziale 

Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej. 

W 2001 r. zosta∏ mianowany na stanowisko profesora nadzwyczajnego. 

Nominacj´ profesorskà z ràk prezydenta RP otrzyma∏ 

we wrzeÊniu 2011 r. 

Wybitny specjalista teorii i praktyki zawieszeƒ pojazdów. Twórca 

bezstanowiskowej metody badaƒ zawieszeƒ. Wyniki w∏asnych 

badaƒ prezentowa∏ na krajowych i zagranicznych konferencjach oraz 

w licznych publikacjach, a w tym w monografiach. 

Bra∏ udzia∏ w realizacji kilkudziesićiu prac naukowo-badawczych, 

których wyniki wdro˝ono w przemyÊle, kierowa∏ lub by∏ g∏ównym 

wykonawcà kilku projektów badawczych na zlecenie Komitetu 

Badaƒ Naukowych lub Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa 

Wy˝szego. 

Znaczny dorobek Profesora w zakresie kszta∏cenia m∏odych kadr 

uczelni i przemys∏u obejmuje promotorstwo 4 prac doktorskich 

obronionych i 1 w toku, promotorstwo ok. 200 dyplomów studiów 

magisterskich i in˝ynierskich. By∏ inicjatorem i wieloletnim 

organizatorem studenckich sesji naukowych. 

Samochodziarz (w m∏odoÊci czynny zawodnik rajdowy). 

˚eglarz... 



Innowacje firmy BASF 

na JEC Composites Show 2013 

Turbina wiatrowa z profilem ∏opat, prototyp b∏otnika, spojler i modu∏ 

dachu to tylko niektóre z innowacyjnych elementów kompozytowych, 

które zosta∏y zaprezentowane przez firm´ BASF na targach JEC Composites 

Show w Pary˝u (12 – 14 marca br.). Nowymi materia∏ami sà pianki 

PET (oparte na politereftalanie etylenu) wytwarzane pod nazwà 

handlowà Kerdyn ® oraz nowe systemy epoksydowe i poliuretanowe 

(PU), które mogà byç wykorzystywane do produkcji cz´Êci kompozytowych 

przy u˝yciu metody RTM (Resin Transfer Moulding). Ponadto 

firma BASF zaprezentowa∏a pow∏oki przeznaczone do ∏opat wirnikowych 

stosowanych w turbinach wiatrowych. 

Modu∏ dachu, b∏otnik i spojler 

– nowe materia∏y kompozytowe 

dla przemys∏u motoryzacyjnego 

W firmie BASF prowadzone sà 

intensywne badania nad koncepcjami 

nadwozi i podwozi do pojazdów 

mechanicznych z udzia∏em kompozytów 

polimerowych. Podstaw´ 

badaƒ stanowi potrójny system 

matryc z tworzyw sztucznych – ˝ywicy 

epoksydowej, poliuretanu PU 

oraz poliamidu – wzmocnionych 

w∏óknem i przystosowanych do masowej 

produkcji przy u˝yciu metod 

opartych na formowaniu wtryskowym, 

szczególnie systemu RTM. 

Na przyk∏adzie prototypu b∏otnika 

wzmocnionego w∏óknem w´glowym 

firma BASF zaprezentowa∏a nowy 

system ˝ywicy epoksydowej o nazwie 

Baxxodur ® . System 2220 zosta∏ 

opracowany specjalnie do wykorzystania 

w wysokociÊnieniowej metodzie 

RTM. Poliuretany reprezentowa∏ 

spojler samochodowy wytwarzany 

metodà RTM z materia∏u 

Elastolit ® R 8800. Przy produkcji elementów 

z obu ˝ywic wykorzystuje 

si´ nowatorskie mechanizmy utwardzajàce, 

które umo˝liwiajà szybkie 

sieciowanie. Przezroczysta ˝ywica 

epoksydowa Baxxodur System 2220 

ju˝ po 2,5 minuty przy 120 stopniach 

Celsjusza mo˝e zostaç wyj´ta 

z formy, zachowujàc wysoki stopieƒ 

twardoÊci. Stosowany do produkcji 

nietypowych elementów poliuretanowy 

system RTM Elastolit R 8800 

jest kompatybilny ze wszystkimi 

powszechnie stosowanymi rozmiarami 

w∏ókien i zapewnia wyjàtkowà 

wytrzyma∏oÊç zmćzeniowà. Materia∏ 

cechuje si´ tak˝e bardzo wysokà 

odpornoÊcià na uszkodzenia. 

Oba nowe systemy ˝ywic majà szerokie 

okno przetwarzania, mogà byç 

∏atwo wyjmowane z form dzi´ki 

zaimplementowanym odpowiednim 

substancjom pomocniczym. 

Prezentowany na targach zdejmowany 

warstwowy modu∏ dachu 

samochodowego, równie˝ wytwarzany 

metodà RTM, opracowany 

wspólnie z firmà EDAG GmbH, 

sk∏ada si´ z zamkni´tokomórkowej 

pianki poliuretanowej umieszczonej 

pomi´dzy pow∏okami wzmocnionymi 

w∏óknem w´glowym. Segment 

dachu o masie ca∏kowitej 

wynoszàcej 2,9 kg jest o 40% l˝ejszy 

ni˝ jego aluminiowy odpowiednik, 

a redukcja masy w porównaniu 

ze stalowym elementem kszta∏tuje 

si´ na poziomie 60%. Mo˝liwe zastosowania 

takiej kombinacji materia∏ów 

i obróbki obejmujà (oprócz 

elementów do∏àczanych, jak np. 

drzwi) pokrywy baga˝nika oraz modu∏y 

dachu, a tak˝e elementy konstrukcyjne 

pojazdu nara˝one na du˝e 

obcià˝enia. 

¸opaty wirnikowe 

dla turbin wiatrowych 

Nowa pianka strukturalna PET 

Podczas targów JEC firma BASF 

po raz pierwszy przedstawi∏a piank´ 

konstrukcyjnà powsta∏à na bazie PET 

(politereftalanu etylenu). Nowy materia∏ 

o handlowej nazwie Kerdyn ® 

to wysokiej jakoÊci pianka produkowana 

w postaci p∏yt umieszczanych 

wewnàtrz ∏opat wirnika (fot.). 

Elementy te zapewniajà dodatkowà 

stabilizacj´ konstrukcji. Jako materia∏ 

wype∏niajàcy, pianki PET oferujà 

wyjàtkowo dobre w∏aÊciwoÊci mechaniczne 

oraz mogà podlegaç wielu 

rodzajom obróbki. Dzi´ki odpornoÊci 

na bardzo wysokie temperatury 

oraz du˝ej odpornoÊci chemicznej, 

Kerdyn ® bardzo dobrze nadaje 

si´ do zastosowaƒ kompozytowych. 

Jako sk∏adnik wielu materia∏ów 

kompozytowych, panele PET znajdujà 

zastosowanie równie˝ w transporcie 

làdowym, morskim oraz budownictwie. 

Jednym z najatrakcyjniejszych 

eksponatów prezentowanym przez 

firm´ BASF podczas targów JEC 

by∏ przekrój ∏opaty wirnika turbiny 

wiatrowej. W tym elemencie w∏ókna 

szklane sà zintegrowane z systemem 

6 



˝ywicy epoksydowej Baxxodur ® , 

pianka konstrukcyjna Kerdyn ® zapewnia 

stabilnoÊç, natomiast ˝elowa 

pow∏oka wykoƒczeniowa RELEST ® 

oraz konstrukcyjny klej poliuretanowy 

równie˝ pochodzà z linii 

produktów firmy BASF. 

Nowe systemy infuzji i kleje 

konstrukcyjne 

Do infuzji pró˝niowej coraz wi´kszych 

∏opat wirnikowych firma 

BASF opracowa∏a Baxxodur ® System 

5100 sk∏adajàcy si´ z ˝ywicy 

Baxxores ® ER 5100 oraz utwardzacza 

Baxxodur ® EC 5120. Ten nowy system 

o niskim stopniu lepkoÊci zapewnia 

nie tylko szybkà i ca∏kowità 

impregnacj´ w∏ókien, ale dodatkowo 

oferuje znacznie d∏u˝szy czas do 

obróbki ni˝ w przypadku standardowych 

systemów. W Pary˝u firma 

przedstawi∏a równie˝ nowy klej konstrukcyjny 

oparty na ˝ywicy epoksydowej. 

System Baxxodur 4100 

sk∏ada si´ z ˝ywicy klejàcej Baxxores 

ER 4100 i standardowego utwardzacza 

Baxxodur EC 4110 lub alternatywnie 

Baxxodur EC 4105 do 

szybkiego ∏àczenia. System otrzyma∏ 

aprobat´ Germanischer Lloyd w zakresie 

produkcji ∏opat wirnikowych. 

˚elkoty RELEST nak∏adane metodà 

„In-mold” 

W przypadku pow∏ok dla ∏opat 

wirnikowych istotnà sprawà jest odpornoÊç 

na erozj´ i promieniowanie 

UV. Takà ochron´ zapewniajà 

dwa ˝elkoty z rodziny RELEST ® Wind 

firmy BASF. Pó∏przezroczyste dwusk∏adnikowe 

materia∏y malarskie sà 

bardzo ∏atwe w u˝yciu dzi´ki kolorowym 

utwardzaczom z mo˝liwoÊcià 

kontrolowania stopnia zmieszania. 

Zintegrowane absorbery UV nowej 

Nowa pianka konstrukcyjna firmy BASF na bazie PET (politereftalan etylenu), 

o nazwie handlowej Kerdyn ® (kolor jasnoniebieski) stosowana do produkcji ∏opat 

wirnika turbin wiatrowych, pianka wzmocniona w∏óknem szklanym (kolor szary) 

jest umieszczona wewnàtrz ∏opaty, wzmocniony w∏óknem szklanym element jest 

pokryty pow∏okà z ˝ywicy epoksydowej (kolor ˝ó∏ty) (fot. BASF) 

generacji zapobiegajà uszkodzeniu 

pod∏o˝a przez promienie UV. 

Podk∏ad nak∏adany metodà 

„In-mold” RELEST ® Wind Gelcoat 

Transparent mo˝e uzyskiwaç gruboÊç 

do 400 mikrometrów. Oba 

produkty sà klasyfikowane jako LZO 

(Lotne Zwiàzki Organiczne) i ∏atwe 

w przetwarzaniu. 

èród∏o: BASF 

Metale z pamićià kszta∏tu w samochodach Chevrolet 

W najnowszej wersji sportowego 

modelu samochodu Chevrolet 

Corvette wykorzystano element wykonany 

ze stopów metali z pamićià 

kszta∏tu w miejsce si∏ownika sterujàcego 

pracà klapy wentylacyjnej. 

Odprowadza on powietrze z baga˝nika 

podczas jego zamykania, co 

w poprzednich wersjach mog∏o byç 

utrudnione. Nowy element jest l˝ejszy 

od wczeÊniej stosowanego si∏ownika 

o ok. 0,5 kg. 

Stopy z pamićià kszta∏tu, najcz´Êciej 

wykonane z po∏àczenia miedzi, 

aluminium i niklu lub niklu z tytanem, 

nale˝à do grupy inteligentnych 

materia∏ów, które pod wp∏ywem 

ciep∏a, nacisku, pola magnetycznego 

lub energii elektrycznej 

mogà zmieniaç kszta∏t, wytrzyma∏oÊç 

fot. Chevrolet 

 



lub sztywnoÊç. Stopy te „zapami´tujà” 

swój oryginalny kszta∏t, do 

którego powracajà po zaprzestaniu 

dzia∏ania wymienionych czynników. 

W nowym Chevrolecie Corvette 

element ze stopu z pamićià kszta∏tu, 

pod wp∏ywem ciep∏a z energii elektrycznej, 

uchyla klap´ otworu wentylacyjnego 

po otwarciu pokrywy baga˝nika, 

aktywujàc si´ automatycznie. 

Linka wykonana z inteligentnego 

materia∏u kurczy si´ i przesuwa rami´ 

dêwigni, co uchyla klap´ otworu 

wentylacyjnego i tym samym umo˝liwia 

swobodne zamknićie pokrywy 

baga˝nika. Po jej zatrzaÊnićiu 

dop∏yw pràdu zostaje odci´ty, linka 

stygnie i powraca do swojego wyjÊciowego 

kszta∏tu, co powoduje zamknićie 

klapy wentylacyjnej. 

èród∏o: Chevrolet 

Modu∏owe bloki typu ED – nowe mo˝liwoÊci aplikacji 

Rozdzielacz typu ED 

W szerokiej ofercie wyrobów 

Bosch Rexroth pojawi∏y si´ rozdzielacze 

modu∏owe (sekcyjne) 

o handlowym oznaczeniu ED (fot.), 

które stanowià uzupe∏nienie oferty 

w segmencie rozdzielaczy o przep∏ywach 

do 80 L/min i o maksymalnym 

ciÊnieniu roboczym 310 barów. 

Interesujàcym rozwiàzaniem jest 

∏àczenie rozdzielaczy typu ED z innymi 

konfigurowalnymi rozdzielaczami 

typu M4-12 oraz M4-15. Dzi´ki 

mo˝liwoÊci po∏àczenia rozdzielaczy 

o ró˝nych wartoÊciach nat´˝enia 

przep∏ywu uzyskuje si´ produkt 

∏àczàcy ze sobà, w sposób optymalny, 

korzyÊci techniczne oraz 

ekonomiczne. KorzyÊci, jakie dzi´ki 

temu osiàga u˝ytkownik, to przede 

wszystkim obni˝enie kosztów (jeden 

kompaktowy rozdzielacz zamiast 

dwóch lub kilku rozdzielaczy), 

oszcz´dnoÊç miejsca zabudowy, 

a tak˝e redukcja liczby po∏àczeƒ 

hydraulicznych. 

Rozdzielacze ED znajdujà zastosowanie 

m.in. w: maszynach budowlanych 

(˝urawiach i podnoÊnikach, 

minikoparkach, mini∏adowarkach), 

wózkach wid∏owych i telehandlerach, 

maszynach rolniczych 

(kombajnach, opryskiwaczach, prasach, 

owijarkach, kosiarkach, siewnikach 

i innych) i wiertnicach. 

Jednà z jego istotnych zalet jest 

modu∏owa i zwarta budowa, która 

w po∏àczeniu z wysokà funkcjonalnoÊcià 

pozwala na szybkà i elastycznà 

realizacj´ ró˝norodnych wymagaƒ 

klientów. 

èród∏o: Bosch Rexroth 

8 




AUTOMATICON ® 2013 

AUTOMATYKA POMIARY ELEKTRONIKA 

Na tegorocznych Mi´dzynarodowych Targach Automatyki 

i Pomiarów ju˝ po raz dziewi´tnasty spotka∏y 

si´ liczne, znaczàce w tej bran˝y firmy. W tym roku 

w targach uczestniczy∏o 315 wystawców, którzy reprezentowali 

ponad 750 firm, prezentujàc ofert´ z zakresu 

automatyki, pomiarów, elektroniki przemys∏owej, hydrauliki 

i pneumatyki. Sporo by∏o firm zagranicznych i to 

zarówno reprezentowanych przez polskie oddzia∏y, jak 

i wystawców niemajàcych w Polsce swoich przedstawicielstw 

– takie firmy stanowi∏y ok. 12% ogó∏u 

wystawców. Najwi´ksza liczba wystawców zagranicznych 

pochodzi∏a z Niemiec – 22. W porównaniu 

z ubieg∏ym rokiem na planie targowym nastàpi∏y 

niewielkie zmiany. Podobna by∏a liczba wystawców, 

podobna powierzchnia i obecni stali wystawcy – niektórzy 

od lat w tej samej lokalizacji, np. Bosch Rexroth, 

igus, Phoenix Contact, FANUC, Festo. W tym roku 

w targach ponownie wzi´∏a udzia∏ firma SKF. 

Zachowanie stabilnych wielkoÊci Êwiadczy o pozycji 

targów AUTOMATICON, które ciàgle sà dla firm z bran- 

˝y miejscem do rozmów biznesowych. W aktualnej 

sytuacji gospodarczej, gdy producenci muszà zintensyfikowaç 

poszukiwania klientów, sà te˝ wa˝nym narz´dziem 

marketingowym. Z badaƒ Polskiej Izby Przemys∏u 

Targowego wynika, ˝e udzia∏ w imprezach targowych 

jest najtaƒszà metodà pozyskiwania klientów. 

Podobnie jak w minionych latach na targach prezentowano 

wszystko: poczàwszy od prostych czujników, 

przetworników czy pojedynczych komponentów, przez 

z∏o˝one sterowniki, regulatory, uk∏ady pomiarowe, a˝ 

do skomplikowanych systemów s∏u˝àcych do nadzorowania 

ca∏ych linii technologicznych. Prezentowano 

równie˝ podzespo∏y i narz´dzia wspomagajàce prac´ 

projektantów i osób uruchamiajàcych urzàdzenia w konkretnych 

aplikacjach, aparatur´ kontrolno-pomiarowà. 

Na targach mo˝na by∏o obejrzeç aktualnà ofert´ firm 

i nowoÊci opracowane w minionym roku. Zaprezentowano 

tak˝e produkty, które na targach AUTOMATICON 

mia∏y swojà premier´. 

Na stoisku firmy FANUC pokazano produkty stworzone 

w Japonii: nowy kontroler FANUC R-30iB, nowy robot 

do pakowania i paletyzacji FANUC M710iC/50H (fot. 1), 

a tak˝e najnowsze oprogramowania: ROBOGUIDE – symulator 

stanowisk zrobotyzowanych FANUC, NC Guide 

– symulator sterowaƒ CNC FANUC. Kontroler FANUC 

R-30iB jest najnowszym osiàgnićiem firmy FANUC. 

Nowy model ma wiele udoskonalonych funkcji, m.in. 

procesor o wi´kszej mocy obliczeniowej i udoskonalony 

panel iPendant Touch – panel programowania robota. 

Robot do pakowania i paletyzacji FANUC-M710iC/50H 

zosta∏ zbudowany specjalnie do operacji szybkiego 

przenoszenia. Jego nowa, l˝ejsza konstrukcja umo˝liwia 

znacznie szybsze ruchy, zapewniajàc jednoczeÊnie wi´kszy 

obszar pracy. Robot elastycznie adaptuje si´ do 

przestrzeni produkcyjnej – zastosowane rozwiàzania 

umo˝liwiajà mu prac´ w pozycji odwróconej, czyli np. 

zamocowanie go na suficie. Kompaktowa budowa 

pozwala na aplikacje robota w przemyÊle spo˝ywczym, 

mleczarniach i innych specjalnych instalacjach. 

W bie˝àcym roku, zgodnie z zainteresowaniami odbiorców, 

firmy pokaza∏y wićej robotów o Êrednich 

wymiarach i udêwigach i ma∏e roboty, które najcz´Êciej 

majà postaç mechanicznego ramienia o pewnej liczbie 

stopni swobody. Odznaczony w bie˝àcym roku medalem 

ma∏y robot KR Agilus firmy KUKA (fot. 2) jest przedstawicielem 

rodziny robotów z zakresu ma∏ej robotyki. 

Robot wyró˝nia si´ du˝à sprawnoÊcià w swoim zakresie 

obcià˝eƒ. Wyposa˝ony jest w uk∏ad sterowania KR C4. 

Firma Renishaw oferowa∏a bogaty wybór optycznych 

i magnetycznych linia∏ów pomiarowych (fot. 3). Podczas 

wystawy zaprezentowa∏a m.in. absolutne precyzyjne 

enkodery RESOLUTE z mo˝liwoÊcià pracy w zakresie 

temperatur od -40° do 80°C i przetworniki magnetyczne 

do zastosowaƒ przemys∏owych. Jednà z nowoÊci firmy 

Fot. 1 (AM) 

Fot. 2 (AM) 

10 



Fot. 3 (AM) 

jest linia∏ magnetyczny serii LM TM z wyjÊciem absolutnym 

BISS C oraz absolutny przetwornik pierÊcieniowy 

serii AksIM. Przetworniki te cechujà si´ wysokà odpornoÊcià 

na trudne warunki pracy. 

Firma Omron (fot. 4) przedstawi∏a bardzo ciekawà 

ofert´, w sk∏ad której wchodzi∏y systemy automatyki, 

nap´dy, czujniki, systemy kontroli jakoÊci, bezpieczeƒstwa, 

komponenty regulacyjne i prze∏àczajàce oraz 

Fot. 5 (AM) 

serwera Cx-Serwer. W aplikacji zastosowano kamer´ 

internetowà. Przysz∏oÊç tej aplikacji to panele bezdotykowe, 

systemy bezpieczeƒstwa maszyn i ludzi i wiele 

innych. 

Na targach swoje stoiska mia∏y tak˝e liczne czasopisma 

bran˝owe, w tym równie˝ „Przeglàd Mechaniczny” 

(fot. 6). 

Fot. 4 (AM) 

oprogramowanie i sieci przemys∏owe. Jako nowoÊci 

Omron zaprezentowa∏ m.in. dwa roboty: SCARA i Delta, 

wzmacniacz Êwiat∏owodowy nowej generacji E3X-HD 

oraz czujnik wizyjny FQ2 o kompaktowej budowie, typu 

„wszystko w jednym”, który obs∏uguje ró˝ne elementy 

analizy, np: wyszukiwanie kszta∏tów, kontrola kolorów, 

OCR, odczytywanie i weryfikacja kodów. 

Targom tradycyjnie towarzyszy∏y seminaria i prezentacje 

organizowane przez wystawców. Na stoisku 

firmy Omron zaprezentowano dzia∏anie aplikacji w czasie 

rzeczywistym, która umo˝liwia za pomocà uÊmiechu 

(„smiling system”) lub ruchu palcem na poruszanie 

globusem symbolizujàcym Êwiat (fot. 5). System korzysta 

z technologii stworzonej przez Omron. Sk∏ada 

si´ z komputera PC, na którym dzia∏a Cx-Supervisor 

(SCADA) i OKAO Vision System (system rozpoznawania 

twarzy i gestów). Sterownik NJ kontroluje obracajàcy 

si´ globus przez serwonap´d (EtherCat). Komunikacja 

mi´dzy aplikacjami PC i NJ odbywa si´ przy u˝yciu 

Fot. 6 (AM) 

Po zakoƒczeniu pierwszego dnia targów og∏oszono 

wyniki konkursu o Z∏oty Medal AUTOMATICON. Nagrodzono 

nast´pujàce firmy i ich produkty: 

ATEQ PL Sp. z o.o. – Detektor nieszczelnoÊci dla linii 

produkcyjnych typ ATEQ F5200 

EQ SYSTEM Sp. z o.o. – ASPROVA APS – planowanie 

produkcji w czasie rzeczywistym, w wielu wariantach 

ekonomicznych 

FESTO Sp. z o.o. – Si∏ownik elektryczny EPCO z pozycjonerem 

silnika CMMO-ST 

KEYENCE INTERNATIONAL Belgium – TM-3000 

Series-High-Speed 2D measurement Sensor 

KUKA Roboter CEE GmbH Sp. z o.o. Oddzia∏ w Polsce 

– Robot KR 6 R6900 sixx AGILUS 

Przemys∏owy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP 

– Ma∏y robot do rozpoznania PIAP GRYF ® 

RELPOL S.A. – Elektroniczny przekaênik czasowy 

MT-W-17S-11-9240 



„ÂWIT INNOWACYJNEGO SPO¸ECZE¡STWA” 

W marcu br. Polska Agencja 

Rozwoju Przedsi´biorczoÊci zorganizowa∏a 

w Warszawie spotkanie, podczas 

którego przedstawiony zosta∏ 

najnowszy raport pt. „Âwit innowacyjnego 

spo∏eczeƒstwa. Trendy 

na najbli˝sze lata”. 

Zebranych powita∏ Jerzy Witold 

Pietrewicz, sekretarz stanu w Ministerstwie 

Gospodarki, który w swoim 

wystàpieniu mówi∏ m.in. o tym, ˝e 

w dà˝eniu do innowacyjnoÊci b∏´dem 

jest skupianie si´ wy∏àcznie na 

innowacyjnoÊci produktowej, nale˝y 

zwróciç uwag´ równie˝ na rozwój 

organizacyjny, innowacyjnoÊç w sferze 

zarzàdzania, a priorytetem powinien 

byç rozwój kapita∏u ludzkiego. 

Nast´pnie g∏os zabra∏a Bo˝ena 

Lubliƒska-Kasprzak, prezes Polskiej 

Agencji Rozwoju Przedsi´biorczoÊci. 

PodkreÊli∏a ona koniecznoÊç dokonania 

przez Polsk´ rzeczywistego 

skoku rozwojowego w obszarze 

innowacyjnoÊci, podkreÊli∏a ogromne 

znaczenie wsparcia, jakie otrzymujà 

obecnie tworzone programy innowacyjne 

z Programu Operacyjnego 

Innowacyjna Gospodarka, w którego 

realizacj´ jest zaanga˝owana PARP. 

Kolejnym punktem spotkania by∏a 

prezentacja raportu „Âwit innowacyjnego 

spo∏eczeƒstwa. Trendy na 

najbli˝sze lata”, opisujàcego zmiany 

zachodzàce w polityce innowacyjnoÊci 

i procesach innowacyjnych na 

Êwiecie. 

Spotkanie, poza omówieniem genezy 

i zawartoÊci raportu, przebieg∏o 

w formie dwóch paneli dyskusyjnych: 

Panel I Zmierzch czy Êwit innowacyjnoÊci 

prowadzi∏a Paulina Zadura 

Lichota z PARP. 

Panel II Polska innowacyjna – wyzwania 

prowadzi∏ Edwin Bendyk 

z „Polityki”. 

W spotkaniu i dyskusji udzia∏ 

wzi´li wspó∏autorzy raportu oraz 

zaproszeni eksperci ze Êrodowiska 

naukowego, administracji publicznej, 

sektora przedsi´biorstw oraz organizacji 

pozarzàdowych i biznesu. 

Celem by∏a wymiana poglàdów na 

temat przysz∏oÊci innowacyjnoÊci w 

wymiarze globalnym i w kontekÊcie 

Polski oraz na temat odpowiednich 

wskaêników jego pomiaru i spo- 

∏ecznych konsekwencji wprowadzania 

innowacji. 

Uczestnikami spotkania byli m.in. 

dr Alicja Adamczak, prezes Urz´du 

Patentowego RP; Aneta Wilmaƒska, 

podsekretarz stanu w MÂ; dr Daria 

Go∏´biowska-Tataj ze 

Szko∏y Biznesu PW; prof. 

Stanis∏aw ¸obejko ze 

Szko∏y G∏ównej Handlowej; 

dr Dominik Batorski 

z UW; prof. Jacek Guliƒski, 

podsekretarz stanu 

MNiSzW; prof. Jan Kaêmierczak, 

zast´pca przewodniczàcego 

Komisji 

InnowacyjnoÊci i Nowoczesnych 

Technologii Sejmu 

RP; Marek Darecki 

prezes WSK „PZL-Rzeszów” 

S.A.; Olgierd Dziekoƒski, 

sekretarz stanu w Kancelarii 

Prezydenta RP; dr Andrzej Arendarski, 

prezes Krajowej Izby Gospodarczej; 

Marek Borzestowski, partner, 

Giza Polish Ventures. 

W licznych wypowiedziach skomentowano 

przedstawione diagnozy 

dotyczàce innowacyjnoÊci w Polsce, 

wskazywano przysz∏e kierunki rozwoju 

innowacyjnoÊci oraz przeszkody, 

których usunićie mo˝e zwi´kszyç 

liczb´ innowatorów w kraju, bo choç 

w Polsce poziom innowacyjnoÊci jest 

poni˝ej Êredniej dla wszystkich krajów 

UE, to mo˝na zauwa˝yç sta∏à tendencj´ 

do wzrostu tego wskaênika. 

Przedmiotem wypowiedzi by∏y innowacje 

produktowe, us∏ugowe, sieciowe. 

Dyskutanci zwrócili tak˝e uwag´ 

na spo∏eczne koszty innowacji, 

gdy˝ ka˝da powoduje zmiany w zachowaniu 

spo∏eczeƒstwa. 

HYDROM – elektrolityczna jednostka oczyszczajàcà 

Firma Kennametal Extrude Hone 

opracowa∏a elektrolitycznà jednostk´ 

oczyszczajàcà HYDROM stanowiàcà uzupe∏nienie 

maszyn elektrochemicznych. 

Urzàdzenie zapewnia sta∏à jakoÊç elektrolitu, 

co gwarantuje stabilnoÊç procesu. 

Obróbka elektrochemiczna usuwa 

metal przez rozpuszczenie atomów 

powierzchniowych bez bezpoÊredniego 

kontaktu mi´dzy narz´dziem a materia∏em 

obrabianym. IloÊç materia∏u 

usuwanego jest proporcjonalna do czasu 

i nat´˝enia pràdu przep∏ywajàcego pomi´dzy 

narz´dziem a elementem obrabianym. 

Proces, który mo˝na precyzyjnie 

kontrolowaç, umo˝liwia obróbk´ i polerowanie 

skomplikowanych powierzchni 

w sposób wczeÊniej nieosiàgalny przy 

wykorzystaniu innych metod (w∏àczajàc 

w to rćzne polerowanie i gratowanie). 

Gdy elektrolit op∏ywa powierzchni´ 

obrabianego elementu, pomi´dzy narz´dziem 

a elementem zaczyna p∏ynàç pràd 

sta∏y. IloÊç usuwanego materia∏u zale˝y 

od mocy pràdu przep∏ywajàcego pomi´dzy 

ujemnie na∏adowanym narz´dziem 

a dodatnio na∏adowanym elementem. 

Zwykle narz´dzie jest projektowane 

tak, aby stanowiç lustrzany obraz ostatecznie 

osiàganej powierzchni elementu. 

Poniewa˝ w tym wypadku narz´dzie 

(katoda) nie styka si´ z elementem, to 

praktycznie nie zu˝ywa si´ ono w trakcie 

procesu. Typowe czasy gratowania (usuwania 

zadziorów) i polerowania sà bardzo 

krótkie i w wi´kszoÊci wypadków 

zawierajà si´ w przedziale od 10 do 

30 sekund. W zale˝noÊci od wymagaƒ 

produkcyjnych i wielkoÊci obrabianego 

elementu mo˝e byç konieczne wielokrotne 

mocowanie cz´Êci w celu uzyskania 

wysokiego tempa produkcji. 

Dodatkowa jednostka czyszczàca 

HYDROM zwi´ksza efektywnoÊç procesu 

ECM (technologia obróbki elektrochemicznej). 

Wykorzystanie jej z komorowà 

prasà filtracyjnà pozwala na zredukowanie 

kosztu utylizacji placka filtracyjnego 

o 10%. Czas czyszczenia komorowej prasy 

filtracyjnej mo˝na skróciç szeÊciokrotnie, 

wyd∏u˝a si´ tak˝e ˝ywotnoÊç katody, 

co zwi´ksza dyspozycyjnoÊç maszyny. 

HYDROM mo˝e byç dostarczony 

z nowym wyposa˝eniem ECM, ale mo˝e 

równie˝ stanowiç dodatek do istniejàcych 

maszyn wszelkich marek. 

˚ród∏o: Mat. firmy Kennametal 

12 



WARUNKI PRENUMERATY 

„Przeglàdu Mechanicznego” w 2013 r. 

Prenumerat´ czasopisma mo˝na zamawiaç za poÊrednictwem nast´pujàcych instytucji: 

Zak∏ad Kolporta˝u 

Wydawnictwa SIGMA-NOT Sp. z o.o. 

ul. Ku WiÊle 7 


tel. 22 8403086, 

tel./fax 22 8911374 

www.sigma-not.pl 

RUCH S.A. Oddzia∏ Warszawa 

oraz oddzia∏y w ca∏ym kraju 

Infolinia: 801 800 803 

www.prenumerata.ruch.com.pl 

KOLPORTER S.A. 

ul. Zagnaƒska 61 

25-528 Kielce 

Infolinia: 801 404 044 

www.kolporter.com.pl 

GARMOND PRESS S.A. 

ul. Nakielska 3 


tel. 22 8367059, 22 8367008 

www.garmond.com.pl 

Redakcja PRZEGLÑD MECHANICZNY 


tel. 22 8538113, 22 8430201 w. 255 

www.przegladmechaniczny.pl 

Cena 1 egz. w 2013 r.: 

•wersja drukowana – 24 z∏ (w tym 5% VAT) 

•wersja na CD – 12,20 z∏ (w tym 23% VAT) 

Cena prenumeraty w 2013 r. (w tym VAT) 

wersja drukowana 

na noÊniku CD (pdf) 

kwartalnie – 72 z∏ kwartalnie – 36,60 z∏ 

pó∏rocznie – 144 z∏ pó∏rocznie – 73,20 z∏ 

rocznie – 288 z∏ rocznie – 146,40 z∏ 

Redakcja przyjmuje zamówienia na prenumerat´ przez 

ca∏y rok. Warunkiem przyjćia i realizacji zamówienia jest 

otrzymanie z banku potwierdzenia wp∏aty. 

Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – dla osób 

prawnych i fizycznych – jest dwukrotnie wy˝sza. 

Wp∏at na prenumerat´ mo˝na dokonaç na ogólnie dost´pnych 

blankietach w urz´dach pocztowych (przekazy pieni´˝ne) 

lub w bankach (polecenie przelewu), przekazujàc 

Êrodki pod adresem: 

Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego 

„Przeglàd Mechaniczny” 


konto: BPH S.A. O/Warszawa 

97 1060 0076 0000 3210 0014 6850 

Na blankiecie wp∏aty nale˝y podaç liczb´ egzemplarzy, 

okres prenumeraty oraz adres wysy∏kowy. 


14 


Projekt i wykonanie ∏odzi regatowej 

zasilanej energià s∏onecznà * 

Solar powered regatta boat – design and manufacturing 

JANUSZ KOZAK 

Streszczenie: Wzrastajàce z roku na rok zu˝ycie energii na naszej planecie i zwiàzane z tym kurczenie si´ zapasów 

powszechnie wykorzystywanych noÊników energii oraz wynikajàce z ich stosowania niekorzystne skutki dla Êrodowiska 

naturalnego powodujà, ˝e ludzkoÊç si´ga w stron´ odnawialnych êróde∏ energii. Problem ten dotyka tak˝e zagadnieƒ 

nap´du jednostek p∏ywajàcych. Jednym z potencjalnie interesujàcych êróde∏ energii odnawialnej jest energia s∏oneczna. 

Dla popularyzacji i stymulowania takiego êród∏a nap´du kilkakrotnie w Europie odby∏y si´ ju˝ regaty ∏odzi zasilanych energià 

s∏onecznà. Cz∏onkowie Ko∏a Studentów Techniki Okr´towej Wydzia∏u Oceanotechniki i Okr´townictwa Politechniki 

Gdaƒskiej KORAB od kilku lat uczestniczà w regatach ∏odzi solarnych DONG Energy Solar Challenge. W niniejszej publikacji 

przedstawiono wybrane fragmenty dzia∏aƒ zwiàzanych z wyborem koncepcji, zaprojektowaniem i wykonaniem jednostki 

zdolnej do rywalizacji o wysokà lokat´ w regatach. 

S∏owa kluczowe: energia s∏oneczna, projektowanie ∏odzi, badania oporowe, technologie laminowania 

Abstract: Growing year per year energy consumption and collapsing of world energy resources as well as adverse 

environmental effects are reasons, that people starting searching for exploitation of renewable energy sources. Such 

problem is related to water crafts, yacht and ships also. One of potential interesting renewable energy sources is solar 

energy. For popularization and stimulation of such propulsion system – some solar powered water crafts regatta took place 

in Europe during last years. Students of Faculty of Ocean Engineering and Ship Technology of Gdansk Technical University 

participate in such events systematically. In the paper works on designing, manufacturing and preparation of regatta solar 

powered water craft are presented. 

Keywords: solar energy, water craft design, resistance test, technology of laminate moulding 

Regaty ∏odzi zasilanych energià s∏onecznà odby∏y 

si´ ju˝ w Europie kilkukrotnie. Na przemian, co dwa 

lata, odbywajà si´ regaty Frisian Solar Challenge oraz 

Dutch Open Solar Boats Challenge. Obie imprezy 

majà specyfik´ d∏ugodystansowego wyÊcigu wieloetapowego, 

podczas którego jedynym êród∏em energii 

jest energia s∏oneczna. O zwyci´stwie decyduje 

czas, w jakim pokonano wszystkie etapy. Na podstawie 

bardzo szczegó∏owego regulaminu dopuszcza 

si´ do regat ∏odzie w trzech klasach. Dwie podstawowe, 

najliczniej reprezentowane to klasy A i B, 

czyli ∏odzi standardowych, jedno- i dwuosobowych, 

wyposa˝onych w klasyczne krzemowe panele fotowoltaiczne 

dostarczane przez organizatora. Dzi´ki 

temu wi´ksze szanse majà ekipy o mniejszych bud- 

˝etach, a rywalizacja jest bardziej wyrównana. Trzecia 

* Rozdzia∏y oparto na pracach studentów: Krzysztof Wie˝el 

(Projekt i optymalizacja kszta∏tu kad∏uba jednostki regatowej), 

Maciej Zydek (Mo˝liwoÊci zastosowania p∏atów noÊnych przy 

wyborze koncepcji dla ∏odzi klasy A), Miko∏aj Szmagliƒski 

(Charakterystyka w∏asnoÊci laminatu poliestrowo-szklanego 

wykonanego technologià Resin Transfer Moulding (RTM) 

i kontaktowà), Damian Gawron (Technologia budowy kad∏uba 

regatowego przy wykorzystaniu materia∏u typu prepreg i dociskaniu 

workiem pró˝niowym) z Ko∏a Studentów Techniki 

Okr´towej KORAB Politechniki Gdaƒskiej. 

Dr hab. in˝. Janusz Kozak, prof. nadzw. PG – Wydzia∏ 

Oceanotechniki i Okr´townictwa Politechniki Gdaƒskiej, 

ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdaƒsk, e-mail: 

kozak@pg.gda.pl. 

klasa, w regulaminie oznaczona jako C, tzw. open 

lub top, to ∏odzie jednoosobowe, które w przeciwieƒstwie 

do klas A i B mogà zostaç wyposa˝one 

w dowolne panele fotowoltaiczne o wy˝szej mocy 

ni˝ w przypadku klas standardowych Bud˝et ekip 

startujàcych w tej klasie jest cz´sto kilkukrotnie wy˝szy 

ni˝ tych z klas A czy B. Wymagania ka˝dej klasy 

ÊciÊle okreÊlajà podstawowe parametry jednostek. 

¸odzie solarne startujàce w klasie A muszà spe∏niaç 

nast´pujàce kryteria: d∏ugoÊç ca∏kowita nieprzekraczajàca 

6 m, szerokoÊç nie wi´ksza ni˝ 2,4 m, oraz 

wolna burta (wysokoÊç najni˝ej po∏o˝onego punktu 

pok∏adu mierzona od linii wodnej) o maksymalnej 

wartoÊci jednego metra. Jednostka ma zabieraç na 

pok∏ad jednà osob´ i byç wyposa˝ona w 4 panele 

s∏oneczne dostarczone przez organizatora. Z roku na 

rok podczas zawodów mo˝na zaobserwowaç post´py 

zespo∏ów. Jeszcze kilka lat temu jednostki nap´dzane 

s∏oƒcem osiàga∏y pr´dkoÊç maksymalnà oko∏o 

3 m/s, podczas gdy w roku 2010 zwyci´skie jednostki 

klasy A osiàga∏y na trasie 230 km pr´dkoÊç Êrednià 

oko∏o 3,5 m/s. 

Cz∏onkowie Ko∏a Studentów Techniki Okr´towej 

Wydzia∏u Oceanotechniki i Okr´townictwa Politechniki 

Gdaƒskiej KORAB od kilku lat uczestniczà 

w regatach ∏odzi solarnych DONG Energy Solar 

Challenge [1]. W niniejszej publikacji przedstawiono 

wybrane fragmenty ich ca∏orocznych dzia∏aƒ 

zwiàzanych z wyborem koncepcji, zaprojektowaniem 

i wykonaniem jednostki zdolnej do rywalizacji o wysokà 

lokat´ w regatach. 


Projekt i optymalizacja kszta∏tu 

kad∏uba jednostki regatowej 

W trakcie formu∏owania za∏o˝eƒ projektowych dla 

nowo budowanej jednostki regatowej wzi´to pod 

uwag´ ograniczenia wynikajàce z regulaminu zawodów. 

Z uwagi na postulowanà dzielnoÊç morskà ze 

wzgl´du na koniecznoÊç p∏ywania po du˝ych otwartych 

akwenach morskich, d∏ugoÊç jednostki przyj´to 

jako maksymalnà dopuszczalnà w regulaminie 

i równà 6 m. Do poszukiwaƒ optymalnego kszta∏tu 

jednostki przyj´to wst´pnie trzy ró˝ne formy przekrojów 

kad∏uba oznaczone na rys. 1 jako: 1, 2 i 3. 

Rys. 1. Badane kszta∏ty kad∏ubów 

Kszta∏t kad∏uba nr 1 przyj´to jako najkorzystniejszy 

technologicznie: monotonicznie rozszerzajàca si´ 

wodnica, prawie p∏askie dno w przekrojach wodnicowych 

i praktycznie – poza rejonem ob∏a – p∏askie 

burty. Kszta∏t nr 2 mia∏ wr´gi przechodzàce z formy V 

w p∏askodenne U w kierunku rufy, zaÊ wodnica, 

jak w przypadku 1, by∏a stale rozszerzajàca si´, ale 

o mniejszym kàcie rozchylenia i ∏agodniej nabierajàca 

szerokoÊci w kierunku rufy. Kszta∏t nr 3 zaprojektowano 

o lekko zw´˝ajàcej si´ wodnicy w rejonie 

rufy, o przekrojach wr´gowych okràg∏ych na 

dziobie i rufie z wyp∏aszczonym dnem w rejonie 

Êródokrćia. Dodatkowym efektem wynikajàcym ze 

zw´˝enia wodnicy na rufie i warunku zachowania 

sta∏ej szerokoÊci pok∏adu sà rozchylajàce si´ w tym 

rejonie wr´gi. 

Po wykonaniu wst´pnych analiz przy u˝yciu oprogramowania 

wykorzystujàcego równania mechaniki 

p∏ynów (ang. Computational Fluid Dynamics 

– CFD), poprawnoÊci uzyskanych rozwiàzaƒ i ostatecznego 

doboru kszta∏tu kad∏uba dokonano na podstawie 

wyników badaƒ modelowych. Modele zosta∏y 

wykonane w skali 1:4 przy u˝yciu 5-osiowej frezarki 

numerycznej z dok∏adnoÊcià 0,13 mm z tworzywa 

poliuretanowego o g´stoÊci 0,47 kg/dm 3 (rys. 2). 

Powierzchnia zosta∏a wykoƒczona dwiema warstwami 

lakieru akrylowego. Modele pos∏u˝y∏y za baz´ 

do wykonania form laminatowych, w których – za 

Rys. 2. Frezowanie modelu (Model Art, Ostróda) 

Rys. 3. Model podczas holowania 

pomocà technologii infuzji pró˝niowej – wykonano 

docelowe modele do badaƒ. Uzyskana masa samego 

modelu nieznacznie powy˝ej 1 kg pozostawi∏a 

ponad 2 kg rezerwy wypornoÊci na dobalastowanie 

i takie roz∏o˝enie mas wewnàtrz kad∏uba, aby uzyskaç 

po˝àdane zrównowa˝enie wzd∏u˝ne i charakterystyki 

bezw∏adnoÊciowe. 

Badania i ekstrapolacj´ wyników przeprowadzono 

zgodnie z procedurami ITTC [2]. Zgodnie z nimi 

modele powinny zostaç wykonane z dopuszczalnymi 

odst´pstwami kszta∏tu poni˝ej 1 mm, tote˝ konieczne 

by∏o zastosowanie frezarki numerycznej. 

W celu spe∏nienia tych samych wymagaƒ masa modelu 

powinna byç zgodna z projektowà z dok∏adnoÊcià 

do 0,2%, co w wypadku modelu badawczego 

wynosi∏o niewiele ponad 6 g tolerancji. OkreÊlona 

na podstawie pomiarów wagi modelu dok∏adnoÊç 

masy wynios∏a 0,016%. 

Badania przeprowadzono na basenie Wydzia∏u 

Oceanotechniki i Okr´townictwa Politechniki Gdaƒskiej 

(basen o wymiarach 30x3x1,7 m). Modele zosta∏y 

zamocowane do wózka holowniczego w sposób 

umo˝liwiajàcy im nurzania i kiwania (rys. 3). Rejestrowana 

by∏a pr´dkoÊç, si∏a holowania i kàt trymu. 

Odczytu i rejestracji danych oporu modelu dokonano 

elektronicznie z dok∏adnoÊcià 0,01 N i cz´stotliwoÊcià 

pomiaru 1000 Hz. Holowania odby∏y si´ 

na wodzie spokojnej. Zakres pr´dkoÊci dla testów 

wynosi∏ od 1 m/s do 2,4 m/s, co oznacza pr´dkoÊci 

od 2 do 4,8 m/s dla rzeczywistego kad∏uba. Dodatkowo 

kontrolowana by∏a temperatura wody w celu 

dok∏adniejszego przeliczenia wyników. 

Metoda ekstrapolacji wyników badaƒ modelowych 

przedstawiona w procedurze ITTC [2] oparta 

jest na metodzie Froude’a. Opór statku wyznacza si´ 

na podstawie wspó∏czynnika oporu ca∏kowitego. 

Wszystkie sk∏adowe, oprócz wspó∏czynnika oporu 

resztkowego, okreÊla si´ wed∏ug podanych wzorów, 

zaÊ wspó∏czynnik oporu resztkowego jest taki sam 

dla modelu i statku. Po holowaniu modelu z zadanà 

pr´dkoÊcià wyznacza si´ jego wspó∏czynnik oporu 

ca∏kowitego. Po odjćiu sk∏adowych obliczonych wed- 

∏ug wzorów wylicza si´ wspó∏czynnik oporu resztkowego. 

Wspó∏czynnik oporu ca∏kowitego dla statku 

uzyskuje si´ po ponownym policzeniu sk∏adowych 

wspó∏czynników dla statku i dodaniu wspó∏czynnika 

oporu resztkowego. 

16 


Na rys. 4 przedstawiono wyniki oporu uzyskane 

na podstawie badaƒ modelowych. Jak widaç, najmniejsze 

opory w ca∏ym zakresie badanych pr´dkoÊci 

uzyska∏ model o kszta∏cie 2. Kad∏ub 3 w Êrodkowym 

zakresie pr´dkoÊci uplasowa∏ si´ mi´dzy 

wynikami kszta∏tu 1 i 2. Jest to zakres pr´dkoÊci, 

w którym jednostka b´dzie p∏ywa∏a. Na etapie projektowania 

kszta∏tu 2 starano si´ zmniejszyç opory 

kosztem statecznoÊci. Zysk na oporze okaza∏ si´ 

jednak na tyle ma∏y, ˝e nie zrekompensowa∏ gorszych 

parametrów statecznoÊciowych. Wobec tego 

do budowy regatowego kad∏uba wybrany zosta∏ 

kszta∏t nr 3. 

Opór [N] 

przy u˝yciu tylko i wy∏àcznie energii s∏onecznej, 

czyli bez wykorzystania zapasu z akumulatorów. 

Na etapie formu∏owania za∏o˝eƒ dla projektowanej 

jednostki przyj´to jej ci´˝ar startowy równy 

ok. 2100 N, a pr´dkoÊç wyjÊcia z wody do lotu na p∏atach 

4,2 m/s. Górnà granicà dla pr´dkoÊci startu dla 

wodolotu jest 5,2 m/s (przy tej pr´dkoÊci jednostka 

wypornoÊciowa zbli˝a si´ do wykorzystania 90% 

mocy naporu). Pozosta∏e 10% to zapas ze wzgl´du na 

niekorzystne warunki pogodowe. Dla tak za∏o˝onych 

parametrów wykonano proces doboru profilu dla 

p∏ata. SpoÊród 2240 dost´pnych katalogowo profili [3] 

wybrano trzy – po jednym z ka˝dej grupy geometrycznego 

podzia∏u p∏atów. 

Wst´pna selekcja polega∏a na odrzuceniu tych 

profili, których kszta∏t sugerowa∏ trudnoÊci wykonawcze. 

W kolejnym kroku selekcji dokonano wyboru 

profilu na podstawie kryterium wspó∏czynnika doskona∏oÊci 

(wspó∏czynnik si∏y noÊnej do wspó∏czynnika 

oporu). Finalny dobór wyselekcjonowanych 

p∏atów by∏ subiektywnà decyzjà projektanta – ostatecznie 

do dalszych badaƒ wybrano p∏asko wypuk∏y 

profil SIMPLEX 8 – rys. 5b. 

a) 

Pr´dkoÊç [m/s] 

Rys. 4. Wyniki doÊwiadczalne oporów analizowanych modeli 

Pe∏na procedura ekstrapolacji wyników wymaga 

uwzgl´dnienia du˝ej liczby czynników. W przedstawionych 

badaniach kilka z nich zosta∏o pomini´tych. 

Z powodu wykoƒczenia powierzchni kad∏uba regatowego 

tak samo jak i modeli na wysoki po∏ysk, pomini´ty 

zosta∏ wspó∏czynnik chropowatoÊci. Nie 

uwzgl´dniono równie˝ tzw. wspó∏czynnika korelacji. 

Jest to wspó∏czynnik u˝ywany przez du˝e baseny 

modelowe, wynikajàcy z doÊwiadczenia i weryfikacji 

badanych modeli z rzeczywistymi obiektami, który 

dodatkowo zmniejsza b∏àd ekstrapolacji. Wspó∏czynnik 

kszta∏tu powinien zostaç wyznaczony podczas 

holowania modelu z pr´dkoÊcià odpowiadajàcà liczbie 

Froude’a poni˝ej 0,2. Z powodu bardzo ma∏ych 

wartoÊci oporów w ˝àdanym zakresie pr´dkoÊci 

dost´pna aparatura nie pozwala∏a na jednoznaczne 

wyznaczenie jego wartoÊci. Mo˝na wić stwierdziç, 

˝e w analizowanym przypadku kszta∏tów badania 

modelowe nie wy∏oni∏y jednoznacznie najlepszego 

kad∏uba, jednak˝e uzyskane dane porównawcze 

pozwoli∏y zaw´ziç dalszy zakres poszukiwaƒ. 

Mo˝liwoÊç zastosowania p∏atów noÊnych 

przy wyborze koncepcji dla ∏odzi klasy A 

Podczas dyskusji nad wyborem koncepcji kad∏uba 

jednostki i jego w∏asnoÊci ˝eglugowych pojawi∏o si´ 

pytanie: czy zasadne jest wykorzystywanie hydrodynamicznych 

p∏atów w klasach ograniczonych A i B. 

Interesujàco brzmi tu informacja, ˝e w ostatnich latach 

zespó∏ Delta Lloyd, korzystajàc z p∏atów noÊnych, 

osiàgnà∏ pr´dkoÊç maksymalnà 37 km/h (10,29 m/s). 

Co ciekawe, dru˝yna twierdzi∏a, ˝e mieli jeszcze 

30% zapas mocy. Wed∏ug urzàdzeƒ pomiarowych na 

jednostce pr´dkoÊç w stanie lotu zosta∏a osiàgni´ta 

b) 

c) 

Rys. 5. Profile p∏ata z podzia∏em na grupy geometryczne: 

a) wkl´s∏o wypuk∏y, b) p∏asko wypuk∏y, c) dwuwypuk∏y 

Wspó∏czynnik C L 

si∏y noÊnej dla projektu p∏ata 

przyj´to równy 0,3, opierajàc si´ na tym, ˝e jest to 

stosunkowo niska wartoÊç, osiàgalna dla wi´kszoÊci 

profili znajdujàcych si´ w bazie danych. W efekcie 

otrzymano wzór na si∏´ noÊnà generowanà przez 

p∏at: 

gdzie: 

v – pr´dkoÊç op∏ywu, m/s; 

A – powierzchnia p∏ata, m 2 ; 

C L 

– wspó∏czynnik si∏y noÊnej 

Po przekszta∏ceniu i podstawieniu za∏o˝onych 

danych uzyskano powierzchni´ p∏ata: 

W efekcie do dalszych dzia∏aƒ przyj´to kszta∏t 

obrysu p∏ata jako prostokàt o wymiarach 2 m x 0,2 m. 

(1) 

(2) 


Zaprojektowane p∏aty zastosowano na modelu 

badawczym kad∏uba jednostki i poddano próbom 

w basenie modelowym, a nast´pnie przeliczono do 

skali kad∏uba rzeczywistego na podstawie zaleceƒ 

ITTC [2]. Model w trakcie badaƒ przedstawiono na 

rys. 6. 

Rys. 6. Badania modelu projektowanej jednostki w klasie A 

w basenie modelowym 

Na rys. 7 przedstawiono zestawienie wyników 

badaƒ modelowych wodolotu dla trzech ró˝nych 

wartoÊci kàtów natarcia p∏ata, a dodatkowo krzywà 

oporu kad∏uba wypornoÊciowego. Indeksy w opisie 

krzywych oporu dla wodolotu oznaczajà wartoÊci 

kàta natarcia odpowiednie dla p∏ata dziobowego 

i rufowego. 

Na podstawie wyników z badaƒ mo˝na stwierdziç, 

˝e nie tylko mo˝liwe jest zastosowanie p∏ata 

do projektowanej w klasie A jednostki, ale wydaje si´ 

to równie˝ op∏acalne. Maksymalna dost´pna moc 

naporu nie jest podczas lotu wykorzystana nawet 

w 50%. Osiàgni´te podczas badaƒ pr´dkoÊci utwierdzajà 

w przekonaniu, ˝e rozwój i dalsza optymalizacja 

wodolotu sà w stanie polepszyç ju˝ satysfakcjonujàcy 

wynik. 

Przeprowadzona analiza regulaminu, wymagaƒ 

praktyczno-u˝ytkowych oraz technologii ukazuje, jak 

z∏o˝onym problemem jest zbudowanie jednostki 

solarnej, poruszajàcej si´ na p∏atach noÊnych. Samo 

rozpatrzenie p∏atów noÊnych, jako modyfikacji istniejàcego 

kad∏uba, jest zagadnieniem omówionym 

w poprzednich rozdzia∏ach. Technologicznie wykonanie 

p∏ata jest mo˝liwe z zastosowaniem kompozytów. 

Wykorzystujàc w∏ókna w´glowe, mo˝na 

osiàgnàç lekkoÊç i wytrzyma∏oÊç wyrobu. 

Charakterystyka w∏asnoÊci laminatu 

poliestrowo-szklanego wykonanego 

technologià Resin Transfer Moulding (RTM) 

i kontaktowà 

W trakcie procesu doboru metody wytwarzania 

kad∏uba projektowanej jednostki przeprowadzono 

studia nad najlepszà technologià laminowania zaprojektowanej 

bry∏y jednostki. Laminowanie rćzne 

przyj´to tu jako punkt odniesienia do porównania 

z innymi metodami, poniewa˝ istnieje wiele technologii 

wytwarzania laminatów. Istotnym aspektem 

jest wp∏yw procesu produkcji na w∏asnoÊci kompozytów. 

Najpopularniejszà jak dotàd technologià 

wytwórstwa laminatów poliestrowo-szklanych jest 

metoda laminowania rćznego. Jest to technika 

bardzo dobrze rozpoznana równie˝ pod wzgl´dem 

jej wp∏ywu na w∏asnoÊci wytrzyma∏oÊciowe laminatów. 

Natomiast proces formowania laminatu za 

pomocà technologii RTM nie jest ju˝ tak popularny. 

Dlatego te˝ istnieje potrzeba zbadania laminatu otrzymanego 

w wyniku tego procesu i okreÊlenie jego 

wp∏ywu na w∏asnoÊci wytrzyma∏oÊciowe. 

Rćzne formowanie laminatów jest historycznie 

pierwszym sposobem ich wytwarzania. Polega ono 

na przesyceniu wzmocnienia szklanego u∏o˝onego 

w formie ciek∏à ˝ywicà poliestrowà za pomocà rćznych 

narz´dzi. Metoda ta jest wyjàtkowo prosta i tania, 

bowiem utwardzanie odbywa si´ pod ciÊnieniem 

atmosferycznym w temperaturze pokojowej. Prostota 

tej metody pozwala na produkcj´ elementów 

o du˝ych wymiarach. Jest op∏acalna przy krótkich 

seriach. Budowa formy do laminowania kontaktowego 

jest bardzo prosta, a przyk∏ad takiej formy zosta∏ 

przedstawiony na rys. 8. 

Metoda RTM jest dalszym rozwinićiem sposobu 

Vacuum Infusion, czyli zasysania lepiszcza do obszaru 

laminowanego wskutek obni˝enia ciÊnienia w tym 

obszarze. Technologia RTM opiera si´ na stosowaniu 

dwóch form sztywnych o charakterze matrycy 

i patrycy, mi´dzy którymi uk∏ada si´ wzmocnienie 

szklane, a przesycenie nast´puje przez swobodny 

przep∏yw ˝ywicy od króçca wejÊciowego do wyjÊcio- 

Rys. 7. Wykres oporu na podstawie 

badaƒ modelowych dla trzech wartoÊci 

kàtów natarcia p∏ata (dziobowego i rufowego) 

18 


Rys. 8. Budowa formy do laminowania rćznego: 1 – wa∏ek, 

2 – wzmocnienie szklane, 3 – ˝ywica, 4 – forma 

wego. Opisany wariant technologii RTM okreÊlany 

jest najcz´Êciej jako Light Resin Transfer Moulding 

(L-RTM). W L-RTM ˝ywica do uk∏adu podawana jest 

pod niewielkim ciÊnieniem, dodatkowe podciÊnienie 

powoduje szczelne zamknićie formy oraz wspomaga 

transfer ˝ywicy przez wzmocnienie. Na rys. 9 przedstawiono 

schematycznà budow´ formy stosowanej 

przy tej technologii. 

Rys. 9. Schemat budowy formy: 1 – patryca, 2 – matryca, 

3 – króçce instalacji zasilajàcej w ˝ywice, 4 – króçce instalacji 

pró˝niowej, 5 – króçce instalacji pró˝niowej, 6 – nadmiar ˝ywicy, 

7 – wzmocnienie, 8 – uszczelki, 9 – ko∏nierz pró˝niowy 

W celu porównania wp∏ywu technologii wykonania 

na w∏asnoÊci wytrzyma∏oÊciowe laminatu przeprowadzono 

serie badaƒ niszczàcych na próbkach wykonanych 

ró˝nymi technikami wytwarzania. Wykonane 

próbki zosta∏y poddane próbie zginania oraz 

badaniom majàcym na celu okreÊlenie zawartoÊci 

procentowego wzmocnienia szklanego w laminacie. 

Wymiary próbek okreÊlono na podstawie normy 

EN ISO 178. Próbki zosta∏y wykonane przez wycićie 

z gotowych elementów. Wyroby, które pos∏u˝y∏y 

jako materia∏ do uzyskania próbek, zosta∏y wykonane 

specjalnie w tym celu, a jedynà cechà ró˝niàcà by∏a 

technologia wykonania. Przy wykonaniu p∏yt kontrolnych 

wykorzystano nast´pujàce komponenty: 

˝ywice Polimal 105-8, wzmocnienia w postaci maty 

szklanej ze szk∏a typu E z preparacjà silanowà lepionà 

chemicznie, ca∏kowita gramatura u˝ytego wzmocnienia 

wynosi 1200 g/m 2 . Badanie zawartoÊci szk∏a 

w laminacie zosta∏o przeprowadzone zgodnie z normà 

EN ISO 1172. Przeprowadzona próba polega∏a na 

wycićiu próbek laminatu z p∏yty kontrolnej, dok∏adnym 

zwa˝eniu tygla, próbek wraz z tyglem przed 

wygrzewaniem oraz próbek i tygla po wygrzaniu 

w piecu nagrzanym do 625 0 C. W tab. I przedstawiono 

wyniki badania zawartoÊci wzmocnienia. 

Badania w∏asnoÊci wytrzyma∏oÊciowych zosta∏y 

wykonane przy u˝yciu maszyny wytrzyma∏oÊciowej 

na Wydziale Oceanotechniki i Okr´townictwa. Zgodnie 

z normà u˝yto 5 próbek, które zosta∏y poddane 

próbie zginania trójpunktowego. Dzi´ki przeprowadzonemu 

badaniu otrzymano napr´˝enia od zginania, 

ugićie, a tak˝e modu∏ Younga, lecz jak si´ okaza∏o 

po póêniejszej analizie danych, jest on niemiarodajny 

TABELA. I. Zestawienie wyników badaƒ procentowego 

udzia∏u wzmocnienia w laminacie 

ZAWARTOÂå 

METODA NR PRÓBKI WZMOCNIENIA, 

% wagowo 

L-RTM 1 32,76 

L-RTM 2 33,41 

L-RTM 3 33,67 

Êrednia zawartoÊç szk∏a 33,28 

M. kontaktowa 4 25,76 



Êrednia zawartoÊç szk∏a 25,92 

i nie mo˝e s∏u˝yç jako podstawa do formu∏owania 

wniosków. W tab. II i III zebrano wyniki z przeprowadzonej 

próby zginania. 

TABELA II. Wyniki próby zginania próbek wykonanych metodà 

kontaktowà: L – d∏ugoÊç próbki, B – szerokoÊç próbki, 

h – gruboÊç próbki, f – ugićie maksymalne w momencie 

zniszczenia, Rg – napr´˝enie maksymalne w momencie zniszczenia 

nr L, mm B, mm h, mm f, mm E, GPa Rg,MPa 

1 80 10 3,25 - 161,9 

2 80 10,2 3,3 9,23 161,6 

3 80 10,05 3,2 9,77 

141,2 

4,0 – 5,6 

4 80 10 3,3 9,21 141,3 

5 80 10,7 3,3 9,99 150,4 

WartoÊci Êrednie 9,55 151,3 

TABELA III. Wyniki próby zginania próbek wykonanych metodà 

L-RTM: L – d∏ugoÊç próbki, B – szerokoÊç próbki, h – gruboÊç 

próbki, f – ugićie maksymalne w momencie zniszczenia, 

Rg – napr´˝enie maksymalne w momencie zniszczenia 

nr L, mm B, mm h, mm f, mm E, GPa Rg, MPa 

1 82 10 2,5 16,04 157,3 

2 77 10 2,5 - 157,3 

3 84 10 2,3 12,63 

177,8 

3 – 6,4 

4 83 10 2,2 13,76 238,5 

5 79 10,1 2,3 15,38 216 

WartoÊci Êrednie 14,45 189,39 

Podczas próby gićia prowadzono zapis odkszta∏cenia 

próbki w funkcji strza∏ki ugićia. Przebieg tej 

krzywej mo˝e pozwoliç na bli˝sze okreÊlenie wp∏ywu 

technologii na laminat. Na rys. 10 i 11 przedstawiono 

przyk∏ady takich zapisów dla badanych próbek wykonanych 

w dwóch, opisanych wczeÊniej, procesach 

technologicznych. 

Z przeprowadzonych badaƒ zawartoÊci szk∏a wynika, 

i˝ laminat wykonany technologià L-RTM wykaza∏ 

wy˝szà zawartoÊç wzmocnienia, lecz trzeba pami´taç, 

˝e ta ró˝nica zosta∏a spowodowana obecnoÊcià 

formy. Dzi´ki tej technologii mo˝na uzyskaç 

wyrób z laminatu, w którym wzmocnienie szklane 

jest rozmieszczone równomiernie, a jego zawartoÊç 

jest wi´ksza ni˝ w przypadku stosowania metody 

rćznej. U˝ycie tej technologii powoduje, ˝e nadmiar 

˝ywicy nie zbiera si´ na poziomych powierzchniach, 

gdy˝ budowa przeciwformy zapobiega temu zjawisku. 

Podczas badania charakteru prze∏omów nie mo˝na 


Rys. 10. Wykres napr´˝eƒ od zginania 

w funkcji strza∏ki ugićia dla próbki nr 1 

wykonanej technologià L-RTM 

Jak ju˝ podano wczeÊniej, kszta∏t kad∏uba zosta∏ 

zaprojektowany przy wykorzystaniu obliczeƒ oporu 

metodami numerycznymi CFD oraz dodatkowo przebadany 

podczas prób na basenie modelowym. Zoptymalizowany 

i zweryfikowany doÊwiadczalnie (w skali) 

kszta∏t kad∏uba zosta∏ wyfrezowany w skali rzeczywistej 

przez stoczni´ Model Art. Nast´pnie wykonano 

form´ (rys. 12), korzystajàc z wysokotemperaturowej 

˝ywicy winylowo-estrowej zapobiegajàcej skurczowi 

materia∏u. Ostatnim etapem by∏o wylaminowanie 

gotowego kad∏uba. 

Rys. 11. Wykres napr´˝eƒ od zginania w funkcji strza∏ki ugićia 

dla próbki nr 4 wykonanej technologià kontaktowà 

zauwa˝yç znaczàcych ró˝nic pomi´dzy poszczególnymi 

technologiami, gdy˝ wszystkie próbki p´ka∏y 

po stronie rozciàganej. Obserwacja próbek poddanych 

szlifowaniu ujawni∏a znaczne b∏´dy w strukturze 

laminatu wykonanego technologià kontaktowà, 

zauwa˝ono du˝à liczb´ pćherzy powietrza, 

natomiast w L-RTM laminat nie wykazywa∏ obecnoÊci 

pćherzy powietrza. Wa˝nà i cenionà cechà laminatu 

wykonanego technologià L-RTM sà dwie g∏adkie 

powierzchnie, co znacznie poprawia jego estetyk´. 

Stosowanie technologii kontaktowej pozwala na 

uzyskanie podobnego efektu tylko po jednej stronie 

laminatu. Analiza pól powierzchni zakreÊlanych przez 

krzywà wykresu ∏amania – która reprezentuje energi´ 

dostarczonà do próbki – wykaza∏a du˝e podobieƒstwo 

w obydwu laminatach. Wykres zginania laminatu 

wykonanego technologià kontaktowà wykazywa∏ 

w koƒcowej cz´Êci sk∏onnoÊç do przechodzenia 

w krzywà równoleg∏à do osi poziomej. W odró˝nieniu 

od próbek z laminatu L-RTM, którego wykresy rozciàgania 

koƒczy∏y si´ urwaniem. 

Technologia budowy kad∏uba regatowego 

przy wykorzystaniu materia∏u typu prepreg 

i dociskaniu workiem pró˝niowym 

W efekcie prowadzonych prac studialnych – cz´Êciowo 

przedstawionych wczeÊniej, ostatecznie do 

budowy nowego kad∏uba ∏odzi regatowej wykorzystano 

laminat typu prepreg i przek∏adk´ z korka 

naturalnego. Wszystkie warstwy scalono, wykorzystujàc 

metod´ worka pró˝niowego. 

Rys. 12. Laminowanie formy 

Nazwa prepreg pochodzi od angielskiego s∏owa 

preimpregnation. Sà to przesàczone syciwem w∏ókna 

zabezpieczone z obydwu stron specjalnà folià [4]. 

Zaletà prepregów w porównaniu z innymi materia- 

∏ami i sposobami laminowania jest optymalna 

i powtarzalna zawartoÊç ˝ywicy zapewniajàca bardzo 

korzystny stosunek wytrzyma∏oÊci do masy laminatu 

(tab. IV). 

TABELA IV. Porównanie w∏asnoÊci laminatu w zale˝noÊci od 

sposobu laminowania [4] 

Sposób ˚ywica, Wzmocnienie, 

laminowania zawartoÊç % zawartoÊç % 

Laminowanie rćzne 70 – 60 30 – 40 

Worek próêniowy 60 – 50 40 – 50 

Infuzja 50 – 45 50 – 55 

Autoklawa (prepregi) 45 – 38 55 – 62 

RTM i L-RTM 80 – 60 20 – 40 

20 


Wa˝nà zaletà laminatów typu prepreg jest ich 

stosunkowo ∏atwa aplikacja. Zastosowana przez 

producenta folia u∏atwia dok∏adne umiejscowienie 

materia∏u na powierzchni formy, zapobiega przesuwaniu 

si´ w∏ókien podczas uk∏adania oraz doskonale 

∏àczy si´ z materia∏ami typu plaster miodu 

czy korek. Pozwala równie˝ na scalenie, zapewniajàc 

przy tym minimalny udzia∏ ˝ywicy w materiale przek∏adkowym. 

Dzi´ki temu mo˝liwe jest uzyskanie 

minimalnej masy konstrukcji przy jednoczesnym 

zachowaniu niezb´dnej wytrzyma∏oÊci. Przewa˝nie 

prepreg sk∏ada si´ z ˝ywicy epoksydowej i tkaniny 

z w∏ókna w´glowego, aramidowego bàdê szklanego. 

Tkanina mo˝e byç jednokierunkowa lub pleciona, 

w zale˝noÊci od kierunku napr´˝eƒ i liczby warstw 

[4 – 7]. Sà to materia∏y doÊç rzadko spotykane na 

polskim rynku i bardzo kosztowne. W zwiàzku z tym, 

w trakcie wykonywania kad∏uba ∏odzi regatowej 

postanowiono wykonaç prepregi w∏asnorćznie, 

obni˝ajàc w ten sposób koszty projektu. W ˝argonie 

bran˝owym technologia, jakà wykorzystano do produkcji 

prepregu, znana jest pod nazwà „mokry 

prepreg”. Tworzenie prepregów jest procesem wymagajàcym 

bardzo du˝ej skrupulatnoÊci i dok∏adnoÊci. 

Pierwszym krokiem przygotowaƒ jest u∏o˝enie 

na przemian warstw folii i tkaniny potrzebnych 

do laminowania kad∏uba (rys. 13). Ca∏oÊç rozk∏ada 

si´ na uprzednio przygotowanym stanowisku w postaci 

d∏ugiego i szerokiego sto∏u. Nast´pnie syciwo 

w postaci ˝ywicy zmieszanej z utwardzaczem rozprowadza 

si´ po tkaninie. W momencie zadowalajàcego 

przesàczenia tkanin´ wraz z folià, do której 

przylega, odczepia si´ od sto∏u, sk∏ada na pó∏ i 

odk∏ada do u∏o˝enia wewnàtrz formy, zaczynajàc tym 

samym przesàczanie nast´pnego kawa∏ka tkaniny. 

Podczas przesàczania tkaniny nale˝y zwróciç uwag´, 

aby w∏ókna przed przesyceniem nie poprzesuwa∏y si´ 

wzgl´dem siebie. Warstw´ prepregu mo˝na uk∏adaç 

na formie zarówno bezpoÊrednio po przesyceniu, 

jak i dopiero po przygotowaniu wszystkich kawa∏ków. 

Wszystko zale˝y od liczby osób uczestniczàcych 

w laminowaniu kad∏uba i od rodzaju ˝ywicy, tj. 

czasu, po jakim zacznie ˝elowaç. Podczas omawianej 

budowy u˝yta zosta∏a ˝ywica epoksydowa Sika 

Biresin Cr 132 o czasie ˝elowania 2,5 godziny od dodania 

utwardzacza. Zastosowanie ˝ywicy o d∏u˝szym 

czasie roboczym pozwala na prac´ pod mniejszà 

presjà czasu. 

Wykonanie formy i kad∏uba by∏o bardzo czasoch∏onne 

ze wzgl´du na stosowanà technologi´, ale 

umo˝liwi∏o uzyskanie ich najwy˝szej jakoÊci. Konieczne 

by∏o zachowanie przerw technologicznych 

pomi´dzy kolejnymi procesami. Podczas budowy 

formy poczàtkowo na∏o˝ono trzy warstwy rozdzielacza 

w postaci wosku. Nast´pnie na∏o˝one zosta∏y dwie 

warstwy ˝elkotu, w odst´pie pićiu godzin pomi´dzy 

warstwami oraz dwunastu godzin przed laminowaniem. 

Laminowanie podzielone zosta∏o na dwa 

etapy. Podczas pierwszego etapu na∏o˝one zosta∏y 

cztery warstwy maty szklanej o gramaturze 400 g/m 2 . 

Podczas drugiego etapu, po up∏ywie 3 godzin, na- 

∏o˝one zosta∏y kolejne cztery warstwy maty o takiej 

samej gramaturze. Wszystko przesàczono syciwem 

w postaci ˝ywicy winylowo-estrowej. 

Nast´pnie przystàpiono do laminowania kad∏uba. 

Pierwszym etapem by∏o oczyszczenie powierzchni 

formy preparatami firmy Loctite i wodà, a nast´pnie 

dok∏adne jej wysuszenie. Na suchà powierzchni´ 

na∏o˝ona zosta∏a warstwa rozdzielajàca Sika Release 

Agent w postaci wosku. Technologia stosowania wymaga∏a 

po∏o˝enia i wypolerowania minimum czterech 

warstw w pó∏godzinnych odst´pach czasu. Po takim 

przygotowaniu powierzchni przystàpiono do laminowania. 

Pierwszà po∏o˝onà warstwà laminatu 

by∏ prepreg z tkaniny szklanej o gramaturze 81 g/m 2 . 

Mia∏a ona na celu „doszczelniç” warstwy pomi´dzy 

w∏óknem w´glowym oraz wydobyç jego faktur´, tak 

aby u˝ycie bezbarwnego lakieru od zewn´trznej 

strony kad∏uba nie by∏o konieczne. Budowana jednostka 

regatowa celowo pozbawiona jest ˝elkotu. 

Nast´pnie u∏o˝ony zosta∏ mokry prepreg z tkaniny 

w´glowej biaxial 150 g/m 2 . Po tak przygotowanej 

zewn´trznej warstwie u∏o˝ono przek∏adk´ usztywniajàcà 

na dno oraz burty z korka Corecork NL 20 

o gruboÊci 3 milimetrów. Ostatnià warstwà usztywniajàcà 

by∏ mokry prepreg z tkaniny w´glowej 

biaxial 150 g/m 2 . W ten sposób w miejscach wymagajàcych 

zwi´kszonej sztywnoÊci powsta∏ laminat 

Rys. 13. Przygotowanie prepregu 

przek∏adkowy (typu sandwich). Po u∏o˝eniu wszystkich 

warstw zbrojenia, w celu umo˝liwienia ∏atwego 

delamina˝u i pozostawieniu równej powierzchni 

zastosowana zosta∏a nylonowa tkanina rozdzielajàca 

(ang. Pill ply). Kolejnà warstwà by∏a siatka z w∏ókien 

polietylenowych o splocie u∏atwiajàcym przep∏yw 

˝ywicy oraz punktowo materia∏ Coremat o gruboÊci 

4 mm, majàcy na celu wch∏onićie nadmiernej iloÊci 

syciwa. Na warstwie transportujàcej na ca∏ym ko∏nierzu 

wokó∏ burt po∏o˝one zosta∏y przewody spiral- 


ne odprowadzajàce powietrze do pompy pró˝niowej. 

Na tak przygotowanà powierzchni´ na∏o˝ona 

zosta∏a folia, która zosta∏a uszczelniona taÊmà 

butylowà. Po w∏aÊciwym uszczelnieniu pod∏àczono 

pomp´ pró˝niowà majàcà na celu dociÊnićie 

wszystkich warstw i umo˝liwienie w∏aÊciwego przesycenia. 

Celem by∏o przesycenie w∏ókien zbrojenia 

przy mo˝liwie najmniejszej zawartoÊci syciwa w laminacie. 

Dociskanie laminatu dzi´ki wytworzeniu 

podciÊnienia trwa∏o 16 godzin, a˝ do ca∏kowitego 

utwardzenia si´ ˝ywicy. Po wyjćiu z formy uzyskano 

szeÊciometrowy kad∏ub o wadze nieprzekraczajàcej 

10 kilogramów – rys. 14. Jest to wynik niemo˝liwy 

do uzyskania z zastosowaniem innych technologii 

laminowania. 

Rys. 14. Gotowa jednostka na wodzie 

Podsumowanie 

Analiza w∏asnoÊci oporowych trzech propozycji 

kszta∏tów przekrojów wr´gowych projektowanej 

jednostki oparta na wynikach badaƒ modelowych 

nie pozwoli∏a na jednoznaczne wyznaczenie jego 

charakterystyk. Wynika to z faktu, ˝e wspó∏czynnik 

kszta∏tu powinien zostaç wyznaczony podczas holowania 

modelu z pr´dkoÊcià odpowiadajàcà liczbie 

Froude’a poni˝ej 0,2, a z powodu bardzo ma∏ych 

wartoÊci oporów w ˝àdanym zakresie pr´dkoÊci 

dost´pna aparatura nie pozwala∏a na odczyty danych 

z wystarczajàcà dok∏adnoÊcià. Mo˝na wić stwierdziç, 

˝e w analizowanym przypadku kszta∏tów badania 

modelowe nie wy∏oni∏y jednoznacznie najlepszego 

kad∏uba, jednak˝e uzyskane dane porównawcze 

pozwoli∏y zaw´ziç dalszy zakres poszukiwaƒ. 

Na podstawie wyników badaƒ mo˝na stwierdziç, 

˝e nie tylko mo˝liwe jest zastosowanie p∏ata do projektowanej 

w klasie A jednostki, ale wydaje si´ to 

równie˝ op∏acalne. Maksymalna dost´pna moc naporu 

nie jest podczas lotu wykorzystana nawet 

w 50%. Osiàgni´te podczas badaƒ pr´dkoÊci utwierdzajà 

w przekonaniu, ˝e rozwój i dalsza optymalizacja 

wodolotu sà w stanie polepszyç ju˝ satysfakcjonujàcy 

wynik. 

Z przeprowadzonych badaƒ wytrzyma∏oÊciowych 

próbek laminowanych o ró˝nej zawartoÊci szk∏a wynika, 

i˝ laminat wykonany technologià L-RTM wykaza∏ 

wy˝szà zawartoÊç wzmocnienia. Widaç, i˝ dzi´ki 

tej technologii mo˝na uzyskaç wyrób z laminatu, 

w którym wzmocnienie szklane roz∏o˝one jest równomiernie, 

a jego zawartoÊç jest wi´ksza ni˝ w przypadku 

stosowania metody rćznej. 

Wykorzystanie materia∏ów typu prepreg, pomimo 

ich wy˝szej ceny w porównaniu z materia∏ami 

uzyskanymi metodà infuzji, okaza∏o si´ du˝o bardziej 

korzystne. Zapewni∏o wi´ksze wzmocnienie 

laminatu, przy zredukowaniu masy wyrobu. W po- 

∏àczeniu z korkiem naturalnym ten materia∏ idealnie 

nadaje si´ do zastosowania w jednostkach regatowych. 

Technologia oparta na mokrym prepregu jest 

technologià trudnà, bardzo pracoch∏onnà i niepozwalajàcà 

na pope∏nianie b∏´dów. Wykorzystanie jej 

podczas laminowania wyrobu docelowego powinno 

zostaç poprzedzone serià prób majàcych na celu 

dok∏adniejsze jej zg∏´bienie. Najbardziej istotne jest 

dok∏adne i równomierne przesycenie tkaniny znajdujàcej 

si´ na folii oraz dobranie ˝ywicy o odpowiednim 

czasie akceleracji. Zbyt krótki czas sprawi, 

i˝ koƒcowy etap laminowania b´dzie wykonywany 

w poÊpiechu, co nie wp∏ynie korzystnie na jakoÊç 

wykonania. 

LITERATURA 

1. Strona internetowa: www.dongenergysolarchallenge.nl/en/ 

2. http://ittc.sname.org/ 

3. Program Profili 2.4 (baza danych profili) 

4. Brent Strong, Prepregs Materials. Brigham Young University, 

2008. 

5. Materia∏y w∏asne udost´pnione przez firm´ Carbon-Fox. 

6. Materia∏y w∏asne udost´pnione przez firm´ MILAR Sp. z o.o. 

7. Królikowski W.: ˚ywice i laminaty poliestrowe. WNT, Warszawa 

1986. 

22 


Racjonalne modelowania ˝agla 

jako obiektu aerospr´˝ystego 

Rational modelling of sail as aeroelasticity object 

JÓZEF A. PIETRUCHA 

W. WOJCIECH SKÓRSKI 

Streszczenie: W pracy przedstawiono przes∏anki fenomenologiczno-symulacyjne prowadzàce do budowy modelu ˝agla 

jako obiektu aerospr´˝ystego. Po przeprowadzeniu krytyki modelu membrany w ujćiu liniowej teorii spr´˝ystoÊci 

zaproponowano stworzenie modelu ˝agla jako nieliniowej membrany spr´˝ystej. Pokazano równie˝, jak istotny jest charakter 

op∏ywu wiatru wokó∏ ˝agla i zastosowano do modelowania przep∏ywu pole pr´dkoÊci Êrednich wiatru, a w dalszej kolejnoÊci 

wskazano na koniecznoÊç stworzenia ró˝niczkowego modelu pola wiatru. 

S∏owa kluczowe: modelowanie, jacht ˝aglowy, aerospr´˝ystoÊç, ˝agle 

Abstract: In this paper it was presented premises of fenomenological simulation, working conditions to the construction 

model of the sail as a aeroelasticity object. After the criticism of the membrane model in terms of the theory of linear 

elasticity the creation the sail as a non-linear spring diaphragm was proposed. It was also shown, how significant is 

the nature of the flow of the wind around the sail and a field of average wind speed was applied to the flow modelling. 

Subsequently, indicated the need to create a model of a differential field of the true and apparent wind. 

Keywords: modelling, sailing vessel, aeroelasticity, sails 

Rozk∏ad ciÊnieƒ na ˝aglu jest zdeterminowany 

przez jego kszta∏t oraz warunki op∏ywu. W wielu 

opracowaniach ˝agiel traktowany jest jako cienka 

i sztywna pow∏oka. Za∏o˝enie to oznacza, ˝e obcià- 

˝enia aerodynamiczne nie powodujà zmian kszta∏tu 

˝agla. W rzeczywistoÊci ró˝nica ciÊnieƒ na stronie 

nawietrznej i zawietrznej ˝agla powoduje odkszta∏cenia 

jego powierzchni. Mamy zatem do czynienia 

z typowym, choç bardzo skomplikowanym, sprz´˝eniem 

zwrotnym, wyst´pujàcym w przypadku modelu 

spr´˝ystego. Sprawia to, ˝e modelowanie ˝agla staje 

si´ trudnym zagadnieniem aerospr´˝ystym. 

Celem pracy jest próba zweryfikowania zbyt 

uproszczonego (zdaniem autorów) podejÊcia do 

modelowania ˝agla [1] i zaproponowanie bardziej 

ogólnego modelu z uwypukleniem podatnoÊci elementów 

o˝aglowania. 

Przes∏anki fenomenologiczno-symulacyjne 

do budowy modelu 

Zgodnie z poglàdem przedstawionym w [2] modele 

dzielà si´ na fizyczne i matematyczne. Na model 

fizyczny sk∏ada si´ przede wszystkim lista za∏o˝eƒ 

upraszczajàcych, a ponadto graf (szkic obiektu rzeczywistego) 

i szeroko rozumiana przyczyna sprawcza, 

czyli to, co powoduje, ˝e zachodzi pewne zjawisko 

fizyczne. (W przypadku modelowania ˝agla 

Dr in˝. W. Wojciech Skórski – Instytut Techniki Lotniczej 

i Mechaniki Stosowanej, Politechnika Warszawska, 

ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa, e-mail: 

wskor@meil.pw.edu.pl; dr in˝. Józef A. Pietrucha – Instytut 

Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, Politechnika 

Warszawska, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa 

e-mail: japietru@meil.pw.edu.pl. 

b´dà to si∏y aerodynamiczne). Takie rozumienie 

modelowania nie jest jeszcze powszechne i skutkuje 

wieloma niejasnoÊciami, co zostanie przedstawione 

w niniejszej pracy (szczególnie w rozdziale 

„Elementy nieliniowej teorii pow∏ok (model von 

Karmana)”). Celem pracy jest pokazanie, ˝e trzymanie 

si´ pewnych schematów post´powania bardzo 

pomaga w racjonalnym tworzeniu modelu matematycznego. 

Przyczynà podjćia niniejszego tematu by∏ brak 

akceptacji dla za∏o˝eƒ, które czyni si´ przy wyprowadzaniu 

równania drgaƒ spr´˝ystych membrany 

(zob. rozdz. 8 w [3]), polegajàcych na przyjćiu, 

˝e membrana jest równomiernie naciàgni´ta na 

obwodzie oraz ˝e podczas ma∏ych drgaƒ naciàg 

membrany N zachowuje w przybli˝eniu sta∏à wartoÊç. 

Z rys. 1 (wg prac w∏asnych) wynika jednak bezpodstawnoÊç 

takiego za∏o˝enia. 

Rys. 1. Model ˝agla 


Drugie kwestionowane za∏o˝enie dotyczy izotropowoÊci 

i jednorodnoÊci membrany. Jak to wynika 

z rys. 2 (wg rysunku 171a, str. 321 w [4]), takie za∏o- 

˝enia nie odpowiadajà rzeczywistoÊci. W zale˝noÊci 

od jakoÊci materia∏u i jego g´stoÊci, ˝agiel rozciàga 

si´ pod wp∏ywem si∏ aerodynamicznych, 

naciàgu fa∏u, naciàgu wzd∏u˝ liku przedniego i podstawy 

˝agla oraz naciàgu szotów. W zwiàzku z tym, 

zmiana wymiarów ˝agla nie b´dzie jednakowa dla 

dwóch kierunków g∏ównych, tzn. wzd∏u˝ masztu 

i bomu (poziomego). 

a) b) 

metody panelowej (zob. p.6 w [7]), która oparta jest na 

równaniu Laplace’a: 

∇ 2 φ = 0 (1) 

gdzie: 

φ(x,y,z,t) – potencja∏ pr´dkoÊci w uk∏adzie 

inercyjnym. 

Nale˝y podkreÊliç, ˝e równanie (1) jest s∏uszne przy 

kilku za∏o˝eniach, z których najwa˝niejszym jest brak 

lepkoÊci! Rozwiàzanie równania (1) z odpowiednimi 

warunkami brzegowymi mo˝na otrzymaç przez 

roz∏o˝enie tzw. przep∏ywów elementarnych (typu 

êróde∏ o nat´˝eniu σ czy te˝ dipoli o nat´˝eniu µ na 

powierzchni cia∏a op∏ywanego (symbol b) i w Êladzie 

za nim (symbol w). Wówczas rozwiàzanie to ma 

postaç: 

(2) 

Po numerycznym rozwiàzaniu równania (2) mo˝na 

wyznaczyç rozk∏ad ciÊnieƒ, a nast´pnie si∏y i momenty 

aerodynamiczne. Otó˝ rozwiàzanie takie uzyskuje si´ 

przez panelizacj´ powierzchni noÊnej, dzi´ki czemu 

równanie ca∏kowe (2) mo˝na sprowadziç do uk∏adu 

równaƒ algebraicznych. Na rys. 3 pokazano taki zabieg 

za pomocà panelek trójkàtnych. 

Rys. 2. Przyk∏ad ustalania dodatku materia∏u ˝aglowego wzd∏u˝ 

liku przedniego i podstawy ˝agla 

Trzecie za∏o˝enie dotyczy warunku brzegowego na 

powierzchni ˝agla. Zgodnie z nim sk∏adowe normalne 

pr´dkoÊci powietrza i ˝agla sà sobie równe (np. [5] 

str. 40), a to oznacza, ˝e membrana jest nieprzepuszczalna! 

Tymczasem rys. 230 na str. 408 [4] nie pozostawia 

˝adnej wàtpliwoÊci odnoÊnie do wp∏ywu 

przepuszczalnoÊci tkaniny na sprawnoÊç aerodynamicznà 

o˝aglowania – wp∏yw ten jest bardzo wyraêny. 

Czwarte i ostatnie zastrze˝enie dotyczy warunków 

brzegowych, które sà formu∏owane na obrysie ˝agla. 

Dla membrany przyjmuje si´ z regu∏y, ˝e jest ona 

zamocowana na ca∏ym jej obwodzie, co tak˝e stoi 

w jaskrawej sprzecznoÊci z praktykà mocowania ˝agli. 

Z wymienionych czterech zarzutów najpowa˝niejszy 

dotyczy za∏o˝enia ma∏ych ugi´ç i z tego powodu 

w pracy du˝o uwagi poÊwićono sposobom 

uwzgl´dniania ugi´ç du˝ych. 

Wymienione zarzuty dotyczà modelowania ˝agla, 

ale poniewa˝ ˝agiel znajduje si´ w op∏ywie, nale˝y 

spojrzeç krytycznie na za∏o˝enia, które dotyczà jego 

w∏aÊciwoÊci aerodynamicznych. 

W obszernej pracy przeglàdowej [6] za najwi´ksze 

osiàgnićie aerodynamiki ˝agli uznaje si´ metod´ 

P.S. Jacksona. Otó˝ metoda ta jest jednà z wersji 

Rys. 3. Panelizacja ˝agla w metodzie Jacksona (wg [7]) oraz 

rozk∏ad wirów na panelce 

Obecnie upowszechnia si´ poglàd, przewidywany 

zresztà przez Barry’ego Newmana [6], ˝e metody panelowe 

nie odzwierciedlajà w dostateczny sposób 

z∏o˝onoÊci faktycznych obcià˝eƒ ˝agli. Chodzi g∏ównie 

o to, ˝e model (1) nie jest w stanie „unieÊç” bardzo 

wa˝nego zagadnienia oderwania op∏ywu, który wyst´puje 

na du˝ych kàtach natarcia, a takie pojawiajà 

si´ niejako automatycznie dla du˝ych zmian kszta∏tu 

˝agla. 

Krytyka modelu membrany 

w ujćiu liniowej teorii spr´˝ystoÊci 

Chocia˝ w pracy Marchaja [4] has∏o ˝agiel liczy 

grubo ponad 100 pozycji, to pojćie membrany 

w ogóle si´ nie pojawia. W nieliniowej teorii spr´- 

˝ystoÊci za membran´ uwa˝a si´ pow∏ok´, która 

odkszta∏ca si´ zgodnie z nast´pujàcymi za∏o˝eniami: 

1) odkszta∏cenia powierzchni Êrodkowej pow∏oki 

sà du˝e; 

24 


2) gruboÊç pow∏oki mo˝e byç traktowana w przybli˝eniu 

jako sta∏a i jest niewielka w porównaniu 

z najmniejszym promieniem krzywizny powierzchni 

Êrodkowej; 

3) o stanie odkszta∏cenia pow∏oki decydujà obcià- 

˝enia dzia∏ajàce w kierunku normalnym do powierzchni 

Êrodkowej pow∏oki; wp∏yw pozosta∏ych obcià˝eƒ 

ma charakter drugorz´dny. 

W liniowej teorii spr´˝ystoÊci, z której korzysta 

si´ na ogó∏ w opisie ˝agla jako membrany, z regu∏y 

rozpatruje si´ drgania poprzeczne (a jeszcze cz´Êciej 

stan równowagi) membrany p∏askiej, rozpi´tej 

w p∏aszczyênie (rys. 4a), opisane za pomocà przemieszczenia 

prostopad∏ego do tej p∏aszczyzny, 

przyjmowanego jako: 

(3) 

Na rys. 4a przedstawiono p∏aszczyzn´ 

odniesienia wyznaczonà 

przez rogi halsowy, fa∏owy i szotowy. 

Rzeczywisty obraz ˝agla nie 

jest p∏aski, jego model drutowy 

przedstawiony jest na rys. 4b. 

Wprowadzony tu zosta∏ specjalny 

uk∏ad, zwany ˝aglowym, ˝eby 

u∏atwiç przystosowywanie go do 

wkomponowania do pe∏nego modelu 

dynamiki uk∏adu jacht-˝agiel 

(por. p.1.5 oraz rys. 3.7 w [8]). 

Równanie ruchu wyprowadza si´ 

z warunku równowagi dynamicznej 

wydzielonego elementu membrany; 

rzut si∏ na kierunek osi η 

daje (w oznaczeniach przyj´tych 

w nin. pracy dla ˝agla): 

(4) 

gdzie: 

ρ – g´stoÊç materia∏u, z którego 

zrobiona jest membrana, 

h – gruboÊç membrany, 

N – napićie membrany, 

– obcià˝enie zewn´trzne 

(w tym ciÊnienie) dzia∏ajàce 

w kierunku osi η. 

– operator Laplace’a. 

Nale˝y zauwa˝yç, ˝e w tym modelu nie ma nawet 

informacji o w∏aÊciwoÊciach spr´˝ystych membrany! 

Nie widaç tu tak˝e, czy jej g´stoÊç musi byç sta∏a 

(wówczas mielibyÊmy do czynienia z oÊrodkiem jednorodnym). 

Elementy nieliniowej teorii pow∏ok 

(model von Karmana) 

Podstawowym celem pracy jest uzyskanie modelu 

˝agla o du˝ych zmianach kszta∏tu, ale pojawia si´ 

mo˝liwoÊç szkicowego pokazania produktu dodatkowego 

w postaci modelu ˝agla „dodatkowo przesztywnionego 

lokalnie – zbrojonego” (zob. rozdz. 19 

w [4]) lub aerop∏ata o zmiennej geometrii. 

Zgodnie z teorià modelowania [2], modelowanie 

matematyczne powinno si´ zaczàç od wyspecyfikowania 

praw podstawowych. Przy za∏o˝eniu, ˝e nie 

uwzgl´dnia si´ procesów cieplnych, prawa te ograniczajà 

si´ do zasady zmiany p´du i kr´tu. Tu podajemy 

tylko trzy równania z pićiu mo˝liwych: 

a) b) 

Rys. 4. „˚aglowy” uk∏ad wspó∏rz´dnych (a), model „drutowy” ˝agla (b) 

(5a) 

(5b) 

(5c) 

W równaniach tych i τ oznaczajà napr´˝enia 

dzia∏ajàce w powierzchni Êrodkowej, natomiast 

symbole Q, M i H (z odpowiednimi indeksami) – 

w kolejnoÊci si∏y tnàce pochodzàce od napr´˝eƒ 

tnàcych, momenty gnàce oraz momenty skrćajàce. 

Nast´pnie okreÊla si´ rodzaj materia∏u przez dobór 

odpowiedniego prawa konstytutywnego. Typowe 

prawo dla cia∏a sta∏ego odkszta∏calnego to prawo 

Hooke’a w postaci: 

σ ij 

= E ijkl 

ε kl 

(6) 

gdzie: 

E ijkl 

– tensor sta∏ych materia∏owych (czwartego 

rz´du, czyli z 81 sta∏ymi!). 

Jednak dla typowych materia∏ów konstrukcyjnych 

liczba sta∏ych redukuje si´ do dwóch (na ogó∏ jest to 


modu∏ Younga E i wspó∏czynnik Poissona ν lub 

sta∏e Lamégo λ i µ). Ale tak jest tylko w wypadku 

materia∏ów izotropowych, którymi rzadko bywajà 

˝agle. W wypadku materia∏ów ortotropowych jest 

ju˝ szeÊç sta∏ych! Z modelowaniem w∏aÊciwoÊci 

materia∏ów nieizotropowych mo˝na si´ zapoznaç na 

podstawie monografii [9]. W dalszych rozwa˝aniach 

przyj´to, ˝e mamy do czynienia z materia∏ami izotropowymi, 

ale niejednorodnymi. Prawo (6) dla omawianego 

wypadku ma postaç: 

W przekszta∏ceniach b´dà potrzebne zwiàzki odwrotne, 

typu: 

(7) 

(8) 

dzi´ki czemu równania wynikajàce z zasady zmiany 

p´du w kierunkach i sà spe∏nione to˝samoÊciowo, 

natomiast równanie (5b) z uwzgl´dnieniem 

równaƒ z uwzgl´dnieniem zasady kr´tu (5c) przybiera 

postaç: 

gdzie sztywnoÊç pow∏oki na zginanie: 

(13) 

(14) 

(15) 

(16) 

Na tym etapie otrzymuje si´ na ogó∏ wićej 

niewiadomych ni˝ równaƒ i dlatego nale˝y si´gnàç 

po zwiàzki mi´dzy „ruchem i bodêcami” (wg terminologii 

z [2]), czyli zwiàzki Cauchy’ego; w j´zyku 

in˝ynierskim oznacza to, ˝e nale˝y uwzgl´dniç stan 

odkszta∏ceniowo-przemieszczeniowy. Tu w∏aÊnie zaczynajà 

si´ ró˝nice mi´dzy teorià liniowà i teorià 

nieliniowà, bo przyjmujemy, ˝e stan ten opisuje tensor 

odkszta∏cenia Greena: 

Dla „naszej” membrany wzór (9) (w przypadku, 

gdy i = j = 1) przybiera postaç: 

(9) 

(10) 

gdzie: 

u, v, w – sk∏adowe (wspó∏rz´dne wektora przemieszczenia) 

w uk∏adzie „˝aglowym”. 

Widaç teraz wyraênie, ˝e podstawowym êród∏em 

nieliniowoÊci tworzonego modelu membrany sà 

zwiàzki typu (10). Wa˝nym elementem modelu jest 

równanie nierozdzielnoÊci odkszta∏ceƒ, które ma 

postaç: 

(11) 

Podstawowy etap modelowania koƒczy si´ na 

zbilansowaniu liczby niewiadomych i liczby równaƒ. 

Teraz przystàpiç mo˝na do ich redukcji (co 

odpowiada znanemu w liniowej teorii spr´˝ystoÊci 

sprowadzaniu 15 równaƒ do 9 w napr´˝eniach 

lub do 3 w przemieszczeniach). W tym celu wprowadza 

si´ funkcj´ napr´˝eƒ zdefiniowanà wzorami 

typu: 

(12) 

Mamy wić jedno równanie (13) z dwiema niewiadomymi 

v oraz φ. Brakujàce równanie mo˝na uzyskaç 

na podstawie równania (11) po podstawieniu 

doƒ wzorów typu (8) z uwzgl´dnieniem (12). Otrzymuje 

si´: 

(17) 

gdzie operator L(v, ν) ma t´ samà struktur´, co operator 

(16). 

Równania (13) i (17) tworzà podstawowy model 

teorii pow∏ok spr´˝ystych, które noszà nazw´ modelu 

von Karmana (por. [10]. Dla ca∏oÊci obrazu warto 

jeszcze nadmieniç, ˝e w literaturze [10] nie ma wyprowadzenia 

omawianych równaƒ, a przedstawiono 

tylko ich numeryczne rozwiàzania. 

Model nieliniowej membrany spr´˝ystej 

Przy za∏o˝eniu, ˝e sztywnoÊç pow∏oki D (zob. wzór 

(14)) jest równa zeru (zgodnie z za∏o˝eniem dla membran 

doskonale spr´˝ystych), mamy: 

hL(v, φ) + q = 0 

∇ 4 φ = –0,5EL(v, ν) 

(18a) 

(18b) 

Je˝eli teraz przyj´te zostanie kolejne za∏o˝enie, ˝e 

napićia membrany sà du˝e (co oznacza, ˝e mo˝na 

pominàç wp∏yw ugi´ç na napr´˝enia styczne), to 

otrzyma si´ kolejny model uproszczony w postaci: 

hL(v, φ) + q = 0 

∇ 4 φ = 0 

(19a) 

(19b) 

W ten oto sposób otrzymuje si´ dwa równania 

w∏aÊciwie od siebie niezale˝ne, gdy˝ z równania (19b) 

mo˝emy wyznaczyç funkcj´ napr´˝eƒ φ i podstawiç 

jà do równania (19a), po rozwiàzaniu którego uzyskuje 

si´ stan przemieszczeƒ jako „wejÊcie” do modelu 

op∏ywu. 

26 


Charakter op∏ywu wiatru wokó∏ ˝agla 

W podejÊciu tradycyjnym (tzn. zgodnie z teorià 

aerospr´˝ystoÊci stosowanà w technice lotniczej) 

przyjmuje si´, ˝e pr´dkoÊç op∏ywu ma sta∏à wartoÊç 

oraz niezmienny kierunek, a niestacjonarnoÊç pochodzi 

z harmonicznego ruchu powierzchni noÊnej 

(w tym wypadku ˝agla). Tymczasem morze i powietrze 

nad nim rzadko bywajà spokojne – na pó∏nocnym 

Atlantyku tylko przez tydzieƒ panuje bezwietrzna 

pogoda. Przez reszt´ roku woda jest burzliwa, a wiatr 

wieje z ró˝nych kierunków i z ró˝nà pr´dkoÊcià. 

W tej sytuacji za∏o˝enie stacjonarnoÊci op∏ywu wydaje 

si´ wrćz niepowa˝ne! 

Zgodnie z przedstawionym stanem rzeczy i z praktykà 

post´powania lotników, meteorologów i budowlaƒców, 

obcià˝enia wywo∏ane wiatrem podzielone 

zosta∏y na regularne (zdeterminowane) i fluktuacyjne 

(losowe) w myÊl formu∏y: 

f = f + f’ (20) 

gdzie: 

f – wartoÊç Êrednia pewnej funkcji, np. pr´dkoÊci 

powietrza, 

f’ – odchylenie tej funkcji od jej wartoÊci Êredniej. 

W tym miejscu warto przytoczyç pewien komentarz. 

Otó˝ w opracowaniach zazwyczaj zak∏ada si´, ˝e: 

v = v ∞ 

+ u(t) (21) 

czyli niby tak samo jak w (20). Okazuje si´ jednak, ˝e 

w reprezentacji (21) pr´dkoÊç wiatru rzeczywistego to: 

v ∞ 

= const. (22) 

W proponowanym w niniejszej pracy podejÊciu 

odstàpiono od tego. Dla uniknićia nieporozumieƒ 

nale˝y dodaç, ˝e wzór (22) dotyczy czasu, a nie 

przestrzeni! Tu bowiem pr´dkoÊç zmienia si´ zgodnie 

z powszechnie przyjmowanà formu∏à: 

(23) 

gdzie: 

v – Êrednia pr´dkoÊç wiatru na wysokoÊci z, 

v 10 

– Êrednia pr´dkoÊç wiatru na wysokoÊci 

10 m, 

α – wyk∏adnik liczbowy ustalany doÊwiadczalnie. 

Model do wyznaczania 

pola pr´dkoÊci Êrednich wiatru 

Za∏o˝ono, ˝e zmienne opisujàce przep∏yw mo˝na 

przedstawiç w postaci równania (20). Równanie 

zachowania masy (czyli równanie ciàg∏oÊci) oraz 

zasada zmiany p´du po przeprowadzeniu uÊredniania 

czasowego przybierajà postaç: 

(24) 

gdzie: 

ρ – g´stoÊç powietrza, 

p – ciÊnienie, 

(25) 

Trzeba podkreÊliç, ˝e równanie (25) ma charakter 

niestacjonarny, wić jego rozwiàzanie dawa∏oby lepszy 

obraz op∏ywu wokó∏ ˝agla. Niestety, operacja 

uÊredniania wprowadza dodatkowe zmienne, co prowadzi 

do s∏ynnego zagadnienia „zamykania”, czyli 

poszukiwania adekwatnego modelu turbulencji. Jak 

do tej pory nie ma zgody na wybór jakiegoÊ modelu 

wiodàcego. DoÊç dobre wprowadzenie do tego ciekawego 

aspektu modelowania znajduje si´ w [11]. 

Podsumowanie 

Z przedstawionych rozwa˝aƒ wynika jeden, ale 

kluczowy wniosek: poprawienie sprawnoÊci ˝agla 

wymaga udoskonalenia jego modelu fizycznego 

i matematycznego. Najwi´kszy wysi∏ek nale˝y skierowaç 

na uzyskanie modelu ró˝niczkowego pola 

wiatru. 

Istotnà cechà pracy jest wskazanie na luki w spotykanych 

modelach ˝agla i op∏ywu wokó∏ niego oraz 

prezentacja w∏asnej metodologii, która cechuje si´ 

mo˝liwoÊcià Êledzenia zwiàzku mi´dzy za∏o˝eniami 

w modelu fizycznym i ich konsekwencjami w modelu 

matematycznym. 

LITERATURA 

1. Skórski W.W.: Modelowanie oddzia∏ywania si∏ aerodynamicznych 

na jacht ˝aglowy. Przeglàd Mechaniczny nr 12, 

2006, s. 23. 

2. Arczewski K., Pietrucha J.: Mathematical Modelling of Complex 

Mechanical Systems. Eliss Horwood Ltd. 1993. 

3. Drzygad∏o Z.: Drgania technicznych uk∏adów ciàg∏ych. 

Cz´Êç trzecia, t. III Mechaniki technicznej „Drgania i fale” 

(red. S. Kaliski). PWN, Warszawa 1986. 

4. Marchaj C.: Teoria ˝eglowania. Aerodynamika ˝agla. Oficyna 

Wydawnicza Alma Press, Warszawa 2000. 

5. Le Maître O., Huberson S., Souza de Cursi E.: Unsteady 

Model of Sail and Flow Interaction. Journal of Fluids and 

Structures, Vol. 131,1999, pp. 37 – 59. 

6. Newman B.G.: Aerodynamic Theory for Membranes and 

Sails. Progress in Aerospace Sciences 1987, Vol. 24, pp. 

1 – 27. 

7. Pietrucha J., Sibilski K., Z∏ocka M.: Modelling of Aerodynamic 

Forces on Flapping Wings – Questions and Results. 

Proc. of 4th Inter. Seminary on RRDPAE-2000, part 3, 

pp. 45 – 52. 

8. Dàbrowski Z., Maryniak J., Skórski W.W.: Elementy dynamiki 

jachtu ˝aglowego. Wyd. Instytutu Technologii Eksploatacji, 

Warszawa-Radom 2001. 

9. Lechnicki S.G.: Teoria spr´˝ystoÊci cia∏a anizotropowego. 

OGIZ, Moskwa 1950. 

10. Ciarlet P.G., Rabier P.: Les equations de von Kármán. 

Springer-Verlag, 1980. 

11. Green A.E., Adkins J.E.: Large Elastic Deformations and 

Non-Linear Continuum Mechanics. Oxford at The Clarendon 

Press 1960. 

12. Woêniak C.: Nieliniowa teoria pow∏ok. PWN, Warszawa 

1966. 

13. Antman S.S.: Nonlinear Problems of Elasticity. Springer- 

Verlag, Vol. 17, 1995. 

14. Mellor G.L., Herring H.J.: A Survey of the Mean Turbulent 

Field Closure Models. AIAA Journal, No. 5, Vol. 11, 1973, 

pp. 590 – 599. 


Wykorzystanie modelowania CFD 

do badaƒ oddzia∏ywaƒ aero- i hydrodynamicznych 

na jacht ˝aglowy 

The use of CFD modelling to determine the aeroand 

hydrodynamic interactions on the sailing yacht 

WITOLD CIOCH 

PAWE¸ MADEJSKI 

WIES¸AW WSZO¸EK 

Streszczenie: Praca przedstawia analiz´ oddzia∏ywaƒ aero- i hydrodynamicznych na o˝aglowanie i kad∏ub jachtu 

z wykorzystaniem modelowania CFD (Computational Fluid Dynamics). W symulacji zastosowano model przep∏ywów 

wielofazowych VOF (Volume Of Fluid), wyznaczajàc rozk∏ady pr´dkoÊci i ciÊnienia oddzielnie dla ka˝dego oÊrodka. 

Zastosowanie w obliczeniach modu∏u DFBI (Dynamic Fluid Body Interaction) pozwoli∏o na wyznaczenie wypadkowych 

si∏ w funkcji czasu, pochodzàcych zarówno od powietrza, jak i od wody. Otrzymane wyniki dla zagadnienia sprz´˝onego, 

ruchu jachtu na wietrze, obejmowa∏y równie˝ przesunićie i obrót analizowanego obiektu (kad∏uba wraz z o˝aglowaniem) 

w funkcji czasu. 

S∏owa kluczowe: jacht ˝aglowy, komputerowa mechanika p∏ynów, przep∏yw wielofazowy, VOF 

Abstract: The paper presents the analysis of aero- and hydrodynamic interactions to the sail and the hull of the yacht using 

CFD (Computational Fluid Dynamics). In the simulation of multiphase flow, the VOF (Volume Of Fluid) model was used to 

determine the velocity and pressure distributions for each phase. The DFBI (Dynamic Fluid Body Interaction) model used 

in calculations allowed to determine the resultant force as a function of time from both the air and the water. The result of 

the coupled problem, as the motion of the yacht on the wind, is also a shift and rotation of the analyzed object, which is 

a hull and sail, as a function of time. 

Keywords: sailing yacht, computational fluid dynamics, multiphase flow, VOF 

Analiz´ si∏ oddzia∏ujàcych na jachty ˝aglowe mo˝na 

nazwaç zagadnieniem sprz´˝onym, ze wzgl´du na 

powstawanie ich w dwóch ró˝nych oÊrodkach, które 

majà inny charakter, ale sà od siebie zale˝ne [1]. Ka˝dy 

oÊrodek ma inne w∏aÊciwoÊci i oddzia∏uje na osobny 

element jachtu, o˝aglowanie i kad∏ub. ˚agiel pracujàcy 

w powietrzu wytwarza si∏´ nap´dowà, natomiast 

kad∏ub zanurzony w wodzie – si∏´ oporu. W celu wyznaczenia 

parametrów si∏ wyst´pujàcych podczas 

˝eglugi pod wiatr [2, 3] w pracy wykorzystana zosta∏a 

analiza CFD, a obliczenia wykonano w programie 

STAR-CCM+ [4]. Zastosowany do obliczeƒ model 

przep∏ywu wielofazowego [5] pozwala na dok∏adniejsze 

odwzorowanie rzeczywistych warunków 

˝eglugi dzi´ki uwzgl´dnieniu oddzia∏ywaƒ pochodzàcych 

od obu oÊrodków. 

Dr in˝. Witold Cioch – AGH Akademia Górniczo-Hutnicza 

im. Stanis∏awa Staszica w Krakowie, Al. Mickiewicza 30, 

30-059 Kraków, Katedra Mechaniki i Wibroakustyki, 

e-mail: cioch@agh.edu.pl; mgr in˝. Pawe∏ Madejski – AGH 

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanis∏awa Staszica w Krakowie, 

Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Katedra Systemów 

Energetycznych i Urzàdzeƒ Ochrony Ârodowiska, 

e-mail: madejski@agh.edu.pl: dr hab. in˝. Wies∏aw Wszo∏ek 

– AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanis∏awa Staszica 

w Krakowie, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Katedra 

Mechaniki i Wibroakustyki, e-mail: wszolek@agh.edu.pl. 

Si∏y aerodynamiczne i hydrodynamiczne 

w ˝egludze pod wiatr 

Podczas ˝eglugi pod wiatr pracujàcy ˝agiel wytwarza 

si∏y, z których jedna jest si∏à ciàgu F c 

, powodujàcà 

ruch jachtu. WartoÊci si∏ dzia∏ajàcych na o˝aglowanie 

sà zale˝ne od geometrii pracujàcego ˝agla, kàta pomi´dzy 

kierunkiem wiejàcego wiatru a cićiwà ˝agla 

(kàt natarcia) oraz pr´dkoÊci wiatru. Na rys. 1 przedstawiono 

si∏y aerodynamiczne i rozmieszczenie ich 

wektorów ze wzgl´du na kierunek wiatru. 

Si∏y dzia∏ajàce na o˝aglowanie mo˝na podzieliç na: 

– wektor si∏y ciàgu F C 

, 

– wektor si∏y przechylajàcej F P 

, 

– wektor si∏y równoleg∏y do kierunku wektora 

pr´dkoÊci wiatru L, 

– wektor si∏y prostopad∏y do kierunku wektora 

pr´dkoÊci wiatru D, 

– wektor si∏y wypadkowy dla wymienionych 

wektorów si∏ T A 

. 

Si∏y L i D, dzia∏ajàce w kierunku prostopad∏ym 

i równoleg∏ym do kierunku wiatru, mo˝na wyraziç 

za pomocà wspó∏czynników C L 

i C D 

: 

L 

C L 

= 

q · S A 

C D 

= 

D 

q · S A 

(1) 

(2) 

28 


gdzie: 

q – ciÊnienie dynamiczne wiatru, kg/(m s 2 ); 

S A 

– powierzchnia o˝aglowania, m 2 . 

WartoÊci si∏ F C 

i F P 

przedstawionych na rys. 1 

wyznaczane sà z zale˝noÊci: 

F C 

= L · sinβ – D · cosβ (3) 

F P 

= L · cosβ + D · sinβ (4) 

Si∏y F C 

i F P 

wyraziç mo˝na równie˝ przez wspó∏czynniki 

odpowiednio C C 

i C P 

nast´pujàcymi zale˝noÊciami: 

C C 

= C L 

· sinβ – C D 

· cosβ (5) 

C P 

= C L 

· cosβ + C D 

· sinβ (6) 

Podczas ˝eglugi, oprócz wymienionych si∏ aerodynamicznych, 

na kad∏ub jachtu dzia∏ajà si∏y oporu 

wytwarzane przez wod´, wzgl´dem której porusza 

si´ ∏ódê. Rozk∏ad tych si∏ przedstawiony zosta∏ schematycznie 

na rys. 2. 

Rys. 2. Si∏y oporu dzia∏ajàce na kad∏ub jachtu i odpowiadajàce 

im si∏y aerodynamiczne 

Model jachtu z o˝aglowaniem 

Do wykonania obliczeƒ odwzorowano geometri´ 

kad∏uba jachtu wraz z o˝aglowaniem [2, 3] oraz utworzono 

siatk´ numerycznà (rys. 3). Powietrze op∏ywajàce 

˝agiel oraz cz´Êç kad∏uba znajdujàcà si´ 

ponad powierzchnià wody przedstawiono za pomocà 

dwóch sk∏adowych pr´dkoÊci v a 

(v ax 

i v ay 

) w taki 

sposób, aby kàt pomi´dzy kierunkiem nap∏ywu 

powietrza a cićiwà ˝agla (kàt natarcia α) móg∏ byç 

regulowany w zakresie od 5° do 45°. Op∏ywajàca 

kad∏ub ∏odzi woda zosta∏a zamodelowana w postaci 

fali, która nap∏ywa czo∏owo na kad∏ub wzd∏u˝ osi x. 

Zdefiniowano jà, okreÊlajàc jej amplitud´ A (wychylenie 

z po∏o˝enia równowagi), d∏ugoÊç B i pr´dkoÊç v f 

. 

Zastosowany w obliczeniach model przep∏ywów 

wielofazowych VOF (Volume Of Fluid) jest bardzo 

cz´sto stosowany w przypadkach, kiedy pomi´dzy 

fazami wyst´puje powierzchnia swobodna, oraz 

gdy powierzchnia kontaktu pomi´dzy poszczególnymi 

fazami jest relatywnie ma∏a. Rozk∏ad przestrzenny 

ka˝dej fazy w danej chwili jest definiowany 

jako udzia∏ obj´toÊciowy danej fazy w obj´toÊci 

kontrolnej (α i 

). Udzia∏ obj´toÊciowy mo˝na rozumieç 

jako stopieƒ wype∏nienia danej komórki siatki poprzez 

poszczególnà faz´. 

Rys. 1. Si∏y dzia∏ajàce na ˝agiel podczas ˝eglugi pod wiatr, 

z zaznaczonym kierunkiem ˝eglugi i wiatru (widok z góry) 

Wyznaczanie wspó∏czynników si∏ 

dzia∏ajàcych na ˝agiel 

Podczas projektowania ˝agla jednym z najistotniejszych 

czynników jest wytwarzanie jak najwi´kszej 

si∏y ciàgu. Klasyfikowanie ˝agli ze wzgl´du na 

osiàgi, jakie mogà uzyskaç, odbywa si´ najcz´Êciej 

za pomocà wspó∏czynników si∏ opisanych zale˝noÊciami 

(5) i (6). Uwzgl´dniajà one nie tylko wartoÊci si∏y, 

ale równie˝ geometri´ ˝agla i warunki jego pracy. 

Obliczenia numeryczne przeprowadzono dla ustalonych 

warunków dynamicznych powietrza i wody. 

Rys. 3. Siatka numeryczna u˝yta do obliczeƒ 


W tabeli przedstawiono rezultaty otrzymane z symulacji 

numerycznej dla chwili, przed uwolnieniem ∏odzi 

z wi´zów, przy za∏o˝onych danych wejÊciowych: 

– powierzchnia o˝aglowania S A 

= 10,61 m 2 , 

– pr´dkoÊç wiatru v A 

= 8,94 m/s, 

– kàt natarcia α = 25°. 

Uzyskane wyniki obliczeƒ numerycznych 

Parametr Symbol WartoÊç 

Si∏a ciàgu, N F C 

227 

Si∏a przechylajàca, N F P 

591 

Wsp. si∏y ciàgu, 1 C C 

0,54 

Wsp. si∏y przechylajàcej, 1 C P 

1,1 

Si∏a L, N L 579 

Si∏a D, N D 257 

Wsp. si∏y L, 1 C L 

1,16 

Wsp. si∏y D, 1 C D 

0,39 

Si∏a oporu wzd∏u˝na, N F W 

124 

Si∏a oporu boczna, N F B 

36 

Wyniki prezentujà wartoÊci obliczonych si∏ oddzia- 

∏ujàcych na o˝aglowania i kad∏ub jachtu. Na rys. 4 

zaprezentowano je w postaci pola ciÊnienia i trajektorii 

ruchu czàstek w otoczeniu ˝agla. Natomiast na rys. 5 

jako wektory pr´dkoÊci op∏ywajàcego powietrza. 

Wp∏yw fali wodnej 

na dynamik´ jachtu ˝aglowego 

W celu dok∏adniejszego odwzorowania wytwarzanych 

si∏ przez pracujàce o˝aglowanie, analizie 

poddany zosta∏ wp∏yw ruchu jachtu na wartoÊci 

Rys. 5. Wektory pr´dkoÊci powietrza w p∏aszczyênie pionowej 

przecinajàcej ˝agiel (A) oraz wektory pr´dkoÊci powietrza 

w p∏aszczyênie poziomej (B) 

Rys. 4. Obliczony rozk∏ad ciÊnienia wokó∏ ˝agla (A) oraz trajektorie 

ruchu czàstek przep∏ywajàcego powietrza (B) 

si∏y ciàgu F c 

i si∏y przechylajàcej F p 

. Jacht podczas 

analizy mia∏ dwa stopnie swobody: przemieszczenie 

wzd∏u˝ osi z oraz obrót wokó∏ osi y. Do odwzorowania 

zmiany po∏o˝enia jachtu w trakcie op∏ywania 

wody zastosowany zosta∏ w symulacji modu∏ 

DFBI (Dynamic Fluid Body Interaction), umo˝liwiajàcy 

wyznaczanie oddzia∏ywaƒ dynamicznych p∏ynów 

(powietrza i wody) na obiekt, jakim jest jacht 

˝aglowy. Modu∏ ten pozwala równie˝ na uwolnienie 

modelu we wszystkich stopniach swobody i symulowanie 

dynamiki poruszajàcego si´ obiektu, zanurzonego 

w wodzie i powietrzu. Oprócz si∏ wytwarzanych 

przez wiatr na kad∏ub ∏odzi oddzia∏ywa∏a 

równie˝ si∏a pochodzàca od fali (rys. 6), której 

parametry wynosi∏y: 

– amplituda fali A = 0,2 m; 

– d∏ugoÊç fali B = 6 m; 

– pr´dkoÊç fali v f 

= 1,5 m/s. 

Wyniki w postaci przechylenia wzd∏u˝nego jachtu 

przedstawione zosta∏y na rys. 7 i prezentujà odpowiednie 

chwile czasowe t = 1 s, t = 2 s i t = 3 s. 

W trakcie wychylenia jachtu od stanu równowagi, 

zarówno ku dziobowi, jak ku rufie, zmianie ulegajà 

wartoÊci si∏ dzia∏ajàcych na o˝aglowanie oraz na 

kad∏ub ∏odzi. Wykres na rys. 8 przedstawia wartoÊci 

30 


Rys. 6. Widok fali op∏ywajàcej kad∏ub jachtu 

Rys. 8. Wykres si∏ (A) i przemieszczenia oraz kàta obrotu (B) 

jachtu w funkcji czasu 

Rys. 7. Obrót jachtu wokó∏ osi poprzecznej wywo∏any falà 

w poszczególnych chwilach czasowych: t = 1 s, t = 2 s i t = 3 s 

poszczególnych si∏ i zmian po∏o˝enia (odchylenia) 

jachtu od stanu poczàtkowego w funkcji czasu. 

Na wykresie mo˝na zaobserwowaç, ˝e do momentu, 

kiedy dziób ∏odzi wznosi si´ do maksymalnej 

pozycji (rys. 7, t = 2 s) si∏a wzd∏u˝na oporu F w 

maleje. 

Nast´pnie pomi´dzy t = 2 s i t = 3 s dziób zanurza 

si´, a si∏a oporu wzrasta. Zjawisko wywo∏ywane 

przez p∏ynàcà fal´ ilustruje etapy „wejÊcia” i „zejÊcia” 

jachtu z fali. 

Wnioski 

Badania numeryczne jachtu ˝aglowego z zastosowaniem 

modelu przep∏ywów wielofazowych pozwalajà 

na analiz´ oddzia∏ywaƒ aero- i hydrodynamicznych, 

uwzgl´dniajàc ich wzajemnà zale˝noÊç. 

Dzi´ki temu dajà pe∏niejszà informacj´ o zachowaniu 

obiektu w warunkach rzeczywistych. Wynikiem obliczeƒ 

jest np. widoczny wp∏yw zmiany po∏o˝enia ∏odzi 

(obrót wokó∏ osi poprzecznej) na si∏y oporu dzia∏ajàce 

na kad∏ub oraz na si∏y ciàgu powstajàce na ˝aglu. 

Analiza uwzgl´dniajàca wp∏yw wody i powietrza 

w modelowaniu numerycznym wymaga jednak 

wi´kszej ostro˝noÊci przy interpretacji wyników, ze 

wzgl´du na skomplikowanie rozwiàzywanego problemu 

i wzajemny wp∏yw poszczególnych elementów 

modelu na siebie. WartoÊci uzyskanych si∏ aerodynamicznych 

powstajàcych na ˝aglu przy modelu 

dwufazowym zosta∏y porównane z wynikami modelowania 

przep∏ywu jednofazowego, przeprowadzonego 

przez autorów i przedstawionego w pracy [2]. 

Sà one porównywalne, a nieznaczne ró˝nice wartoÊci 

wspó∏czynników wynikajà z uwzgl´dnienia wi´kszej 

liczby czynników przy modelowaniu dwufazowym. 

Natomiast doÊç du˝a zgodnoÊç rezultatów badaƒ 

modelowych z wynikami eksperymentów laboratoryjnych 

opublikowanych w pracy [1] stwarza szerokie 

mo˝liwoÊci badaƒ numerycznych nowych modeli 

kad∏ubów i ˝agli oraz ich wzajemnego doboru. 

LITERATURA 

1. Marchaj C.: Teoria ˝eglowania. Aerodynamika ˝agla. Oficyna 

Wydawnicza „Alma – Press”, Warszawa, 2009. 

2. Cioch W., Madejski P., Wszo∏ek W.: Analiza pracy o˝aglowania 

jachtowego z wykorzystaniem CFD. „Problemy naukowo-techniczne 

w wyczynowym sporcie ˝eglarskim”, VIII Konferencja 

Ogólnopolska, 2011. 

3. Cioch W., Madejski P., Wszo∏ek W.: Analizy oddzia∏ywaƒ 

aero- i hydrodynamicznych na ∏ódê ˝aglowà przy zastosowaniu 

modelu przep∏ywów dwufazowych. „Problemy 

naukowo-techniczne w wyczynowym sporcie ˝eglarskim” 

IX Konferencja Ogólnopolska, 2012. 

4. Star-CCM+ software. Computational Dynamics Ltd, London 

2011. 

5. Prosperetti A., Tryggvason G.: Computational method for 

multiphase flow. Cambridge University Press, New York, 2007. 


Method of detection of damages 

in polymeric composites by using thermovision 

and self-heating effect 

Metoda detekcji uszkodzeƒ 

w kompozytach polimerowych z wykorzystaniem 

termowizji oraz efektu samorozgrzania 

ANDRZEJ KATUNIN 

WOJCIECH MOCZULSKI 

Abstract: Wide application of polymeric composites in modern yacht building requires the development of diagnostic and 

monitoring methods, which should be efficient, non-destructive and simple in application. The method proposed by the 

authors is based on observing the heat generated due to the self-heating effect, which is caused by a viscoelastic nature of 

a polymeric matrix of a composite. The usage of the self-heating effect in diagnostics of polymeric composite structures 

eliminates the need to apply an impulse heat source for thermal excitation, which is used during the classic infrared 

diagnostics of such structures. The proposed method is dedicated mostly for fatigue damage detection and location 

for damages occurring in the areas of stress concentration. The results of an experimental study of damage detection in 

glass/epoxy composites using the mentioned method were presented and discussed. 

Keywords: infrared diagnostics, self-heating effect, damage detection, structural health monitoring 

Streszczenie: Szerokie zastosowanie kompozytów polimerowych we wspó∏czesnej budowie jachtów wymaga rozwoju 

metod diagnostyki i monitoringu, które powinny byç efektywne, nieniszczàce oraz proste w zastosowaniu. Metoda 

zaproponowana przez autorów jest oparta na obserwacji ciep∏a powstajàcego w wyniku wyst´powania efektu samorozgrzania 

spowodowanego naturà lepko-spr´˝ystà matrycy polimerowej kompozytu. Zastosowanie efektu samorozgrzania 

w diagnostyce kompozytów polimerowych pozwala wyeliminowaç u˝ycie impulsowego êród∏a ciep∏a dla wymuszenia 

cieplnego, które jest wykorzystywane przy klasycznej diagnostyce termowizyjnej takich struktur. Zaproponowana metoda 

jest dedykowana przede wszystkim do detekcji i lokalizacji uszkodzeƒ zmćzeniowych oraz do uszkodzeƒ powstajàcych 

w polach koncentracji napr´˝eƒ. Przedstawiono i omówiono wyniki badaƒ eksperymentalnych dotyczàcych detekcji 

uszkodzeƒ w epoksydowo-szklanych kompozytach z wykorzystaniem wymienionej metody. 

S∏owa kluczowe: diagnostyka termowizyjna, efekt samorozgrzania, detekcja uszkodzeƒ, monitoring struktur 

Dr in˝. Andrzej Katunin – Instytut Podstaw Konstrukcji 

Maszyn, Politechnika Âlàska, ul. Konarskiego 18A, 

44-100 Gliwice, e-mail: andrzej.katunin@polsl.pl; prof. 

dr hab. Wojciech Moczulski – Instytut Podstaw Konstrukcji 

Maszyn, Politechnika Âlàska, ul. Konarskiego 18A, 

44-100 Gliwice,e-mail:wojciech.moczulski@polsl.pl. 

Modern methods of diagnostics and monitoring 

of composite structures cover a lot of various approaches. 

Besides modal analysis-based methods, 

which underlie structural diagnostics, there are 

other methods applied to the diagnostics problems, 

e.g. ultrasound and interferometric techniques, radiographic 

and infrared techniques, etc [1, 2]. A group 

of methods which found an application in structural 

diagnostics and health monitoring are the 

methods based on infrared imaging. The development 

of thermographic methods occurs following 

to the new capabilities for structural diagnostics 

(e.g. damage detection and location in a very early 

stage of development) and availability of measurement 

devices. 

The classical thermographic inspection and diagnostics 

of polymeric composite structures is carried 

out as follows [3]: from the one side the thermal impulse 

is emitted in the direction of the investigated 

structure and from the other the temperature distributions 

are measured by an infrared camera. Following 

the local changes of temperature in the damaged 

areas, the local changes of heat transfer coefficient 

and/or thickness of the investigated structures are 

observed. Such approach is very sensitive and makes 

possible detection and location of damages in the 

early stage of the evolution of their propagation. However, 

an application of the method is limited to diagnostics 

of relatively thin structures. 

The method proposed by the authors is based on 

observing the heat generated due to the self-heating 

effect, which is caused by the viscoelastic nature 

of a polymer (see e.g. [4] for details). An investigated 

structure is cyclically loaded with relatively high 

stress/strain magnitude and the temperature response 

is measured by the infrared camera. The 

usage of the self-heating effect in diagnostics of polymeric 

composite structures eliminates the need to 

apply an impulse heat source for thermal excitation. 

The proposed method is dedicated mostly for fatigue 

damage detection and location for damages occurring 

in the areas of stress concentration. For the areas, 

32 


which are not subjected to high stress magnitudes 

the method remains insensitive, which is its main 

disadvantage. However, the fatigue damage initiation 

and evolution starts in the regions of stress concentration, 

which was conducted in numerical [5] and laboratory 

experiments [6]. 

In this study the experiments concerning damage 

detection in glass/epoxy layered composite plates 

were carried out with the use of proposed method. 

The description of the method, including its sensitivity 

and limitations of its application, was presented 

and discussed. 

Specimens and experimental setup 

The specimens were manufactured in the form of 

sheets of 1000 x 1000 mm with 14 unidirectional 

layers and then cut to specific dimensions. Plain 

weave E-glass fibre cloth with weight of 200 g/m 2 was 

impregnated by epoxy resin and dried in the hot air. 

The specimens used in the experiment have the 

following dimensions: thickness of 2,5 mm, width of 

10 mm and effective length (i.e. length on which 

the loading was applied) of 50 mm. The prepared 

specimens were artificially damaged. The transverse 

notches with a depth of 0,2 mm were inserted with 

various distances from the specimen holder: 2,5, 5, 10 

and 15 mm. 

The tests were performed on the laboratory stand, 

which was presented in fig. 1. The specimens were 

clamped by two specimen holders on both ends. The 

excitation of specimens was provided by electrodynamic 

shaker through the stinger connected through 

the force sensor to the upper specimen holder. 

An excitation sinusoidal signal with a frequency of 

30 Hz was controlled by the application prepared in 

LabView ® , which allows controlling signal parameters 

rate of 1 frame per second. For ensuring appropriate 

emissivity the specimens were painted black. All of 

the measurements and excitation were time-synchronized. 

For each particular case a sequence of infrared 

images was acquired and analyzed in IR-camera-dedicated 

software. 

Results and discussion 

Acquired infrared images during the experiment 

were analyzed in order to detect notches in the specimens. 

Exemplary infrared images after 10 seconds of 

observation of a healthy specimen and specimens 

with notches on various distances from the holder 

were presented in fig.2. The notches in the first three 

cases, whose distances from the holder are 2.5, 5 and 

10 mm (fig. 2b – d) were clearly detectable in infrared 

images. In the last case (fig. 2f), where three notches 

Fig. 2. Infrared images of specimens subjected to the self-heating 

effect after 10 s after excitation: healthy (a), notched at the 

distance from a holder of 2,5 mm (b), 5 mm (c), 10 mm (d), 

20 mm (e) and with multiple notches at the distance of 5, 10 and 

15 mm (f) 

Fig. 1. Experimental setup 

through the analog output of the multi-channel signal 

acquisition module and drive a shaker amplifier. 

In order to control loading parameters force and 

vibration speed measurements were carried out 

continuously by a force sensor and laser Doppler 

vibrometer, respectively. The LabView ® application 

controlled the excitation signal in feedback loop. Temperature 

measurements were carried out on the surface 

of specimens by the infrared camera with a frame 

were presented only the notches at distances of 5 and 

10 mm were detectable, while a notch at the distance 

of 15 mm is not visible. In the case of a specimen 

notched at the distance of 20 mm (fig. 2e) the damage 

was undetectable. 

The detectibility of damages depended on several 

parameters. Analyzing a physical nature of the selfheating 

effect it could be stated that the temperature 

distribution on the surface of a specimen and its 

evolution depends proportionally of stress distribution 

[4]. When the damage occurred in the stress field 

with the highest values the changes in temperature 

distribution were detectable. Moreover, according to 

slightly lower stiffness in the area of a notch the 

stress concentration in this area occurs, which cause 

changes in temperature front (see e.g. fig. 2b – d). 

In the presented method it is important to 

choose appropriate heating-up temperature. The heat 


Fig. 3. Selection of temperature profiles (a) and longitudinal temperature profiles of investigated cases with marked positions of 

notches (b) – (g) 

generated in composite structures during occurrence 

of the self-heating effect always cause irreversible 

structural changes. It should be noted, that the 

self-heating temperature evolution characteristics 

have some specific points, e.g. glass-transition temperature 

and critical self-heating temperature [6]. 

The glass-transition temperature determines a 

phase transition from the glassy state to the rubbery 

state of a polymer, while the critical self-heating 

temperature (usually a half of glass-transition temperature) 

determines the initiation of fatigue cracks 

in the structure. Previous studies show, that if the 

critical temperature was not exceeded the polymeric 

composite changes molecular structure during the 

loading-unloading procedure. It is result of increasing 

degree of cross-linking of polymeric matrix. As the 

self-heating temperature increased the molecular 

structure of a polymeric matrix is reorganized to the 

three-dimensional one, which results in occurrence of 

additional connections and hardening of a composite. 

The temperature increase from room temperature to 

30°C does not significantly influence the structural 

properties, i.e. the storage modulus of the structure 

does not drop much, which was conducted by a dynamic 

thermomechanical analysis [7]. An optimal 

temperature of heating-up of approximately 6°C was 

determined empirically. Such heating-up temperature 

provides the best conditions for damage detection. 

When the temperature exceeds 30 – 35°C the 

damages becomes less clear in the infrared images. 

Additional important settings of the analysis are 

appropriate parameters of excitation. If the excitation 

force and frequency are low the self-heating effect 

may not occur, whereas the excitation parameters are 

too high so that the structure could be damaged 

during the analysis. It was empirically determined that 

the maximal stress invoked by excitation should not 

be higher than 40% of critical stress, which cause 

a breakdown of the structure. 

In order to improve damage detection a procedure 

using the presented method of the longitudinal 

temperature profiles of a surface of specimens should 

be taken into consideration. The self-heating effect 

reveals smooth temperature distribution along the 

specimen, thus every imperfection or damage will be 

visualized as singularity on a profile. The temperature 

profiles for investigated cases with marked damage 

positions were presented in fig. 3. The profiles were 

determined for a middle width of specimens, which 

was shown in fig. 3a. 

Conclusions 

The application of the proposed method directly 

depends on the stress field occurring during the 

excitation. Therefore, the method is limited to the 

cases when relatively high stress fields occur. However, 

a lot of engineering constructions and elements 

made of polymeric composites are subjected to the 

high stress fields and the method could be used e.g. 

for detection of fatigue damages. Moreover, the presented 

method ensures a quick damage detection and 

location without the necessity of using additional heat 

source for thermal excitation of a structure. 

REFERENCES 

1. Mackiewicz S., Góra G.: Ultradêwi´kowe badania konstrukcji 

kompozytowych w przemyÊle lotniczym. XI Seminarium 

„Nieniszczàce badania materia∏ów”, Zakopane 2005. 

2. Diamanti K., Soutis C.: Structural health monitoring techniques 

for aircraft composite structures, Progress in Aerospace 

Sciences, 46, 2010, pp. 342 – 352. 

3. Dattoma V., Marcuccio R., Pappalettere C., Smith G.M.: 

Thermographic investigation of sandwich structure made 

of composite material, NTD&E International, 34, 2001, 

pp. 515 – 520. 

4. Katunin A.: Analytical model of the self-heating effect in 

polymeric laminated rectangular plates during bending 

harmonic loading. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance 

and Reliability, 4(48), 2010, ss. 91 –101. 

5. Katunin A., Moczulski W.: Evaluation of self-activating temperature 

influence on cracks initiation in GRP laminates. 

PAMM, 9(1), 2009, pp. 403 – 404. 

6. Katunin A., Fidali M.: Fatigue and thermal failure of polymeric 

composites subjected to cyclic loading. Advanced 

Composites Letters, 21(3), 2012, pp. 64 – 69. 

7. Katunin A., Gnatowski A.: Influence of heating rate on evolution 

of dynamic properties of polymeric laminates. Plastics 

Rubber and Composites, 41(6), 2012, pp. 233 – 239. 

34 


OkreÊlanie cech konstrukcyjnych masztów 

kompozytowych stosowanych w jachtach 

˝aglowych 

Defining properties of mast made from 

composite materials used in sailing yachts 

BOGUMI¸ CHILI¡SKI 

DAMIAN MARKUSZEWSKI 

Streszczenie: Artyku∏ porusza bardzo aktualnà problematyk´ wykorzystania materia∏ów kompozytowych w projektowaniu 

i budowie nowoczesnych masztów. Przedstawione zosta∏y dotychczasowe wymagania Polskiego Rejestru Statków dotyczàce 

konstruowania masztów. W kontekÊcie tych przepisów zosta∏y opisane materia∏y kompozytowe jako alternatywa dla 

dotychczas stosowanych tworzyw. Opisano tak˝e w∏aÊciwoÊci kompozytów oraz propozycj´ modelu matematycznego, 

uwzgl´dniajàcego wymienione w∏asnoÊci. Dla zaproponowanego modelu zosta∏y przedstawione typowe za∏o˝enia 

upraszczajàce, które ∏atwo zrealizowaç podczas badaƒ eksperymentalnych. Dla wymienionych za∏o˝eƒ zaproponowano 

wiele uproszczeƒ modelu, u∏atwiajàcych wyznaczenie nieznanych cech materia∏owych. Ponadto zosta∏ przedstawiony zarys 

zagadnienia identyfikacji parametrycznej modelu matematycznego oraz opis stanowiska badawczego, skonstruowanego do 

prowadzenia eksperymentów zwiàzanych z omawianymi masztami. Ostatecznie zosta∏y przedstawione przyk∏adowe wyniki 

eksperymentu i procesu identyfikacji, przeprowadzone dla zawartego w artykule modelu. Ca∏oÊç zosta∏a podsumowana 

wnioskami wyciàgni´tymi z przeprowadzonej pracy. 

S∏owa kluczowe: materia∏y kompozytowe, identyfikacja modelu dynamicznego, jachty ˝aglowe, dynamika masztu 

Abstract: The paper describes a very actual problem of using composite materials in design and construction of modern 

masts. The article demonstrates actual Polish Ship Register requirements of a mast design. In the context of those regulations 

the composite materials were described. Composites are an alternative for materials which have been used so far. 

The paper presents properties of composites and proposition of mathematical model for it. This model take into account 

these properties. Typical simplification assumptions were proposed for this model. They are easy to be realized in experimental 

tests. A series of model simplifications was proposed for these assumptions, which helps to find properties of 

composite materials. Moreover, it presented an outline of parametric identification of mathematical model and description 

of research station, which was constructed to do the test related with described masts. Finally, the example of tests and 

identification result for a model presented in the paper was demonstrated. The paper was summed up with the conclusions 

drawn from the conducted work. 

Keywords: composite materials, dynamic models identification, sailing yachts, mast dynamic 

Maszty kompozytowe znaczàco ró˝nià si´ od masztów 

wykonanych ze stali lub aluminium. Stal i aluminium 

sà materia∏ami o liniowych charakterystykach 

spr´˝ystych (w zakresie odkszta∏ceƒ spr´˝ystych). 

W wi´kszoÊci przypadków materia∏y kompozytowe 

nie majà tej w∏aÊciwoÊci, a wić zachowanie 

wyrobów z kompozytów podczas ich odkszta∏cania 

jest inne. Oznacza to, ˝e cechy konstrukcyjne masztów 

wykonanych z tych tworzyw mogà si´ znaczàco ró˝niç 

od ich odpowiedników wykonanych np. ze stali. 

Wynika stàd, ˝e konieczne jest okreÊlanie kluczowych 

w∏asnoÊci tych materia∏ów oraz wypracowanie metodyki 

oznaczania tych wielkoÊci. Ustalone przy 

zastosowaniu zaproponowanych metod cechy materia∏owe 

zosta∏y wykorzystane do obliczeƒ modelowych 

i opracowania algorytmu obliczeƒ konstrukcyjnych 

dla wyrobów z materia∏ów kompozytowych. 

Mgr in˝. Bogumi∏ Chiliƒski – Zespó∏ Podstaw Budowy 

i Eksploatacji Maszyn, Instytut Podstaw Budowy 

Maszyn PW, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa, e-mail: 

bogumil.chilinski@gmail.com, mgr in˝. Damian Markuszewski 

– Zespó∏ Podstaw Budowy i Eksploatacji Maszyn, 

Instytut Podstaw Budowy Maszyn PW, ul. Narbutta 84, 

02-524 Warszawa, e-mail: denmarks@o2.pl. 

Maszty, a w szczególnoÊci te mocno obcià˝one 

znajdujà zastosowanie g∏ównie w przemyÊle stoczniowym. 

Nale˝y podkreÊliç, ˝e maszty wykorzystywane 

w budowie statków ˝aglowych (w tym jachtów) 

muszà spe∏niaç przepisy Polskiego Rejestru Statków 

(PRS). Niespe∏nienie tych wytycznych mo˝e 

skutkowaç niedopuszczeniem danej jednostki p∏ywajàcej 

do ˝eglugi. Niestety przepisy PRS nie regulujà 

w ˝aden sposób zasad wymiarowania masztów 

kompozytowych. Po prostu materia∏ kompozytowy 

jest traktowany jak stal, drewno lub aluminium! 

Jedyne co nale˝y zrobiç, to ustaliç modu∏ Younga 

kompozytu, z którego wykonany jest dany obiekt 

(np. z próby statycznego ugićia masztu). Obliczenia 

te nie wykorzystujà w pe∏ni wszystkich korzystnych 

cech, jakie wià˝à si´ ze stosowaniem materia∏ów 

kompozytowych, np. mo˝liwoÊci pracy przy bardzo 

du˝ych odkszta∏ceniach spr´˝ystych (tzw. hiperelastycznoÊç) 

w nieliniowym zakresie pracy. Zatem maszt 

kompozytowy wykonany wed∏ug wytycznych PRS 

mo˝e byç znacznie wi´kszy (przewymiarowany), ni˝ 

wynika to z rzeczywistych wymagaƒ dotyczàcych 

sztywnoÊci lub wytrzyma∏oÊci i, co wićej, w wielu 

praktycznych rozwiàzaniach tak jest. Tym bardziej 


˝e dla wi´kszoÊci znanych materia∏ów kompozytowych 

zakres nieliniowych odkszta∏ceƒ spr´˝ystych 

jest du˝o wi´kszy ni˝ zakres odkszta∏ceƒ liniowo 

spr´˝ystych. 

Uzasadnione jest zatem zaproponowanie odr´bnej 

metody obliczeƒ konstrukcyjnych i wymiarowania 

dla masztów z kompozytów. Brak odpowiednich dla 

tych materia∏ów algorytmów obliczeƒ konstrukcyjnych 

oraz badaƒ potwierdzajàcych ich poprawnoÊç 

mo˝e byç przyczynà niedopuszczenia do ˝eglugi wielu 

dobrych konstrukcji, wykorzystujàcych w pe∏ni w∏asnoÊci 

omawianych masztów, przez co byç mo˝e ∏amiàcych 

zasady podane przez Polski Rejestr Statków. 

Do zaproponowania w∏aÊciwej metodyki obliczeƒ 

konstrukcyjnych niezb´dne jest okreÊlenie cech 

konstrukcyjnych kompozytów. W artyku∏ach [1 i 2] 

zaprezentowano odpowiedni model matematyczny 

w postaci równaƒ oraz sposób ich rozwiàzania 

metodami: numerycznà (w dowolnym przypadku) 

i analitycznà (tylko w przypadku, gdy model jest 

s∏abonieliniowy). Model ten traktuje maszt wykonany 

z kompozytu w´glowego jako belk´ wykonanà 

z jednorodnego materia∏u ortotropowego. Nale˝y 

podkreÊliç, ˝e belka odkszta∏cana tylko w jednej 

z p∏aszczyzn ortotropii z powodzeniem mo˝e byç 

opisywana matematycznie w identyczny sposób, jak 

obiekt wykonany z materia∏u izotropowego. 

Ustalenie cech materia∏owych 

Praktycznie wszystkie obserwowane zjawiska mo˝na 

potraktowaç jako zjawiska dynamiczne. Statyk´ 

lub kinetostatyk´ danego uk∏adu mechanicznego 

zawsze mo˝na potraktowaç jako uproszczenie modelu 

dynamicznego. Naturalnie zabieg ten mo˝na 

odwróciç i model statyczny lub kinetostatyczny mo˝na 

rozszerzyç o efekty dynamiczne, ale to jest ju˝ zadanie 

trudniejsze. Wynika stàd, ˝e badanie dynamiki 

uk∏adu fizycznego jest bogatym êród∏em informacji, 

poniewa˝ zawiera w sobie informacje z analizy podstawowych 

modeli stosowanych w mechanice. Informacje 

te mo˝na otrzymaç w dowolnym momencie 

przez zastosowanie pewnych uproszczeƒ. 

W celu kompleksowego okreÊlenia cech konstrukcyjnych 

masztów kompozytowych niezb´dne jest 

wykonanie odpowiednich pomiarów. Z racji du˝ej liczby 

informacji zawartych w dynamice uk∏adu najkorzystniejsza 

jest rejestracja sygna∏ów dynamicznych. 

Zarejestrowane sygna∏y wykorzystuje si´ w procesie 

identyfikacji modelu dynamicznego do ustalenia 

parametrów modelu. Zastosowane w modelu sta∏e 

mo˝na traktowaç jako miary cech konstrukcyjnych 

masztu kompozytowego. 

Model opisujàcy dynamik´ masztu z materia∏u 

kompozytowego ma postaç równania, b´dàcego 

równaniem belki utwierdzonej na jednym koƒcu, 

w którym nieliniowy modu∏ Younga (zale˝ny od 

wielkoÊci i pr´dkoÊci odkszta∏cenia) aproksymowano 

trzema pierwszymi wyrazami rozwinićia w szereg 

Taylora. Szczegó∏y wyprowadzenia tej zale˝noÊci 

i dyskusj´ istnienia rozwiàzaƒ przedstawiajà prace 

[1 i 2]. Równanie to ma nast´pujàcà postaç: 

w – ugićie masztu, 

h – sta∏a t∏umienia, 

E stat 

– modu∏ Younga ze statycznej próby 

zginania, 

k i 

– wspó∏czynniki sztywnoÊci nieliniowej cz´Êci 

rozwinićia w szereg Taylora modu∏u Younga, 

c i 

– wspó∏czynniki t∏umienia nieliniowej cz´Êci 

rozwinićia w szereg Taylora modu∏u Younga, 

– sta∏a materia∏owa. 

Nieznane wielkoÊci E stat 

, k i 

, c i 

h i sà poszukiwanymi 

cechami materia∏owymi. Funkcja w(t, x) 

przedstawia modelowe zachowanie masztu w zadanym 

przypadku. JeÊli model jest poprawnie zidentyfikowany, 

funkcja w(t, x) oraz zarejestrowana 

odpowiedê sà równe z dok∏adnoÊcià do za∏o˝onego 

w procesie identyfikacji b∏´du. 

W celu ustalenia nieznanych wielkoÊci mo˝na 

przeprowadziç wiele eksperymentów przy specjalnie 

dobranych warunkach poczàtkowych i brzegowych, 

tak aby by∏y one równoznaczne z za∏o˝eniami upraszczajàcymi 

model. Takie podejÊcie umo˝liwia ustalenie 

kolejnych parametrów za pomocà identyfikacji 

uproszczonych modeli matematycznych (i co si´ 

z tym ∏àczy – prostszych równaƒ). 

Identyfikacja parametryczna modelu 

Dysponujàc modelem dynamicznym oraz eksperymentem 

obiektu nim opisanego, mo˝na okreÊliç 

nieznane parametry modelu (ogólnie parametry te 

mo˝na oznaczyç z i 

). Nast´puje to przez porównanie 

pomiarów doÊwiadczalnych i teoretycznego rozwiàzania 

modelu w(t, x) sparametryzowanego przez 

wielkoÊci z i 

. OczywiÊcie parametry dobiera si´ tak, 

aby zminimalizowaç ró˝nic´ pomi´dzy wynikami 

teoretycznymi i doÊwiadczalnymi. Sformu∏owanie to 

mo˝na zapisaç nast´pujàcà zale˝noÊcià: 

w(t, z i 

) – S t 

w doÊw 

(t) ≤ δ + ψ (2) 

gdzie: 

S t 

– operator selekcji w dziedzinie czasu, 

δ – dopuszczalny b∏àd procesu identyfikacji, 

ψ – zak∏ócenia. 

Pojawienie si´ operatora selekcji S t 

jest konieczne, 

poniewa˝ sygna∏ w doÊw 

(t) mo˝e zawieraç dodatkowe 

informacje niezwiàzane z identyfikowanym modelem. 

W ten sposób eliminuje si´ nadmiarowe informacje, 

mogàce utrudniaç proces identyfikacji. 

Za∏o˝enia 

upraszczajàce analizowany uk∏ad równaƒ 

Statyka 

Przyjmujàc, ˝e analizowany uk∏ad jest statyczny, 

otrzymuje si´ model, w którym wszelkie efekty dynamiczne 

nie wyst´pujà. Uk∏ad nie porusza si´, 

a wszelkie ewentualne stany przejÊciowe traktuje 

si´ jako nieskoƒczenie d∏ugie (ciàg kolejnych po∏o- 

˝eƒ równowagi). Za∏o˝enie to mo˝na przedstawiç 

w postaci nast´pujàcego warunku: 

(3) 

(1) 

gdzie: 

t – czas, 

x – zmienna przestrzenna, 

36 


Ma∏e odkszta∏cenia 

Przez za∏o˝enie ma∏ych odkszta∏ceƒ rozumie si´, 

˝e ε ≤ 0, 1 jest mniejsze ni˝ 10% Wynika stàd, ˝e: 

(4) 

Równanie (8) rozwiàzuje si´ doÊç ∏atwo metodà 

rozdzielenia zmiennych. Porównujàc otrzymane rozwiàzanie 

z wynikami doÊwiadczalnymi, mo˝na ustaliç 

wartoÊci sta∏ej E stat 

. Eksperyment odpowiadajàcy stosowanym 

za∏o˝eniom i spe∏niajàcy wymagania modelu 

jest prosty w realizacji. Jest to pomiar krzywej 

ugićia belki w zakresie niewielkich przemieszczeƒ. 

OkreÊlenie wspó∏czynników 

nieliniowych charakterystyki spr´˝ystej 

Stosujàc tylko za∏o˝enie statyki uk∏adu, otrzymuje 

si´ nast´pujàcy model statyczny: 

(9) 

Przyjmujàc opisywane za∏o˝enie, wyra˝enia o postaci: 

k i 

· w i (t, x) dla i = 1, 2, 3... (5) 

mo˝na traktowaç jako wielkoÊci mniejszych rz´dów 

i je zaniedbywaç. 

Ma∏e pr´dkoÊci odkszta∏ceƒ 

O ma∏ych pr´dkoÊciach odkszta∏ceƒ mo˝na mówiç, 

jeÊli wyra˝enia: 

. 

c i 

· w i (t, x) dla i = 1, 2, 3... (6) 

sà ma∏e wzgl´dem pozosta∏ych sk∏adników. Wynika 

stàd, ˝e: 

Stosowanie za∏o˝enia ma∏ych pr´dkoÊci odkszta∏ceƒ 

niekiedy jest konieczne, poniewa˝ nie zawsze 

za∏o˝enie ma∏ych odkszta∏ceƒ (w analizowanym przypadku 

ugi´ç) nie implikuje ma∏ych pr´dkoÊci odkszta∏ceƒ 

(co jest to˝same z pr´dkoÊciami poprzecznymi). 

¸atwo pokazaç, ˝e nawet przy niedu˝ych ugićiach 

belki pr´dkoÊci mogà byç niezaniedbywalne. JeÊli 

na przyk∏ad przemieszczenie w pewnym punkcie 

masztu b´dzie równe w(t) = 0,001 · sin(2 · π · 10 6 · t), 

to pr´dkoÊç ugićia b´dzie wynosiç w(t) · = 0,001 · 2 · 

π · 10 6 · cos(2 · π · 10 6 · t) = 2 · π · 1000 · cos(2 · π · 

10 6 · t). Zatem amplituda pr´dkoÊci ugićia przyjmuje 

znaczne wartoÊci pomimo faktu, ˝e odkszta∏cenia by∏y 

nieznaczne. 

OkreÊlenie modu∏u Younga 

Modu∏ Younga mo˝na okreÊliç, zak∏adajàc, ˝e uk∏ad 

jest statyczny oraz odkszta∏cenia sà ma∏e, przez co 

równanie (1) znacznie si´ uproÊci. Stosujàc uproszczenia 

wynikajàce z tych za∏o˝eƒ, zale˝noÊç (1) mo˝na 

sprowadziç do nast´pujàcej postaci: 

(7) 

(8) 

W równaniu (9) nieznane sà wspó∏czynniki wyrazów 

nieliniowych modu∏u Younga k i 

, k itd. WielkoÊç E 3 stat 

przyjmuje si´ jako znanà na podstawie poprzedniego 

kroku. W celu wyznaczenia wspó∏czynników k i 

potrzebne 

jest wykonanie przynajmniej tylu niezale˝nych 

pomiarów, ile jest nieznanych wielkoÊci. Równanie 

(9) jest nieliniowym równaniem ró˝niczkowym 

zwyczajnym. Mo˝liwe jest znalezienie rozwiàzania 

tego równania metodami numerycznymi. Aby uzyskaç 

pomiary zgodne z przyj´tymi za∏o˝eniami, nale˝y 

przeprowadziç prób´ statycznego ugićia belki w zakresie 

du˝ych odkszta∏ceƒ. 

OkreÊlenie wspó∏czynnika t∏umienia h 

Zak∏adajàc, ˝e uk∏ad nie jest statyczny (odrzucajàc 

za∏o˝enie statyki uk∏adu) oraz przyjmujàc za∏o˝enie 

ma∏ych odkszta∏ceƒ i ich pr´dkoÊci, otrzymuje si´ 

najprostszy przypadek drgaƒ masztu. Równanie (1) 

przyjmuje wtedy nast´pujàcà postaç: 

(10) 

Otrzymane równanie jest równaniem ró˝niczkowym 

czàstkowym rz´du 4. Rozwiàzanie tego równania 

jest mo˝liwe jedynie metodami numerycznymi. 

Poszukiwanà wielkoÊcià jest sta∏a t∏umienia h. W celu 

jednoznacznego jej okreÊlenia wystarczy jeden pomiar. 

W∏aÊciwy eksperyment musi zostaç tak przeprowadzony, 

aby ugićia by∏y ma∏e (pierwsze zastosowane 

za∏o˝enie upraszczajàce). Podobnie sprawa 

wyglàda z pr´dkoÊciami poprzecznymi – muszà byç 

pomijalne (drugie zastosowane za∏o˝enie upraszczajàce). 

W tym celu ugićia poczàtkowe muszà byç 

niewielkie, a kszta∏t poczàtkowej krzywej ugićia 

musi byç tak dobrany, aby w wynikach otrzymaç 

rozwiàzania o jak najni˝szych cz´stotliwoÊciach (zbli- 

˝onych do najmniejszych cz´stotliwoÊci drgaƒ w∏asnych), 

tzn. wyeliminowaç wy˝sze harmoniczne. 

OkreÊlenie wspó∏czynników 

nieliniowych charakterystyki t∏umienia 

Do oznaczenia wspó∏czynników zwiàzanych z t∏umieniem 

mo˝na wykorzystaç pe∏ne równanie opisujàce 

maszt jako belk´ drgajàcà. Nie przyjmujàc 

˝adnych dodatkowych za∏o˝eƒ, nale˝y rozwiàzaç 

równanie (1). Poszukiwanymi wielkoÊciami sà wspó∏czynniki 

c i 

, c . Pozosta∏e wielkoÊci otrzymuje si´, 

3 

post´pujàc wed∏ug podanych w poprzednich akapitach 

metod. Do jednoznacznego okreÊlenia dwóch 

wspó∏czynników potrzebne sà dwa równania. Zatem 

nale˝y wykonaç dwa niezale˝ne pomiary. W tym 

przypadku eksperyment mo˝e zostaç przeprowadzony 

bez ˝adnych dodatkowych za∏o˝eƒ. 


Stanowisko badawcze 

W celu wykonania potrzebnych badaƒ zaprojektowano, 

a nast´pnie zbudowano stanowisko badawcze, 

przyjmujàc nast´pujàce za∏o˝enia: 

mo˝liwoÊç zamocowania masztu przegubowo 

i utwierdzenia, 

mo˝liwoÊç wykorzystania want wraz z regulacjà 

ich napićia w szerokim zakresie (do 2000 N), 

jednoczesny i niezale˝ny pomiar odkszta∏ceƒ 

i przyspieszeƒ drgaƒ masztu w wybranych punktach 

oraz pomiar si∏y w wantach, 

akwizycja danych pomiarowych przy u˝yciu komputera, 

mo˝liwoÊç realizacji typowych warunków poczàtkowych 

dla drgaƒ masztów. 

Stanowisko badawcze zosta∏o wykonane w Pracowni 

Wibroakustyki Wydzia∏u Samochodów i Maszyn 

Roboczych Politechniki Warszawskiej w ramach 

rozprawy doktorskiej [3]. Model stanowiska wykonany 

w systemie CAD Catia v5 przedstawiono na 

rys. 1. 

Utwierdzenie masztu rozwiàzano w taki sposób, 

aby istnia∏a mo˝liwoÊç realizacji dwóch sposobów 

podparcia masztu (za∏o˝enie konstrukcyjne). Stanowisko 

umo˝liwia badanie odcinków masztów o d∏ugoÊci 

nie wi´kszej ni˝ 3 m, ze wzgl´du na t´ d∏ugoÊç 

maszt zosta∏ umieszczony w p∏aszczyênie poziomej, 

w przeciwnym przypadku nie zmieÊci∏by si´ w pomieszczeniu. 

Gotowe stanowisko badawcze przedstawiono 

na rys. 2. 

Rys. 1. Model stanowiska badawczego: 1 – badany maszt, 

2 – saling, 3 – wanty, 4 – obejma (zamocowanie typu zamurowanie), 

5 – szyna, 6 – blok podpory, 7 – wsporniki, 8 – fundament 

stanowiska, 9 – wzbudnik 

Rys. 2. Stanowisko badawcze 

Rys. 3. Wybrany punkt pomiarowy 

Drgania masztu by∏y rejestrowane w trzech 

punktach pomiarowych. W ka˝dym punkcie pomiarowym 

badane sygna∏y rejestrowano za pomocà 

akcelerometru piezoelektrycznego oraz mostka tensometrycznego. 

Dla ka˝dego czujnika pomiarowego 

przewidziano osobny tor pomiarowy. Jeden z punktów 

pomiarowych przedstawiono na rys. 3. 

Pomiary si∏y napićia want wykonywano przy u˝yciu 

dynamometrów po∏àczonych szeregowo z wantami. 

Przyk∏ad 

Wyniki próby statycznego ugićia zosta∏y zestawione 

na wykresie (rys. 4). 

Próby zosta∏y przeprowadzone zgodnie z za∏o˝eniami 

przedstawionymi w punkcie „OkreÊlenie modu∏u 

Younga”, dla masztu o sta∏ym 

przekroju o momencie bezw∏adnoÊci 

I. 

Równanie , 

opisujàce taki obiekt, ma ogólne 

rozwiàzanie o postaci: 

(11) 

Rys. 4. Linia ugićia masztu w zale˝noÊci 

od ró˝nych wartoÊci si∏ 

38 


Sta∏e ca∏kowania wyznacza si´ z warunków brzegowych 

dla masztu, tzn.: 

wielkoÊci do równania (11) otrzymuje si´ nast´pujàcà 

postaç rozwiàzania szczególnego: 

(12) 

Modu∏ Younga obliczony dla ró˝nych punktów pomiarowych 

P, N x , mm u, mm E, MPa 

31 0 -12 50117,36 

62 0 -24 50117,36 

91 0 -35 50564,27 

123 0 -46 52296,38 

154 0 -56 53697,18 

181 0 -66 53628,77 

216 0 -79 53289,35 

31 500 -8 56556,05 

62 500 -16 56556,05 

91 500 -25 53256,35 

123 500 -33 54842,23 

154 500 -41 55176,64 

181 500 -50 53256,35 

216 500 -59 53680,32 

31 1000 -4 77960,34 

62 1000 -10 62368,28 

91 1000 -16 57352,99 

123 1000 -21 59398,36 

154 1000 -26 59969,50 

181 1000 -34 53979,29 

216 1000 -40 54572,24 

62 1500 -4 93970,06 

91 1500 -6 92174,45 

123 1500 -12 62646,71 

154 1500 -15 62646,71 

181 1500 -19 58215,44 

216 1500 -23 57199,17 

62 2000 -2 89097,54 

91 2000 -4 65546,28 

123 2000 -6 59398,36 

154 2000 -7 63641,10 

181 2000 -10 52437,02 

216 2000 -12 51973,56 

62 2500 -1 47333,07 

91 2500 -2 34821,46 

123 2500 -2 47333,07 

154 2500 -3 39444,22 

181 2500 -4 34821,46 

216 2500 -5 33133,15 

E Êr 

56883,8 

(13) 

(14) 

w(l) = 0 (15) 

gdzie: 

M g 

(x) – moment gnàcy, 

T(x) – si∏a tnàca, 

I – geometryczny moment bezw∏adnoÊci przekroju. 

Po wykorzystaniu zale˝noÊci (12) – (15) do okreÊlenia 

sta∏ych ca∏kowania i podstawieniu wyników 

(16) 

Dysponujàc rozwiàzaniem modelowym oraz danymi 

doÊwiadczalnymi, mo˝na znaleêç poszukiwanà 

wielkoÊç E. W tym przypadku równanie (2) przyjmuje 

postaç: 

w(P, l, I, E) – S t 

w doÊw 

(P, l) ≤ δ + ψ (17) 

W tabeli zestawiono dane doÊwiadczalne oraz obliczone 

na ich podstawie wartoÊci modu∏u Younga E. 

Âredni modu∏ Younga wynosi E = 56 883 MPa. 

Podsumowanie 

Nowoczesne materia∏y konstrukcyjne oraz wspó∏czesne 

metody obliczeniowe otwierajà nowe drogi 

projektowania konstrukcji, dla których zosta∏a ju˝ 

wypracowana i dok∏adnie zweryfikowana metodyka 

wymiarowania. Mo˝na zastanawiaç si´ nad potrzebà 

modyfikacji istniejàcych dotychczas metod projektowania, 

które to dobrze si´ sprawdzajà nawet 

w przypadku nowoczesnych materia∏ów. Niestety 

klasyczne metody nierzadko by∏y budowane przy 

bardzo du˝ych uproszczeniach (z powodu braku odpowiedniego 

aparatu matematycznego oraz ma∏ej 

ró˝norodnoÊci materia∏ów – w zasadzie wszystkie 

istotne materia∏y traktowano jako liniowo spr´˝yste). 

Obecnie sytuacja jest inna, ca∏a gama materia∏ów 

ma zasadniczo inne w∏aÊciwoÊci. Wykazujà nieliniowoÊç 

charakterystyk, hiperspr´˝ystoÊç itp. Jak widaç 

z zale˝noÊci (1), opis matematyczny kompozytu jest 

zupe∏nie inny ni˝ materia∏ów klasycznych. Metody 

projektowania z ich wykorzystaniem muszà wić byç 

zupe∏nie inne. W tym celu istnieje potrzeba dok∏adnego 

okreÊlenia cech materia∏owych stosowanych 

w budowie masztów kompozytowych. 

W zaproponowanym modelu materia∏ kompozytowy 

okreÊla kilka parametrów b´dàcych cechami 

materia∏owymi. Jak widaç, mo˝liwe jest znalezienie 

tych wielkoÊci. Metodyka poszukiwania sprowadza 

si´ do wykonywania eksperymentów w odpowiednio 

dobranych warunkach w celu minimalizowania liczby 

jednoczeÊnie poszukiwanych wielkoÊci. Ponadto, na 

podstawie przedstawionego w artykule toku post´powania 

oraz danych doÊwiadczalnych, zosta∏ okreÊlony 

modu∏ Younga materia∏u, z którego wykonano 

analizowany maszt. 

LITERATURA 

1. Chiliƒski B., Markuszewski D.: Koncepcja konstrukcji symptomu 

diagnostycznego na podstawie w∏aÊciwoÊci rozwiàzania 

równaƒ opisujàcych model diagnozowanego obiektu. 

XXXIX Ogólnopolskie Sympozjum „Diagnostyka Maszyn”, 

Wis∏a 2012. 

2. Chiliƒski B., Markuszewski D.: O mo˝liwoÊci identyfikacji nieliniowego 

modelu belki z materia∏u kompozytowego z wykorzystaniem 

metod ma∏ego parametru. IX Ogólnopolska 

Konferencja Problemy Naukowo-Techniczne w Wyczynowym 

Sporcie ˚eglarskim, 2012. 

3. Markuszewski D.: Rozprawa doktorska „Badania diagnostyczne 

masztów kompozytowych w´glowo-aramidowych 

metodami wibroakustycznymi”. Politechnika Warszawska, 

2013. 


Nanokompozyty SiC/˝ywica epoksydowa 

– nowy materia∏ konstrukcyjny 

w przemyÊle jachtowym 

Nanocomposites SiC/epoxy resin as a new perspective 

in maritime constructions materials 

AGNIESZKA DÑBROWSKA 

PIOTR DEUSZKIEWICZ 

ANDRZEJ HUCZKO 

Streszczenie: Nanokompozyty, ze wzgl´du na ich szczególne w∏aÊciwoÊci i zwiàzane z tym potencjalne zastosowania, 

stanowià obecnie szczegó∏owo badanà grup´ materia∏ów konstrukcyjnych. Popularne termoutwardzalne ˝ywice 

epoksydowe mogà byç stosowane jako matryce dla m.in. nanorurek w´glowych i nanoczàstek. W prezentowanej pracy 

wykorzystano nanow∏ókna w´glika krzemu SiC (NWSiC) i ich wiàzki (NWSiC*, tzw. nanogrzebienie) jako wype∏niacz 

˝ywic epoksydowych. Dla obu wype∏niaczy i ˝ywic wykonane zosta∏y serie próbek z zawartoÊcià nanow∏ókien/wiàzek SiC 

od 0,1 do 3% wag. Pierwsze testy w∏aÊciwoÊci mechanicznych i dynamicznych potwierdzi∏y wp∏yw zawartoÊci dodatku 

ju˝ na poziomie 0,1 % wag. na w∏aÊciwoÊci ˝ywicy. Wype∏niacze wykorzystane do produkcji nanokompozytów zosta∏y 

otrzymane metodà syntezy spaleniowej (SHS; Self-propagating High-Temperature Synthesis) z krzemu i teflonu 

i scharakteryzowane metodami fizykochemicznymi: SEM, TEM, XRD, spektroskopia Ramana. 

Slowa kluczowe: nanokompozyty, synteza spaleniowa, test dynamiczny 

Abstract: Nanocomposites are nowadays one of the most promising materials due to their outstanding mechanical, 

electrical and thermal properties that make them useful in various applications. The matrices of popular and available epoxy 

resins have been already blended with such fillers as carbon nanotubes and different kinds of nanoparticles. In this study, 

the SiC nanofibres (NFSiC) and their bundles (NFSiC*) were tested as a reinforcement of two epoxy resins. Several 

samples have been prepared in range from 0,1 up to 3% wt for both different types of resins and fillers. Preliminary 

mechanical and dynamical tests confirmed the change in polymer properties due to the incorporation of one-dimensional 

silicon carbide (SiC). Fillers used in this study have been obtained by the Self-propagating High-Temperature Synthesis (SHS) 

from silicon and polytetrafluoroethylene powders and were characterized by SEM, TEM, XRD and Raman spectroscopy. 

Keywords: nanocomposites, self-propagating high-temperature synthesis, dynamic mechanical analysis 

Mgr Agnieszka Dàbrowska – Wydzia∏ Chemii UW, 

ul. Pasteura 1, 02-093 Warszawa, e-mail: adabroska@ 

chem.uw.edu.pl; dr in˝. Piotr Deuszkiewicz – Wydzia∏ 

Samochodów i Maszyn Roboczych PW, ul. Narbutta 84, 

02-524 Warszawa, e-mail: uszy@simr.pw.edu.pl; prof. dr hab. 

in˝. Andrzej Huczko – Wydzia∏ Chemii UW, ul. Pasteura 1, 

02-093 Warszawa, e-mail: ahuczko@chem.uw.edu.pl. 

Tradycyjnym materia∏em u˝ywanym do produkcji 

jachtów jest drewno. Niezale˝nie od tego, jak pe∏ne 

niepowtarzalnego uroku i romantyzmu sà drewniane 

konstrukcje, nowe materia∏y z roku na rok znajdujà 

coraz wićej zastosowaƒ w ˝eglarstwie. W ostatnich 

latach badania nad elementami konstrukcyjnymi 

nowej generacji koncentrujà si´ w znacznym stopniu 

wokó∏ tych z przedrostkiem nano. Jednà z przyczyn 

takiego stanu rzeczy jest ogromna liczba mo˝liwoÊci, 

jakie daje manipulowanie materià na szczeblu podstawowym 

jej sk∏adników, czyli atomów i czàsteczek. 

Nanomateria∏y, czyli zgodnie z definicjà struktury 

o przynajmniej jednym z wymiarów nieprzekraczajàcym 

100 nm, majà wiele interesujàcych w∏aÊciwoÊci 

fizykochemicznych niewyst´pujàcych w przypadku 

mikro- i makrofaz obj´toÊciowych. Z drugiej 

strony, mechanizm tworzenia po˝àdanych struktur 

dalej pozostaje nie do koƒca poznany, a sam proces 

nie zawsze daje si´ kontrolowaç. KoniecznoÊç optymalizacji 

t∏umaczy zasadnoÊç prowadzenia badaƒ 

podstawowych, a tym samym poszukiwaƒ parametrów 

charakterystycznych dla prowadzonych reakcji. 

Wiele produktów laboratoryjnych ma w przysz∏oÊci 

szanse na zastosowanie w przemyÊle okr´towym 

i jachtowym, tak jak np. w∏ókna w´glowe w nowoczesnych 

masztach. Podstawowym ograniczeniem 

jest jednak koniecznoÊç stworzenia materia∏u kompozytowego, 

który z jednej strony zachowa∏by wi´kszoÊç 

(jeÊli nie wszystkie) cech sk∏adnika nanometrowego, 

a z drugiej umo˝liwi∏ jego praktyczne 

wykorzystanie w gotowym produkcie (np. element 

konstrukcyjny, podzespó∏ elektroniczny itp). Niestety, 

w wi´kszoÊci przypadków, przy przejÊciu do makroskali 

obserwuje si´ znaczàcà zmian´ parametrów 

nanomateria∏u. 

Obecnie trudno jednoznacznie odpowiedzieç na 

pytanie, w jakim zakresie struktury nano znajdà za- 

40 


stosowanie w przemyÊle jachtowym. Wytrzyma∏oÊç 

nanorurki w´glowej imponuje, lecz jak dotàd nikt nie 

wynalaz∏ technologii produkcji w∏ókien „nanorurkowych” 

o odpowiedniej d∏ugoÊci. Pojawi∏a si´ koncepcja 

u˝ywania ˝ywic z domieszkà struktur nano, 

czyli nanokompozytów, jako sk∏adnika kompozytów 

wykonanych z w∏ókien w´glowych lub aramidowych. 

Odpowiedê na to pytanie wymaga d∏ugotrwa∏ych 

badaƒ cech konstrukcyjnych i wytrzyma∏oÊciowych, 

zarówno samych ˝ywic z domieszkà 

struktur nano, jak i gotowych kompozytów. Drobnym 

sk∏adnikiem tych prac sà badania opisane w niniejszym 

artykule. 

Celem przedstawianych badaƒ by∏o stworzenie 

nanokompozytów wykorzystujàcych rozpowszechnione 

popularne ˝ywice epoksydowe zmodyfikowane 

dodatkiem nowego wype∏niacza w postaci oczyszczonych 

nanow∏ókien w´glika krzemu otrzymywanych 

w procesie syntezy spaleniowej. U˝yte substancje 

wyjÊciowe to: Si, PTFE, NaN 3 

, ˝ywica epoksydowa 

EL-20, EPIKOTE 828, alkohol winylowy, propanol, 

etanol, utwardzacz P-900 oraz PAP-4. 

Metoda syntezy wype∏niacza, 

czyli od makro do nano 

W Pracowni Fizykochemii Nanomateria∏ów (Wydzia∏ 

Chemii, Uniwersytet Warszawski) jednà z wykorzystywanych 

metod otrzymywania nanostruktur 

jest synteza spaleniowa (ang. SHS; Self-propagating 

High-temperature Synthesis [3]), prowadzona w zmodyfikowanej 

bombie kalorymetrycznej firmy Precyzja- 

-BIT (wyposa˝onej w okienko z poliw´glanu), (rys. 1). 

i chromu z niewielkim dodatkiem glinu i kobaltu, 

o du˝ym oporze w∏aÊciwym, dodatkowo wzrastajàcym 

wraz z temperaturà) o Êrednicy od 0,1 do 0,4 mm. 

W przypadku dobrze poznanego uk∏adu Si/PTFE 

(krzem pe∏ni rol´ reduktora, teflon utleniacza) [4] ciàg 

reakcji lawinowych rozpoczyna si´ od endotermicznej 

gazyfikacji teflonu (zgodnie z kinetykà pierwszego 

rz´du), a nast´pnie obszar wysokotemperaturowy, 

w którym zachodzi reakcja, przemieszcza si´, oddzielajàc 

produkty od substratów. Formuje si´ front 

fali spalania. Dzi´ki gwa∏townemu och∏odzeniu 

tworzà si´ struktury termodynamicznie niestabilne. 

Proces jest wieloetapowy, z przebiegiem wielu równoleg∏ych 

reakcji. Trwa od u∏amka do kilku sekund 

w zale˝noÊci od mieszaniny reakcyjnej, rodzaju 

u˝ytego gazu i jego ciÊnienia poczàtkowego. Wype∏niacze 

wykorzystane w produkcji nanokompozytów 

powsta∏y w nast´pujàcych uk∏adach eksperymentalnych 

[5]: 

1. Mieszanina Si < 43 µm/PTFE 1 µm; atmosfera 

gazowa: powietrze; ciÊnienie poczàtkowe: 1 MPa 

2. Mieszanina Si < 43 µm/PTFE 1 µm/NaN 3 

(55% 

wagi mieszaniny); atmosfera gazowa: powietrze; 

ciÊnienie poczàtkowe: 1 MPa 

Proporcje mi´dzy substratami ustalono na podstawie 

hipotetycznych równowagowych przebiegów 

reakcji: 

2 Si + 2(-CF 2 

-) → SiF 4 

↑ + C + SiC 

2NaN 3 

+ 3Si + 3 (-CF 2 

-) → 2NaF + 2SiC + 

+ C + SiF 4 

↑ + 3N 2 

Rys. 1. Reaktory wykorzystane do syntezy spaleniowej nanow∏ókien w´glika krzemu 

Jest to egzotermiczny, samopodtrzymujàcy si´ proces, 

zachodzàcy w warunkach najprawdopodobniej 

odbiegajàcych od równowagowych i dzi´ki temu 

pozwalajàcy na otrzymanie metastabilnych produktów 

o specyficznej morfologii, trudnych, a cz´sto 

nawet niemo˝liwych, do wytworzenia w sposób klasyczny. 

Synteza zostaje zainicjowana przez przy∏o- 

˝enie napićia do elementu oporowego umieszczonego 

w proszkowej mieszaninie reagentów (silny 

reduktor/silny utleniacz) znajdujàcej si´ w kwarcowym 

tyglu (dostarczenie ciep∏a). W tym celu u˝ywana 

jest niç w´glowa lub drucik kanthalowy (stop ˝elaza 

W pierwszym przypadku otrzymano nanow∏ókna 

w´glika krzemu. Surowy materia∏ (po pocićiu na 

drobniejsze kawa∏ki) oczyszczono chemicznie (rys. 2) 

w nast´pujàcy sposób: 

1. usunićie nieprzereagowanego Si przez gotowanie 

w 30% KOH 

2. przep∏ukanie osadu wodà, acetonem oraz etanolem 

3. wypalenie amorficznego w´gla w piecu rurowym 

(650°C) 

Uk∏ad nr 2, zmodyfikowany przez dodatek azydku 

sodu, umo˝liwi∏ wydajnà syntez´ uporzàdkowanych 


wiàzek w∏ókien (NWSiC * ). Dodatkowo cz´Êç z nich 

posiada∏a amorficznà otoczk´ i/lub wypustki o regularnej 

strukturze krystalicznej (tzw. nanogrzebienie) 

oraz zgrubienia na powierzchni. W tym 

przypadku do dalszych badaƒ wykorzystano surowy 

materia∏. 

kach badania rentgenografii strukturalnej pozwalajà 

na jednoznacznà analiz´ jakoÊciowà, w celu 

odró˝nienia NaF od NaNO 3 

wykonano map´ EDS 

powierzchni wiàzek. Pozwoli∏o to zidentyfikowaç jako 

fluorek sodu jednà z frakcji produktu uznanà za zanieczyszczenie 

wiàzek i wyst´pujàcà w postaci krys- 

Rys. 2. Kolejne etapy oczyszczania 

produktu (nanow∏ókna SiC) 

Charakterystyka fizykochemiczna 

Otrzymane produkty reakcji SHS sà standardowo 

charakteryzowane przy u˝yciu technik, takich jak: 

analiza chemiczna zawartoÊci nieprzereagowanego 

krzemu, transmisyjna i skaningowa mikroskopia 

elektronowa (TEM, SEM) z mo˝liwoÊcià mikroanalizy 

rentgenowskiej (EDS), rentgenografia strukturalna 

(XRD) wykonywana metodà proszkowà oraz spektroskopia 

ramanowska. Taki zestaw badaƒ w wi´kszoÊci 

przypadków dostarcza niezb´dnych informacji jakoÊciowych 

o produktach, pozwalajàc ustaliç ich sk∏ad 

chemiczny, fazowy, morfologi´ oraz struktur´. Pomiary 

przeprowadzono równie˝ dla próbek NWSiC 

i NWSiC * . Na podstawie danych XRD (pomiar z wykorzystaniem 

lampy miedziowej, λ = 1,54 Å) okreÊlono 

sk∏ad próbek (wynik cz´Êciowo potwierdzony 

spektroskopià ramanowskà). Analiza jest mo˝liwa 

dzi´ki warunkowi Bragga: nλ = 2d sin θ, gdzie: 

λ, θ – d∏ugoÊç fali i kàt padania promieniowania, 

d – odleg∏oÊç mi´dzyp∏aszczyznowa; który musi byç 

spe∏niony, aby zasz∏a konstruktywna interferencja 

promieniowania odbitego od p∏aszczyzn sieciowych 

w krysztale. W zastosowanej rentgenografii proszkowej 

analizowany materia∏ zawiera krystality o wszelkich 

mo˝liwych orientacjach wzgl´dem padajàcego 

talitów na powierzchni w∏ókien. Pomiary TEM (rys. 3) 

pozwoli∏y odró˝niç w∏ókna od rurek, zaobserwowaç 

bezpostaciowà otoczk´ na powierzchni produktów 

oraz p∏aszczyzny krystaliczne faz nieamorficznych. 

Rys. 4. Przyk∏adowe zdjćia SEM oczyszczonych nanow∏ókien 

w´glika krzemu otrzymywanych w Pracowni Fizykochemii 

Nanomateria∏ów (Wydzia∏ Chemii, Uniwersytet Warszawski); 

nad skalà odpowiednio: 1 µm, 200 nm, 200 nm, 100 nm 

Rys. 3. Zdjćia SEM i TEM krystalicznych odrostków na powierzchni 

drugiego wype∏niacza NWSiC * 

promieniowania, zatem refleksy by∏y obserwowalne 

dla wszystkich dozwolonych wartoÊci kata θ. Zmienia∏o 

si´ tylko ich nat´˝enie (mierzone przez detektor 

scyntylacyjny). Poniewa˝ nie we wszystkich przypad- 

Rys. 5. Zdjćia SEM drugiego wype∏niacza: Si < 43 µm / PTFE 

1 µm/NaN 3 

(55% wagi mieszaniny), powietrze, 10 atm; nad 

skalà odpowiednio: 2 µm, 1 µm, 200 nm, 200 nm 

42 


Zdjćia SEM (rys. 4, 5), pokazujàce morfologi´ produktów, 

zosta∏y dodatkowo wykorzystane do badaƒ 

iloÊciowych. W celach diagnostycznych zarejestrowano 

równie˝ spektralnie i optycznie sygna∏ Êwietlny 

towarzyszàcy reakcji (rys. 6). 

5. dodanie utwardzacza P-900 i homogenizacja 

mieszaniny 

6. przeniesienie do foremek, 4 h w temperaturze 

80°C (po odczekaniu minimum 6 h) 

7. oszlifowanie do zadanych wymiarów 

Rys. 6. Rejestracja widma emisyjnego dla ró˝nych ciÊnieƒ poczàtkowych w uk∏adzie Si < 43 µm / PTFE 1 µm / NaN 3 

Przygotowanie próbek nanokompozytów 

Cechà charakterystycznà nanokompozytów, która 

odró˝nia je od tradycyjnych materia∏ów kompozytowych, 

jest minimalna zawartoÊç wype∏niacza- 

-modyfikatora (na poziomie od cz´Êci dziesi´tnych 

do kilku % wag. ˝ywicy) w matrycy. Sk∏ad sporzàdzonych 

próbek przedstawiono w tabeli. 

Wst´pne badania w∏aÊciwoÊci 

mechanicznych i dynamicznych 

kompozytów 

nanoSiC/˝ywica epoksydowa 

Dla wykonanych próbek okreÊlono nast´pujàce 

parametry mechaniczne: modu∏ Younga, napr´˝enie 

rozrywajàce (przy u˝yciu zrywarki Lloyd T20000) 

Sk∏ad przygotowanych próbek kompozytów 

Matryca 

Rodzaj i zawartoÊç wype∏niacza, phr 

EPIKOTE 828 NWSiC 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 1,5; 2; 3 

& 

PAP–4 NWSiC wiàzki 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1; 1,5; 2; 3 

0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,8 

EL 20 

NWSiC 

(0,25; 1; 2) 

& 

P–900 

0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,8 

NWSiC wiàzki 

(0,25; 1; 2) 

Przygotowanie próbek (we wspó∏pracy z Laboratori 

Nazionali di Frascati) sk∏ada∏o si´ z nast´pujàcych 

etapów: 

1. odgazowanie ˝ywicy w komorze pró˝niowej 

(24 h) 

2. zdyspergowanie wype∏niacza w etanolu/propanolu/alkoholu 

izopropylowym (1,5 h; sonikacja) 

3. odparowanie alkoholu (155 o C) po dodaniu ˝ywicy 

4. ponowne odgazowanie (do kilku godzin) 

oraz udarnoÊç (m∏ota Charpy’ego). Szczegó∏owe dane 

mo˝na znaleêç w [6]. Pod wzgl´dem wytrzyma∏oÊci 

otrzymane materia∏y okaza∏y si´ o ponad dwa rz´dy 

wielkoÊci s∏absze ni˝ maksymalna wartoÊç teoretyczna 

dla wype∏niacza. Mimo to uda∏o si´ potwierdziç, 

i˝ ju˝ mniej ni˝ 1% wag. zawartoÊci SiC wp∏ywa 

na w∏aÊciwoÊci kompozytu, nie tylko nie os∏abia 

matrycy (jako lokalny defekt), lecz tak˝e (w kilku przypadkach) 

poprawia jej parametry. Z∏o˝ona struktura 

wewn´trzna i nieliniowa charakterystyka nano- 


kompozytów utrudniajà stworzenie spójnego modelu 

reologicznego. Rozwiàzaniem wielu problemów sà 

standardowo przeprowadzane testy dynamiczne 

metodà DMA (ang. dynamic mechanical analysis). 

Wymagajà one jednak specjalistycznego sprz´tu oraz 

pozwalajà na wnioskowanie o w∏aÊciwoÊciach materia∏u 

tylko w granicach z góry okreÊlonych za∏o- 

˝eƒ [7]. Dla badanych próbek wykonano prosty test 

W dalszym ciàgu nie jest znany dok∏adny mechanizm 

tworzenia nanostruktur, choç opisana w opracowaniu 

technologia wytwarzania stanowi istotny 

post´p. Jednak dzi´ki badaniom parametrycznym 

znajdujemy si´ coraz bli˝ej rozwiàzania. Uzyskane wyniki 

badaƒ pozwalajà sàdziç, ˝e badany nanokompozyt 

mo˝e znaleêç zastosowanie w konstrukcji 

jachtów. 

Rys. 7. Stanowisko pomiarowe wraz z próbkà przygotowanà do eksperymentu (ugićie poczàtkowe = 30 mm) oraz zarejestrowany 

sygna∏ i FFT dla kilku próbek 

w∏aÊciwoÊci dynamicznych polegajàcy na rejestracji 

t∏umionych drgaƒ swobodnych (rys. 7). Pozwoli∏ on 

obliczyç zestaw parametrów (m.in. logarytmiczny 

dekrement t∏umienia, wspó∏czynnik t∏umienia, zast´pczy 

modu∏ Younga, cz´stotliwoÊç drgaƒ) przydatnych 

do pe∏niejszej charakterystyki oraz oceny stopnia 

nieliniowoÊci materia∏u. 

Podsumowanie 

Po obejrzeniu pod mikroskopem elektronowym 

powierzchni kompozytu w miejscu zniszczenia 

stwierdzono, i˝ w∏ókna wystajà nienaruszone nad 

powierzchni´ prze∏omu. Pozwala to przypuszczaç, i˝ 

lepsze dopasowanie rodzaju ˝ywicy do zastosowanego 

wype∏niacza oraz zwi´kszenie homogennoÊci 

materia∏u poprawià jego w∏aÊciwoÊci mechaniczne 

(jak na razie bardziej zbli˝one do tych dla ˝ywicy 

ni˝ dla SiC, którego modu∏ Younga si´ga 450 GPa). 

To spostrze˝enie sta∏o si´ podstawà uruchomienia 

kolejnego programu badawczego zmierzajàcego do 

dopasowania gatunku ˝ywicy do elementów nano. 

LITERATURA 

1. Coderoni L.: Materiali compositi nano strutturati – Sintesi 

di nanotubi in carbonio e caratterizzazione dei relative 

compositi a matrice epossidica, (tesi di laurea 2008/9). 

2. Poornima i in.: Epoxy resin/SiC nanocomposites. Synthesis 

and characterization. Kompozyty 10:1(2010), pp. 11–14. 

3. Huczko A., Szala M., Dàbrowska A.: Synteza spaleniowa 

materia∏ów nanostrukturalnych. Wydawnictwa UW, Warszawa 

2011. 

4. Soszyƒski M., Dàbrowska A., Bystrzejewski M. and A. 

Huczko: Crystal Research and Technology, Vol. 45 Issue 12, 

2010, pp. 1241 – 1244. 

5. Soszyƒski M., Dàbrowska A., Huczko A.: „Spontaneous formation 

and characterization of silicon carbide nanowires 

produced via thermolysis”, Phys. Status Solidi B 248, No. 11, 

2011. 

6. Dàbrowska A., Huczko A., Soszyƒski M., Bendjemil B., 

Micciulla F., Sacco I., Coderoni L., Bellucci S.: Phys. Status 

Solidi B 248, No. 11, 2011. 

7. Katunin A.: Degradacja cieplna laminatów polimerowych. 

Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji, 

Gliwice 2012. 

44 


wspó∏czesne materia∏y konstrukcyjne 

NowoÊci w bran˝y kompozytów 

SAERfoam – poliuretanowa pianka ze szklanym 

wzmocnieniem 

Poliuretanowa pianka SAERfoam wzmocniona 

trójwymiarowà szklanà strukturà (fot.) cechuje si´ 

wysokà sztywnoÊcià i wytrzyma∏oÊcià. Pianka mo˝e 

byç wykorzystywana do wytwarzania laminatów 

typu sandwicz technikà infuzji pró˝niowej lub metodà 

RTM. Zmieniajàc g´stoÊç „mostów” szklanych oraz 

kierunków ich u∏o˝enia, mo˝na manipulowaç w∏aÊciwoÊciami 

mechanicznymi kompozytów. 

Pianka SAERfoam dost´pna jest w trzech rodzajach: 

– SAERfoam O (wzmocnienie pod kàtem +/- 45° 

wzd∏u˝ panelu i w kierunku poprzecznym) – odpowiednia 

dla elementów nara˝onych na Êcinanie oraz 

do przenoszenia obcià˝eƒ dzia∏ajàcych w wielu kierunkach, 

odznacza si´ w∏aÊciwoÊciami quasi-izotropowymi 

w warunkach zginania oraz odpornoÊcià 

na uderzenia. Dost´pne gruboÊci: 5 – 30 mm. Pianka 

mo˝e zast´powaç dost´pne na rynku materia∏y, takie 

jak: PVC, PET itp. 

– SAERfoam I (wzmocnienie pod kàtem 90°) – odpowiednia 

dla elementów nara˝onych na uderzenia 

oraz na napr´˝enia Êciskajàce, cechujà jà w∏aÊciwoÊci 

izotropowe. Dost´pne gruboÊci: 10 – 50 mm; 

– SAERfoam X (wzmocnienie pod kàtem +/- 45° 

wzd∏u˝ panelu) – odpowiednia dla elementów nara- 

˝onych na Êcinanie i zginanie. Dost´pne gruboÊci: 

5 – 30 mm. 

Zastosowania pianki SAERfoam obejmujà nast´pujàce 

bran˝e: 

– Energetyk´ wiatrowà (∏opaty, gondole). 

– Przemys∏ motoryzacyjny (panele pod∏ogowe, 

panele boczne). 

Struktura pianki SAERfoam (fot. SAERTEX) 

– Przemys∏ stoczniowy (nadbudówki, kad∏ub, 

pok∏ad). 

– Technik´ kolejowà (panele Êcienne). 

– Urzàdzenia sanitarne (prysznice, wanny, drzwi). 

– Budownictwo (panele, chodniki). 

èród∏o: www.saertex.com 

W∏aÊciwoÊci mechaniczne pianek SAERfoam 

zgodnoÊç 

z normà SAERfoam I SAERfoam X SAERfoam O 

Wspó∏czynnik wype∏nienia 2,0 4,0 0,5 1,0 1,0 2,0 

G´stoÊç na sucho, kg/m 3 47 59 39 44 44 52 

G´stoÊç impregnatu, kg/m 3 95 155 56 78 78 120 

Wytrzyma∏oÊç na Êciskanie 

w kierunku prostopad∏ym ISO 844 1,89 2,19 1,08 1,34 1,36 1,60 

do p∏aszczyzny, MPa 

Modu∏ spr´˝ystoÊci przy 

Êciskaniu w kierunku 

prostopad∏ym 

ISO 844 69 74 33 42 45 55 


Wytrzyma∏oÊç na rozciàganie 

w kierunku prostopad∏ym ASTM C297 0,37 0,63 0,36 0,44 0,42 0,55 


Modu∏ spr´˝ystoÊci przy 

rozciàganiu w kierunku 

prostopad∏ym do 

ASTM C297 104 200 122 155 130 173 

p∏aszczyzny, MPa 

Wytrzyma∏oÊç na Êcinanie, 0°/45°/90° 0°/45°/90° 

MPa ISO 1922 0,25 0,35 0,59 0,88 0,59/0,57/0,65 0,84/0,76/0,98 

Modu∏ spr´˝ystoÊci 0°/45°/90° 0°/45°/90° 

poprzecznej, MPa ISO 1922 3 5 9 8 8/8/8 11/10/12 

Wyd∏u˝enie przy 0°/45°/90° 0°/45°/90° 

zerwaniu, % ISO 1922 10 12 7 8 7,5/7,5/8 8/8/9 

Wysokotemperaturowe pianki konstrukcyjne 

Pianki ZOTEK N, ZOTEK ® F, ZOTEK ® F HT 

i ZOTEK ® F OSU firmy Zotefoams znajdujà zastosowanie 

w wielu bran˝ach: samochodowej, lotniczej, 

stoczniowej, w produkcji zbrojeniowej, technice medycznej, 

w wyrobach sportowych, budownictwie itd. 

(fot.). Zaletà pianek poliamidowych ZOTEK N, poza ich 

niskà wagà, jest odpornoÊç na dzia∏anie wysokich 

temperatur – nawet powy˝ej 200°C, a tak˝e odpornoÊç 

chemiczna. Poliamidy sà odporne m.in. na dzia∏anie 

w´glowodorów. 

Pianki ZOTEK N dajà si´ ∏atwo formowaç z zastosowaniem 

takich klasycznych metod, jak termoformowanie 

i techniki pró˝niowe. Wytworzone elementy 

sà lekkie, odporne na uderzenia i majà w∏aÊciwoÊci 

izolujàce. Mogà byç stosowane w kompo- 


zytach wielowarstwowych (typu sandwicz). Zamkni´ta 

struktura komórkowa pianek zapewnia ma∏e zu˝ycie 

˝ywicy i wytrzyma∏oÊç na wysokie temperatury, 

a tak˝e krótsze cykle produkcyjne w autoklawie. 

Pianki ZOTEK F sà to lekkie struktury (g´stoÊç 

30 kg/m 3 ) o zamkni´tych komórkach otrzymywane 

z fluoropolimeru Kynar PVDF (polifluorek winylidenu). 

Materia∏ ∏àczy dobre w∏asnoÊci mechaniczne, 

cieplne i elektryczne z wysokà odpornoÊcià chemicznà 

i odpornoÊcià na promieniowanie UV. Cechujà 

si´ te˝ dobrà odpornoÊcià na dzia∏anie wilgoci. 

èród∏o: www.zotefoams.com 

Przyk∏ady elementów wytwarzanych z pianek ZOTEK (fot. 

Zotefoams) 

z czasopism zagranicznych 

Mikroformowanie wtryskowe 

ceramiki 

Sutter M., Whitlock B.: Micro Injection Moulding of Fine Ceramics. 

Commercial Micro Manufacturing International, Vol. 6, 

No. 1. 

T∏umaczenie i opracowanie: Martyna Jachimowicz 

Proces formowania wtryskowego materia∏ów ceramicznych 

(Ceramic Injection Moulding) pozwala na efektywnà 

produkcj´ precyzyjnych cz´Êci o niewielkich wymiarach. 

Ceramika jest atrakcyjnym materia∏em dla wielu zastosowaƒ, 

ze wzgl´du na swoje w∏aÊciwoÊci, m.in. biozgodnoÊç, 

odpornoÊç na Êcieranie, odpornoÊç na korozj´, 

dobrà jakoÊç powierzchni, stabilnoÊç termicznà. Wytwarzanie 

precyzyjnych elementów ceramicznych wymaga 

spe∏nienia ró˝norodnych wymagaƒ, m.in. stosowania 

materia∏ów wyjÊciowych o odpowiednich parametrach, 

kontroli parametrów procesu spiekania, stosowania odpowiedniej 

obróbki wykoƒczeniowej. 

Materia∏em wyjÊciowym w procesie formowania sà 

zwykle ultradrobne proszki materia∏ów ceramicznych oraz 

spoiwo. Proces formowania wtryskowego jest realizowany 

przy wykorzystaniu urzàdzeƒ podobnych do tych sto- 

Fot. 1. Âruby mocujàce implanty dentystyczne wykonane z ZrO 2 

(fot. www.smallprecisiontools.com) 

Fot. 2. Krzywka wykonana z Al 2 

O 3 

(fot. www.smallprecisiontools.com) 

sowanych w wypadku tworzyw sztucznych i metali. Wsad 

jest wst´pnie podgrzewany w celu uzyskania p∏ynnej 

konsystencji, nast´pnie wtryskiwany do formy, ch∏odzony 

i po usunićiu formy poddawany dalszej obróbce. 

Formowanie wtryskowe mo˝e byç wykorzystywane do 

otrzymywania elementów z ró˝nego typu materia∏ów 

ceramicznych, jednak najcz´Êciej stosowane sà dwa rodzaje 

ceramiki: 

Tlenek aluminium Al 2 

O 3 

– jest obecnie najpopularniejszym 

materia∏em ceramicznym, g∏ównie ze wzgl´du 

na swoje w∏aÊciwoÊci: wysokà wytrzyma∏oÊç i twardoÊç, 

wysokà odpornoÊç na Êcieranie, odpornoÊç korozyjnà, 

wysokà przewodnoÊç cieplnà, odpornoÊç temperaturowà, 

dobre w∏aÊciwoÊci izolacyjne. 

Tlenek cyrkonu ZrO 2 

– cechuje si´ wysokà wytrzyma∏oÊcià 

na zginanie, wysokà wartoÊcià modu∏u plastycznoÊci 

(porównywalnà do wartoÊci dla stali), niskà 

przewodnoÊcià cieplnà, wysokà odpornoÊcià temperaturowà 

oraz dobrymi w∏aÊciwoÊciami trybologicznymi. 

Uzyskanie optymalnych parametrów elementów ceramicznych 

wymaga zachowania odpowiednich zale˝noÊci 

pomi´dzy wielkoÊcià ziarna materia∏u ceramicznego i zawartoÊcià 

materia∏u spoiwa. 

Dwa podstawowe rodzaje materia∏ów ceramicznych 

mogà byç mieszane z innymi materia∏ami w celu uzyskania 

po˝àdanych w∏aÊciwoÊci. 

W niektórych wypadkach dodatkowo wykorzystuje si´ 

technologi´ prasowania izostatycznego na goràco (HIP) 

w celu dalszego zag´szczenia mikrostruktury materia∏u 

ceramicznego. Po procesie spiekania elementy formowane 

wtryskowo sà poddawane dalszej obróbce: szlifowaniu, 

docieraniu, g∏adzeniu i polerowaniu. 

W technice medycznej i stomatologii szczególnie cenionà 

cechà ceramiki jest biozgodnoÊç, w∏aÊciwoÊci powierzchniowe, 

transparentnoÊç, brak przewodnictwa elektrycznego. 

W tych zastosowaniach istotna jest czystoÊç i jakoÊç materia∏ów 

wyjÊciowych, odpowiednie parametry procesu 

wytwarzania i kontrola jakoÊci. Zastosowania obejmujà 

takie elementy, jak: wype∏nienia dentystyczne, implanty 

(fot. 1), przyrzàdy endoskopowe i inne. 

W budowie maszyn, zaletà materia∏ów ceramicznych jest 

ich twardoÊç, odpornoÊç na Êcieranie, korozj´ i chemikalia 

w po∏àczeniu z wysokà wytrzyma∏oÊcià i niskà wagà 

w stosunku do obj´toÊci. Przyk∏adami elementów ceramicznych 

w tej bran˝y sà m.in.: dysze wylotowe, ko∏a z´bate, 

prowadnice itp. (fot. 2). 

W elektronice cenione sà w∏aÊciwoÊci izolacyjne ceramiki, 

zarówno cieplne, jak i elektryczne oraz stabilnoÊç 

wymiarowa szczególnie wa˝na w wypadku mikrocz´Êci. 

W projektowaniu elementów ceramicznych formowanych 

wtryskowo wykorzystywane sà te same metody co w wypadku 

tworzyw sztucznych. Tworzone sà modele CAD, 

pozwalajàce na dobór odpowiednich parametrów procesu 

formowania, wybór narz´dzi, co w efekcie ogranicza 

liczb´ operacji wykoƒczeniowych lub ca∏kowicie je eliminuje. 

46 


Typoszereg przemys∏owych wózków na∏adownych 

z nap´dem elektrycznym 

– od pomys∏u do konstrukcji 

ROBERT DOROCIAK 

RYSZARD NADOWSKI 

ANDRZEJ BARSZCZ 

Wózki na∏adowne wyposa˝one w nap´dy elektryczne 

sà powszechnie stosowane w transporcie 

wewnàtrzzak∏adowym. Wiele firm Êwiatowych wprowadza 

do swojej oferty wózki nowych generacji, 

wykorzystujàce najnowsze rozwiàzania techniczne 

z dziedziny nap´dów elektrycznych i sterowania, 

konstruowane z zastosowaniem nowoczesnych zasad 

ergonomicznych, gwarantujàcych wysoki poziom bezpieczeƒstwa, 

przy odpowiednim komforcie obs∏ugi. 

W Polsce pojazdy tego rodzaju by∏y do tej pory produkowane 

wy∏àcznie w Fabryce Maszyn w Le˝ajsku. 

Wózki zaprojektowane w latach 70. XX w. by∏y trwa∏e 

i niezawodne – ale w obliczu wprowadzanych sukcesywnie 

przez zagranicznà konkurencj´ zmian 

konstrukcyjnych pojazdy te utraci∏y swoje walory 

rynkowe, przestajàc odpowiadaç oczekiwaniom u˝ytkowników. 

W tej sytuacji zaobserwowano odchodzenie 

klientów od wyrobów krajowych na rzecz wyrafinowanych 

technicznie rozwiàzaƒ zagranicznych 

– majàcych jednak relatywnie wysokà cen´. Spowodowa∏o 

to powstanie zauwa˝alnej niszy rynkowej, 

w której mo˝na by∏o ulokowaç nowoczesny wyrób 

krajowy dobrej jakoÊci. 

Geneza powstania nowej konstrukcji 

W 2011 r. w Przedsi´biorstwie Wielobran˝owym 

„BARTESKO” Bart∏omiej Skowroƒski, b´dàcym uznanym 

producentem odpowiedzialnych konstrukcji 

ochronnych do maszyn budowlanych, transportowych 

i rolniczych, podj´to decyzj´ o rozszerzeniu 

asortymentu produkcji o wózki przemys∏owe na∏adowne. 

Zamierzenie to zosta∏o zrealizowane we 

wspó∏pracy z Instytutem Mechanizacji Budownictwa 

i Górnictwa Skalnego, który od wielu lat zajmowa∏ si´ 

badaniami maszyn do prac transportowych. Nowe 

pojazdy elektryczne zosta∏y opracowane w ramach 

projektu celowego dofinansowanego przez Centrum 

Innowacji NOT. 

In˝. Robert Dorociak – Zak∏ad Mechanizacji Budownictwa, 

Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa 

Skalnego, ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa, e-mail: 

r.dorociak@imbigs.pl; mgr in˝. Ryszard Nadowski – Zak∏ad 

Mechanizacji Budownictwa, Instytut Mechanizacji Budownictwa 

i Górnictwa Skalnego, ul. Racjonalizacji 6/8, 

02-673 Warszawa, e-mail: r.nadowski@imbigs.pl; mgr in˝. 

Andrzej Barszcz – Zak∏ad Mechanizacji Budownictwa, 

Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego, 

ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa, e-mail: 

a.barszcz@imbigs.pl 

Konstrukcje nowych wózków opracowano od podstaw, 

z wykorzystaniem doÊwiadczeƒ badawczych 

Instytutu oraz mo˝liwoÊci produkcyjnych Przedsi´biorstwa 

„BARTESKO”. W procesie konstrukcyjnym 

jedyne ograniczenia stanowi∏y parametry wejÊciowe, 

sformu∏owane na podstawie oczekiwaƒ odbiorców. 

Nowe wyroby mia∏y byç atrakcyjne cenowo, ekonomiczne 

w u˝ytkowaniu oraz cechowaç si´ estetycznym 

wyglàdem, zgodnym z obowiàzujàcymi 

standardami. 

Nowe przemys∏owe wózki na∏adowne powsta∏y 

w pe∏nym cyklu badawczo-rozwojowym, obejmujàcym: 

analiz´ rozwiàzaƒ g∏ównych Êwiatowych producentów, 

wybór koncepcji i opracowanie za∏o˝eƒ 

konstrukcyjnych, modelowanie wirtualne, symulacje 

komputerowe, badania na modelach rzeczywistych, 

badania prototypów nowych wózków. 

G∏ówny nacisk w ramach wykonanych prac badawczych 

i rozwojowych zosta∏ po∏o˝ony na opracowanie: 

– typoszeregu nowych ram g∏ównych o ∏adownoÊci 

u˝ytecznej do 2500 kg, 

– uk∏adu jazdy pozwalajàcego na uzyskanie 

pr´dkoÊci do 25 km/h, 

– uk∏adu nap´dowego z funkcjà odzysku energii 

podczas hamowania oraz podczas zjazdu ze wzniesieƒ, 

zapewniajàcego lepsze wykorzystanie baterii 

trakcyjnych, 

– systemu mocowania baterii trakcyjnej umo˝liwiajàcego 

jej szybkà wymian´ bez koniecznoÊci 

roz∏adowania przewo˝onego na skrzyni ∏adunku – co 

w wielu konstrukcjach stanowi∏o znaczàce utrudnienie 

eksploatacyjne, 

– konstrukcji ochronnej kabiny o podwy˝szonej 

wytrzyma∏oÊci mechanicznej, zbli˝onej pod wzgl´dem 

funkcjonalnoÊci do konstrukcji spe∏niajàcych wymagania 

dla ROPS-FOPS, 

– atrakcyjnego wyglàdu zewn´trznego i wyposa- 

˝enia wn´trza. 

Wa˝nym celem prowadzonych dzia∏aƒ by∏o uzyskanie 

wysokiej zwrotnoÊci, umo˝liwiajàcej bezpiecznà 

eksploatacj´ nie tylko na terenach otwartych 

(porty lotnicze, centra prze∏adunkowe), ale równie˝ 

w pomieszczeniach o ograniczonej przestrzeni (hale 

magazynowe, dworce kolejowe). Celowi temu mia∏o 

s∏u˝yç m.in. ukszta∏towanie kabiny, pozwalajàce na 

uzyskanie jak najlepszej widocznoÊci z wn´trza pojazdu 

w sektorze przednim i w sektorach bocznych. 

Prowadzony od podstaw proces konstrukcyjny 

umo˝liwi∏ zastosowanie w nowych pojazdach rozwiàzaƒ 

technicznych o innowacyjnym charakterze. 


Wymieniç tu nale˝y zespó∏ noÊny kabiny, umo˝liwiajàcy 

∏atwy monta˝ fabryczny, a tak˝e ∏atwà instalacj´ 

na wózkach u˝ytkowanych u odbiorcy. 

Badania laboratoryjne i poligonowe 

nowych konstrukcji noÊnych 

– analizy wst´pne 

i wykonanie modeli testowych 

Zarys nowych konstrukcji noÊnych zosta∏ opracowany 

w Przedsi´biorstwie „BARTESKO” na podstawie 

doÊwiadczeƒ nabytych w czasie eksploatacji 

tego rodzaju pojazdów, analizy w∏asnych mo˝liwoÊci 

technologicznych oraz doÊwiadczeƒ IMBiGS w zakresie 

kszta∏towania podobnych konstrukcji. W procesie 

konstruowania zespo∏ów noÊnych wykorzystano 

obliczenia wytrzyma∏oÊciowe metodà elementów 

skoƒczonych (MES) – ju˝ na etapie dokumentacji 

modelowej – co pozwoli∏o na uzyskanie wymiernych 

oszcz´dnoÊci kosztów projektowania przez wykorzystanie 

modeli wirtualnych (nie by∏o potrzeby 

wykonywania wielu modeli testowych do badaƒ 

wytrzyma∏oÊci metodami klasycznymi). Za najwa˝niejszy 

aspekt uznano, w tym przypadku, koniecznoÊç 

opracowania konstrukcji cechujàcej si´ wysokà 

sztywnoÊcià wzd∏u˝nà i poprzecznà, a równoczeÊnie 

niewielkà masà w∏asnà. W wyniku przeprowadzonych 

obliczeƒ wytrzyma∏oÊciowych, dla opracowanego 

modelu wirtualnego uzyskano rozk∏ad napr´˝eƒ 

sumarycznych przedstawiony na rys. 1. Z przeprowadzonych 

analiz wytrzyma∏oÊciowych wynika∏o, 

˝e rama g∏ówna wózka na∏adownego zosta∏a zaprojektowana 

prawid∏owo – jednak z uwagi na wyst´pujàce 

lokalne spi´trzenia napr´˝eƒ – zalecono 

ostateczne zweryfikowanie przyj´tych rozwiàzaƒ na 

podstawie badaƒ modelu rzeczywistego. 

Wykonana z uwzgl´dnieniem obliczeƒ wytrzyma- 

∏oÊciowych modelowa rama g∏ówna wózków na- 

∏adownych zosta∏a poddana badaniom przecià- 

Rys. 1. Napr´˝enia zredukowane ramy g∏ównej przy obcià˝eniu 

pionowym, wzd∏u˝nym i poprzecznym 

˝eniowym. Zastosowane obcià˝enie próbne stanowi∏o 

przecià˝enie wzgl´dem zak∏adanego obcià˝enia 

nominalnego o ok 70 %. Tak wysokie przecià˝enia zastosowano 

z uwagi na uproszczonà budow´ modelu 

ramy noÊnej – obejmujàcego pod∏u˝nice i poprzecznice 

g∏ówne. 

Rys. 2. Model ramy g∏ównej przygotowany do badaƒ przecià- 

˝eniowych 

Widok modelu ramy noÊnej przygotowanej do prób 

obcià˝eniowych pokazano na rys. 2, a wyniki przeprowadzonych 

prób obcià˝eniowych w postaci graficznej 

przedstawiono na rys. 3. 

a) 

b) c) 

Rys. 3. Schemat ramy z naniesionymi punktami kontrolnymi (a) i wyniki badaƒ przecià˝eniowych konstrukcji (b, c) 

48 


Nietypowe ukszta∏towanie ramy w cz´Êci centralnej 

wynika∏o z przyj´tego systemu zawieszenia 

baterii trakcyjnej. W projektowanych wózkach bateria 

mia∏a byç wymienna – z mo˝liwoÊcià wymiany 

przez przemieszczenie pionowe lub przez 

wysuw boczny. Wprowadza∏o to dodatkowe utrudnienia 

konstrukcyjne i monta˝owe, ale oczekiwanym 

efektem koƒcowym by∏o usprawnienie operacji 

wymiany zintegrowanej baterii trakcyjnej (masa 

ok. 700 kg) i umo˝liwienie jej przeprowadzenia bez 

koniecznoÊci usunićia przewo˝onego na platformie 

∏adunku. 

Badania eksperymentalne potwierdzi∏y wyniki uzyskane 

w obliczeniach wytrzyma∏oÊci konstrukcji, zarówno 

w wypadku sztywnoÊci wzd∏u˝nej, jak i poprzecznej, 

uzyskanej dla ramy o masie wynoszàcej 

ok. 260 kg. Przebiegi odkszta∏ceƒ dla poszczególnych 

obcià˝eƒ pokazano na rys. 3. Zaznaczyç tu jednak 

nale˝y, ˝e przeprowadzone badania mia∏y charakter 

statyczny i nie uwzgl´dnia∏y efektów dynamicznych, 

mogàcych wyst´powaç w trakcie rzeczywistej 

eksploatacji, oraz efektów oddzia∏ywania 

zmćzeniowego. W celu oceny tych efektów 

postanowiono wykonaç badania modelu testowego 

kompletnego wózka – zachowujàc sposób rozwoju 

konstrukcji jak dla rozwiàzaƒ stosowanych 

w motoryzacji. 

Badania 

funkcjonalnego modelu testowego wózka 

Model testowy wózka (rys. 4) zosta∏ wykonany 

w Przedsi´biorstwie „BARTESKO” na podstawie 

wyników badaƒ czàstkowych modeli poszczególnych 

podzespo∏ów noÊnych, jezdnych i sterowniczych. 

Przeniesienie wyników na pozosta∏e konstrukcje 

nale˝àce do typoszeregu by∏o mo˝liwe ze wzgl´du 

na wykonanie modelu badawczego w skali rzeczywistej, 

wyposa˝onego w za∏o˝one wersje rozwiàzaƒ 

konstrukcyjnych poszczególnych zespo∏ów g∏ównych. 

Badania funkcjonalnego modelu nowego wózka 

na∏adownego zosta∏y przeprowadzone dwutorowo: 

w IMBiGS – badania z wykorzystaniem wyspecjalizowanych 

stanowisk badawczych oraz badania 

trakcyjne na torze próbnym, 

Rys. 4. Funkcjonalny model badawczy wózka na∏adownego 

o noÊnoÊci 2500 kg 

w PW „BARTESKO” – jako badania trakcyjne 

poligonowe. 

Zakres badaƒ modelowych by∏ zgodny z obowiàzujàcà 

na terenie UE Dyrektywà Maszynowà. Badania 

modelowe, prowadzone w cyklach, mia∏y za zadanie 

okreÊlenie parametrów: 

u˝ytkowych i eksploatacyjnych, 

ergonomicznych i zwiàzanych z koniecznoÊcià 

zapewnienia bezpiecznej obs∏ugi, 

wytrzyma∏oÊciowych – w tym prób przecià˝eniowych 

konstrukcji wózka oraz badaƒ niszczàcych 

struktury noÊnej kabiny operatora. 

Badania te by∏y prowadzone na stanowiskach testowych 

oraz podczas jazd próbnych z przecià˝eniem 

wynoszàcym 35%, po torze obejmujàcym zró˝nicowane 

nawierzchnie utwardzone. Badaniami obj´to 

szczególnie parametry wózka okreÊlane przez potencjalnych 

odbiorców jako najwa˝niejsze – manewrowoÊç, 

powiàzanie parametrów trakcyjnych z ∏adownoÊcià 

oraz widocznoÊç zewn´trznà z miejsca pracy 

operatora. Badania, najbardziej istotne z uwagi na 

przeznaczenie nowych wózków, zosta∏y przedstawione 

na rys. 5, 6 i 7. 

Przeprowadzone badania funkcjonalnego modelu 

wózka – jakkolwiek wykaza∏y prawid∏owoÊç konstrukcji 

w zakresie zespo∏ów g∏ównych – pozwoli∏y 

tak˝e na zlokalizowanie miejsc wyst´powania b∏´dów 

konstrukcyjnych i wprowadzenie poprawek do doku- 

a) b) 

Rys. 5. Model badawczy z kompletnymi rozwiàzaniami konstrukcyjnymi – próby obcià˝eniowe konstrukcji noÊnej (a) i uk∏adu jazdy 

(zawieszenie przednie i tylne) (b) 


a) b) 

Rys. 6. Badania widocznoÊci zewn´trznej z kabiny operatora z symulacjà wykonania ruchu g∏owà (a) oraz widzenia stereoskopowego 

(b) 

mentacji technicznej prototypów wózków. Poprawki te 

dotyczy∏y: 

– zespo∏u skrzyni ∏adunkowej dla wersji z platformà 

sta∏à – zbyt ciasne spasowanie burt, powodujàce 

ocieranie si´ wzajemne ruchomych elementów skrzyni 

pod obcià˝eniem nominalnym (rys. 5), 

– zespo∏u hamulcowego – nierównomierny rozk∏ad 

si∏ hamowania pomi´dzy osià przednià a osià tylnà 

wózka, 

– systemu mocowania i wymiany baterii trakcyjnej 

– podczas jazd z maksymalnà pr´dkoÊcià po 

∏ukach o nierównej nawierzchni zaobserwowano przemieszczenia 

poprzeczne baterii trakcyjnej na systemach 

Êlizgowych, 

– elementów wyposa˝enia kabiny operatora, 

a szczególnie rozmieszczenia elementów informujàcych 

oraz rozmieszczenia i zamocowania lusterek 

zewn´trznych. 

W celu zapewnienia dobrej widocznoÊci z miejsca 

operatora w sektorze przednim i sektorach bocznych 

zastosowano w konstrukcji kabiny nast´pujàce 

rozwiàzania: 

– odpowiednio ukszta∏towane wsporniki dachu 

ochronnego, 

– znaczne powierzchnie przeszkleƒ, 

– przeszklenia w dolnych partiach drzwi wejÊciowych. 

Badania widocznoÊci z wn´trza pojazdu, wykonane 

z wykorzystaniem oprzyrzàdowania pozwalajàcego 

na symulowanie ruchów g∏owà oraz widzenia 

stereoskopowego (rys. 6), wykaza∏y uzyskanie zak∏adanych 

parametrów. WidocznoÊç, zarówno w przypadku 

jazdy, jak i manewrowania wózkiem – mierzona 

jako procent przykrycia pe∏nym cieniem powierzchni 

ekranów badawczych – zosta∏a oceniona jako bardzo 

dobra we wszystkich sektorach. 

Badania w∏aÊciwoÊci trakcyjnych funkcjonalnego 

modelu wózka potwierdzi∏y skutecznoÊç zastosowanych 

rozwiàzaƒ zawieszeƒ przedniego i tylnego 

– uzyskano za∏o˝onà manewrowoÊç pojazdu, przy 

wysokiej sztywnoÊci zespo∏ów jezdnych. Wymagane 

w∏aÊciwoÊci ergonomiczne zosta∏y zapewnione przez 

zastosowanie indywidualnych foteli z systemami 

t∏umików drgaƒ, z mo˝liwoÊcià dostrojenia si∏y t∏umienia 

do masy cia∏a operatora. 

Zaobserwowanym mankamentem w rozwiàzaniu 

modelowego uk∏adu hamulcowego by∏ zbyt s∏aby 

przep∏yw czynnika do uk∏adów wykonawczych ha- 

a) b) 

Rys. 7. Model badawczy z kompletnymi rozwiàzaniami konstrukcyjnymi – testy zespo∏ów hamulcowych na stanowisku rolkowym: 

a) widok ogólny; b) przyk∏adowe wyniki rozk∏adu si∏ hamowania 

50 


mulców osi przedniej, co skutkowa∏o koniecznoÊcià 

dwu- lub trzykrotnego naciÊnićia peda∏u hamowania 

w celu uzyskania pe∏nej si∏y hamowania na ko∏ach 

osi przedniej. Wymienione zjawisko mo˝na by∏o 

zauwa˝yç jednak tylko podczas badania na stanowisku 

rolkowym (rys. 7.). Podczas typowych cyklów 

hamowania realizowanych – zgodnie z obowiàzujàcymi 

normami – w warunkach poligonowych (tor 

testowy), ogólne wspó∏czynniki skutecznoÊci hamowania 

pozostawa∏y w zakresie dopuszczalnym dla 

pojazdu wolnobie˝nego. 

Badania modelowe przeprowadzone na funkcjonalnym 

modelu wózka na∏adownego pozwoli∏y na 

ujawnienie wad konstrukcyjnych i nast´pnie wprowadzenie 

zmian do dokumentacji konstrukcyjnej 

prototypów. W ogólnym bilansie projektu pozwoli∏o 

to z kolei na uzyskanie wymiernych oszcz´dnoÊci, 

zarówno w czasie, jak i w kosztach jego realizacji. 

Dotyczy to szczególnie przypadków, gdy nast´puje 

przeniesienie wyników badaƒ jednego egzemplarza 

na konstruowany typoszereg wózków na- 

∏adownych. 

Badania prototypów wózków na∏adownych 

z ró˝nymi wersjami wyposa˝enia 

Korzystajàc z wyników badaƒ modelowych opracowano 

dokumentacj´ konstrukcyjnà dla nast´pujàcych 

prototypów wózków wchodzàcych w sk∏ad 

projektowanego typoszeregu: 

wózka na∏adownego z odkrytym stanowiskiem 

operatora i Êciankà oporowà przednià i tylnà (rys. 8), 

wózka platformowego – z mo˝liwoÊcià dowolnej 

zabudowy platformy ∏adunkowej sta∏ej (rys. 9), 

wózka ze skrzynià samowy∏adowczà i kabinà 

operatora (rys. 10). 

W prototypach wprowadzono nast´pujàce poprawki 

wynikajàce z przeprowadzonych uprzednio badaƒ 

modelowych: 

– zastosowanie, w miejsce klasycznego uk∏adu 

kierowniczego ze wspomaganiem, uk∏adu kierowniczego 

z pompà wspomagajàcà o podwy˝szonym 

wydatku roboczym – uzyskano pe∏ny skr´t kó∏ przy 

3,5 obrotach kierownicy pomi´dzy po∏o˝eniami 

skrajnymi, przy maksymalnej sile na wieƒcu ko∏a 

kierownicy 79 N, 

Rys. 8. Prototyp wózka na∏adownego z odkrytym stanowiskiem 

operatora 

Rys. 9. Prototyp wózka na∏adownego z platformà sta∏à 

– korekta wymiarów skrzyni ∏adunkowej, skutecznie 

eliminujàca wzajemne ocieranie si´ elementów, 

– poprawa usytuowania oraz zwi´kszenie zakresu 

regulacji lusterek wstecznych, 

– zastosowanie dodatkowych ustaleƒ konstrukcyjnych 

i wprowadzenie zabezpieczeƒ Êrubowych 

systemu mocowania baterii, 

– poprawa zespo∏u hamulcowego osi przedniej 

– przez wprowadzenie innego usytuowania przewodów 

hamulcowych i zastosowanie pompy hamulcowej 

o zwi´kszonym wydatku – badania prototypów 

wózków w ró˝nych warunkach obcià˝enio- 

Rys. 10. Prototyp wózka na∏adownego ze skrzynià samowy∏adowczà 


wych i terenowych wykaza∏y, ˝e problem niepe∏nego 

hamowania osi przedniej nie wyst´puje po wprowadzonych 

zmianach. 

Widok ogólny wykonanych w Przedsi´biorstwie 

„BARTESKO” prototypów wózków na∏adownych 

nale˝àcych do nowego typoszeregu zosta∏ przedstawiony 

na rys. 8, 9 i 10. 

W wyniku analiz rozwiàzaƒ konstrukcyjnych 

wprowadzono równie˝ nowà wersj´ kabiny operatora, 

o zmienionym ukszta∏towaniu poszyç i drzwi 

bocznych. Zosta∏a ona zaprojektowana jako wydzielony 

modu∏ konstrukcyjny, co umo˝liwia monta˝ 

wed∏ug specyfikacji zamówionej u producenta 

lub w wypadku wózka u˝ywanego – u u˝ytkownika. 

Nowa kabina – wraz ze zmienionym pasem 

przednim – zosta∏a zamontowana na wózku wyposa˝onym 

w system skrzyni samowy∏adowczej 

(rys. 10.). 

Wszystkie prototypy wózków – wykonane w ramach 

projektu celowego, realizowanego wspólnie 

przez „BARTESKO” oraz Instytut Mechanizacji Budownictwa 

i Górnictwa Skalnego – zosta∏y poddane 

badaniom w zakresie: 

parametrów u˝ytkowych i cech funkcjonalnych, 

charakterystyk technicznych, 

maksymalnych zasi´gów jazdy, 

pr´dkoÊci maksymalnych przy ró˝nych obcià- 

˝eniach pojazdów, promieni skr´tu i Êrednic zawracania 

oraz w∏aÊciwoÊci trakcyjnych na ró˝nych pod- 

∏o˝ach (rys. 11). 

Zakwalifikowanie wózków do kategorii pojazdów 

wolnobie˝nych pozwoli∏o na przeprowadzenie jazd 

testowych w nast´pujàcych warunkach: 

– nawierzchnia nieutwardzona trawiasta, 

– Êrednio utwardzone nawierzchnie – drogi polne 

i leÊne, 

– nawierzchnie utwardzone – asfaltowe i betonowe. 

Badania parametrów trakcyjnych wózków nale- 

˝àcych do typoszeregu obejmowa∏y: 

pomiary pr´dkoÊci maksymalnej przy ró˝nych 

obcià˝eniach skrzyni/platformy, 

pomiary drogi hamowania przy ró˝nych obcià- 

˝eniach wózka, 

Rys. 11. Przyk∏adowy wykres przebiegu pr´dkoÊci chwilowej 

dla prototypu wózka 

pomiary Êrednicy skr´tu i zawracania na ró˝nych 

nawierzchniach testowych. 

Przyk∏adowe wyniki pomiarów drogi hamowania 

wózka badanego w ró˝nych warunkach obcià˝enia 

zosta∏y pokazane w tab. I. 

TABELA I. Wyniki badaƒ drogi hamowania 

Nr próby Obcià˝enie wózka, kg Droga hamowania, m 

1 2 4 

1 2,80 

2 0 2,70 

3 2,65 

4 4,50 

5 1000 4,60 

6 4,85 

7 6,20 

8 2500 6,15 

9 6,35 

Badania egzemplarzy prototypowych wykaza∏y, 

˝e oszacowane wst´pnie dla wózków obcià˝enia 

eksploatacyjne na poziomie 2500 kg zosta∏y skalkulowane 

poprawnie. Podczas jazd testowych nie 

obserwowano przypadków nieprawid∏owego dziaa) 

b) 

Rys. 12. Model obliczeniowy zawieszenia przedniego (a) i jego realizacja w prototypie wózka (b) 

52 


a) b) 

Rys. 13. Model obliczeniowy mostu nap´dowego (a) i jego realizacja w prototypie wózka (b) 

∏ania zawieszenia przedniego lub zawieszenia tylnego 

badanych egzemplarzy wózków. 

Jazda wózka za ka˝dym razem by∏a p∏ynna, bez 

samorzutnych zmian pr´dkoÊci lub odg∏osów nadmiernego 

obcià˝enia silnika nap´dowego. Obserwacje 

z jazd testowych zosta∏y potwierdzone pomiarami 

temperatur powierzchni zespo∏ów nap´dowych – nie 

stwierdzono nadmiernego przyrostu temperatury powierzchni 

wybranych podzespo∏ów badanych wózków. 

Najwy˝sze temperatury – 67°C wyst´powa∏y na 

korpusach silników nap´dowych i nie przekracza∏y 

wartoÊci dopuszczalnych. Oznacza to, ˝e moc silnika 

zosta∏a skalkulowana prawid∏owo. 

Na rys. 12 i 13 zaprezentowano modele obliczeniowe 

zawieszenia przedniego i mostu nap´dowego 

modelowego wózka. 

W ocenie kierowców, wózki wyposa˝one w nowe 

zawieszenie nie wykazujà podczas jazdy nadmiernych 

drgaƒ. Zastosowane zawieszenie przednie 

wykorzystujàce amortyzatory metalowo-gumowe 

(rys. 12), wykazuje prawid∏owe dzia∏anie, pozwalajàc 

na skuteczne t∏umienie nierównoÊci w przewidywanym 

zakresie pr´dkoÊci, przyj´tym dla tej grupy 

maszyn – z pr´dkoÊcià jazdy do 20 km/h. Zosta∏o 

to potwierdzone wynikami pomiarów z zastosowaniem 

mierników drgaƒ. WartoÊç dopuszczalnej 

sumy wektorowej skutecznych, wa˝onych przyspieszeƒ 

drgaƒ wyznaczonych dla trzech sk∏adowych 

kierunkowych X, Y, Z wynosi 2,8 m/s 2 , przy 

8-godzinnym dzia∏aniu drgaƒ na cz∏owieka. W przypadku 

badanych prototypów wózków na∏adownych 

suma wektorowa skutecznych wa˝onych 

przyspieszeƒ drgaƒ oddzia∏ujàcych przez koƒczyny 

górne wynosi 2,33 m/s 2 – wartoÊç dopuszczalna 

nie jest zatem przekroczona. 

JednoczeÊnie, nale˝y zauwa˝yç, ˝e zastosowane 

nowatorskie rozwiàzanie zawieszenia przedniego 

pozwala na istotne ograniczenie liczby punktów 

obs∏ugi technicznej przewidywanych do wykonania 

przez operatora w czasie normalnej eksploatacji 

wózka – w porównaniu do klasycznego zawieszenia 

przedniego wykorzystujàcego zdwojony resor 

poprzeczny. 

Istotnym elementem realizacji badaƒ by∏o wykonanie 

d∏ugodystansowych jazd testowych w ró˝nych 

warunkach Êrodowiskowych. Jazdy takie zosta∏y wykonane 

na terenach przyleg∏ych do siedziby Przedsi´biorstwa 

„BARTESKO” – po ró˝nych nawierzchniach, 

pod obcià˝eniem odpowiadajàcym 115% ∏adunku 

nominalnego. 

Jazdy testowe prowadzono po wyznaczonym na 

terenie przyleg∏ym do siedziby Przedsi´biorstwa torze 

próbnym, który obejmowa∏: 

– 20% udzia∏ nawierzchni lekko utwardzonej o zró˝nicowanym 

pochyleniu powierzchni, 

– 40% udzia∏ nawierzchni betonowej i kamiennej 

(kostka, bruk), 

– 40% udzia∏ nawierzchni asfaltowej i stanowi∏ 

odwzorowanie przewidywanych Êrednich warunków 

Êrodowiskowych u˝ytkowania wózków u typowych 

odbiorców przemys∏owych. 

Widok badanego prototypu wózka podczas jazdy 

testowej zosta∏ pokazany na rys. 14. 

Rys. 14. Przyk∏adowy pokaz jazd testowych na nawierzchniach 

asfaltowych 

Ka˝dy z prototypów wózków przejecha∏ po opisanym 

torze testowym ok. 4000 km. Podczas tych 

badaƒ prowadzono równoczeÊnie pomiary maksymalnego 

zasi´gu jazdy z jednego pe∏nego ∏adowania 

baterii trakcyjnej. Badania te przeprowadzono dla 

wózka nieobcià˝onego oraz dla wózka obcià˝onego 

∏adunkiem nominalnym o masie 2500 kg. Utrzymywano 

pr´dkoÊç jazdy w zakresie od 12 do 15 km/h, 

bez rozp´dzania wózka do pr´dkoÊci maksymalnych 


wynoszàcych 25 km/h. Wyniki pomiarów zosta∏y 

pokazane w tab. II. 

TABELA II. Wyniki pomiarów maksymalnych zasi´gów wózka 

Lp. Obcià˝enie wózka, kg Zasi´g, km Zasi´g Êredni, km 

1 81,9 

2 78,2 

3 Bez obcià˝enia 83,2 79,9 

4 79,8 

5 77,5 

6 79,0 

7 64,2 

8 61,6 

9 2500 63,4 62,5 

10 62,0 

11 60,9 

12 63,1 

W czasie badaƒ nie wystàpi∏y ˝adne powa˝ne 

awarie lub istotne niesprawnoÊci zespo∏ów g∏ównych 

prototypów wózków. Poszczególne prototypy wózków 

wchodzàcych w sk∏ad typoszeregu podczas przeprowadzania 

badaƒ wykaza∏y wysokà trwa∏oÊç w ekstremalnych 

warunkach eksploatacyjnych i du˝à przydatnoÊç 

funkcjonalnà. 

Dane techniczne typoszeregu wózków na∏adownych 

skonstruowanych przez Przedsi´biorstwo 

„BARTESKO” Bart∏omiej Skowroƒski oraz IMBiGS 

zamieszczono w tab. III. 

TABELA III. Dane techniczne typoszeregu wózków 

Lp. Nazwa parametru Opis 

1 Masa w∏asna od 2750 kg do 2830 kg 

2 Pr´dkoÊç jazdy: 

– bez ∏adunku, 24,5 km/h 

– z ∏adunkiem 15,2 km/h 

3 ¸adownoÊç od 2000 kg do 2500 kg 

4 Napićie baterii trakcyjnej 80 V 

5 Rodzaj silnika bezszczotkowy 

6 Moc silnika 10 kW 

7 Sterowanie elektroniczne, z odzyskiem 

energii przy hamowaniu 

Podsumowanie 

W wyniku realizacji projektu celowego przez 

Przedsi´biorstwo „BARTESKO” Bart∏omiej Skowroƒski 

oraz Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa 

Skalnego opracowano typoszereg wózków na∏adownych 

wyposa˝onych w innowacyjne rozwiàzania 

konstrukcyjne z zakresu systemów nap´dowych, 

uk∏adów kierowniczych i podzespo∏ów sterowania 

oraz konstrukcji i ukszta∏towania stanowiska pracy 

operatora. Do zastosowanych w nich innowacyjnych 

rozwiàzaƒ mo˝na zaliczyç: 

– modu∏owà budow´ zespo∏ów g∏ównych, która 

umo˝liwia dostosowanie do indywidualnych wy- 

magaƒ zamawiajàcego, w zakresie systemu zabudowy 

stanowiska pracy operatora oraz wyposa˝enia 

platformy ∏adunkowej bez istotnego zwi´kszenia 

kosztów, 

– energooszcz´dne elektryczne silniki nap´dowe, 

bezszczotkowe, ze sterowaniem elektronicznym 

i systemem rekuperacji energii podczas hamowania, 

umo˝liwiajàce zwi´kszenie zasi´gu (z jednego 

∏adowania) w stosunku do rozwiàzaƒ tradycyjnych, 

– system szybkiej wymiany baterii trakcyjnej, bez 

koniecznoÊci podnoszenia platformy ∏adunkowej, 

co eliminuje koniecznoÊç usunićia przewo˝onego 

∏adunku, 

– system wspomagania kierowania ograniczajàcy 

si∏´ na wieƒcu kierownicy, 

– konstrukcj´ ochronnà kabiny o wytrzyma∏oÊci 

mechanicznej pozwalajàcej na przenoszenie wymaganych 

obcià˝eƒ statycznych, 

– przeszklenia dolnych partii drzwi bocznych – powodujàce 

zwi´kszenie widocznoÊci w obszarze przednim 

i bocznym w stosunku do dotychczasowych 

rozwiàzaƒ. 

Ponadto w technologii produkcji wykorzystuje si´ 

laserowe cićie profili stalowych konstrukcji noÊnych 

oraz profili poszyç, co ogranicza straty materia∏owe 

podczas produkcji i redukuje iloÊç odpadów w stosunku 

do rozwiàzaƒ stosowanych w technologiach 

klasycznych. 

Nale˝y oczekiwaç, ˝e wprowadzenie do produkcji 

seryjnej nowych wózków na∏adownych, cechujàcych 

si´ wymienionymi innowacyjnymi rozwiàzaniami 

oraz atrakcyjnym wyglàdem zewn´trznym, zwi´kszy 

konkurencyjnoÊç wyrobów krajowych na rynku wewn´trznym 

oraz umo˝liwi ich eksport do paƒstw 

nale˝àcych do Unii Europejskiej. 

LITERATURA PRZEDMIOTU 

1. Lanzendoerfer J.: Badania pojazdów samochodowych. 

Wydawnictwa Komunikacji i ¸àcznoÊci; Warszawa 1977. 

2. Szczepaniak C.: Podstawy modelowania systemu. Cz∏owiek-Pojazd-Otoczenie. 

Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa; 

¸ódê 1999. 

3. PN-EN ISO 12100-1 Maszyny. Bezpieczeƒstwo. Pojćia podstawowe, 

ogólne zasady projektowania. Cz´Êç 1: Podstawowa 

terminologia, metodyka. 

4. PN-EN ISO 12100-2 Maszyny. Bezpieczeƒstwo. Pojćia podstawowe, 

ogólne zasady projektowania. Cz´Êç 2: Zasady 

techniczne. 

5. PN-EN 614-1 Maszyny. Bezpieczeƒstwo. Ergonomiczne zasady 

projektowania. Terminologia i wytyczne ogólne. 

6. PN-EN 954-1 Maszyny. Bezpieczeƒstwo. Elementy systemów 

sterowania zwiàzane z bezpieczeƒstwem. Cz´Êç 1: 

Ogólne zasady projektowania. 

7. PN-ISO 3691+A1:1998 Wózki jezdniowe nap´dzane. Wymagania 

dotyczàce bezpieczeƒstwa. 

8. PN-ISO 5353:1998 Maszyny do robót ziemnych, ciàgniki 

i maszyny rolnicze i leÊne. Punkt bazowy siedziska. 

9. PN-EN ISO 6682:1997 Maszyny do robót ziemnych. Strefy 

wygody i zasi´gu w odniesieniu do elementów sterowniczych. 

10. ISO 5349-1986) Drgania. Dopuszczalne wartoÊci przyspieszenia 

drgaƒ oddzia∏ujàcych na organizm cz∏owieka przez 

koƒczyny górne i metody oceny nara˝enia. 

54 


Technologie jutra na ITM Polska 

Targi ITM Polska to najwi´ksze wydarzenie w Polsce, gdzie spotykajà si´ specjaliÊci ze 

wszystkich najwa˝niejszych ga∏´zi Êwiatowego przemys∏u. Targi odb´dà si´ w dniach 

4 –7 czerwca 2013 r. Tegoroczna edycja to 8 salonów bran˝owych. 

Czerwcowe targi przemys∏owe to jedyne 

wydarzenie w Polsce, gdzie przedstawiana 

jest oferta nowoczesnego przemys∏u na tak 

du˝à skal´. 

W Poznaniu swojà ofert´ prezentujà 

producenci i dystrybutorzy: obrabiarek, 

narz´dzi, urzàdzeƒ do obróbki blach, aparatury 

kontrolno-pomiarowej, oprzyrzàdowania 

technologicznego, oprogramowania, 

lakiernictwa, metalurgii, odlewnictwa, spawalnictwa, 

pneumatyki, utrzymania ruchu 

oraz firmy oferujàce us∏ugi w zakresie doradztwa 

technicznego itp. 

Oprócz najnowszych maszyn i urzàdzeƒ, 

przedstawiane sà innowacyjne rozwiàzania 

krajowych instytutów badawczych, 

jednostek naukowych, wy˝szych uczelni, 

firm i instytucji. 

Âwiatowe marki w Poznaniu 

W Poznaniu pojawià si´ mi´dzynarodowe marki: m.in. Abplanalp Consulting, ABH, Agie Charmilles, APX 

Technologie, Avia, BLM Group, Boschert, BS System, Bystronic, Carl Zeiss, Dematec, DMG/Mori Seiki, Eckert, 

Erall, Fanuc Robotics, Faro Technologies, Heidenhein, Hurco, HTM, Igus, LVD, Mitutoyo, Pol-sver, Prima Power, 

Siemens, Tox Pressotechnik, Trumpf, Yamazaki Mazak. 

Swojà obecnoÊç mocno zaakcentuje w tym roku Turcja, prezentujàca szerokà ofert´ firm z bran˝y plastycznej 

obróbki blach. Na stoisku Badenia – Wittembergia w pawilonie 5A z kolei b´dzie mo˝na zapoznaç si´ z ofertà 

blisko 20 firm narz´dziowych. Po raz drugi zostanie zrealizowana wspólna inicjatywa Polsko-Szwajcarskiej Izby 

Gospodarczej oraz Swiss Business Hub Polska w postaci Pawilonu Szwajcarskiego. 

Na targach zaprezentuje si´ tak˝e S∏owacko-Polska Izba Handlowa, Ministerstwo Gospodarki Republiki 

S∏owackiej oraz Stowarzyszenie Przemys∏u Maszynowego z Tajwanu oraz Korei. 

Liczy si´ potencja∏ wiedzy 

InnowacyjnoÊç jest niezb´dna w bran˝y przemys∏owej. Polska i zagraniczna myÊl technologiczna prezentowana 

na ITM Polska i uzupe∏niana o fachowà wiedz´ zdobywanà na targowych seminariach staje si´ cennà wiàzkà 

wartoÊci. 

W tym roku nie zabraknie tego cennego transferu wiedzy. Tradycyjnie odb´dzie si´ Forum In˝ynierskie 

z tematem przewodnim „Innowacje w przemyÊle maszyn i urzàdzeƒ”. Organizatorem Forum jest Naczelna 

Organizacja Techniczna. 

Spotkaniem specjalistów b´dzie te˝ seminarium Stowarzyszenia Stale Nierdzewne pt. „Co nowego w stalach 

nierdzewnych”, czy te˝ warsztaty dla lakierników, technologów i kierowników lakierni – „Przeglàd systemów 

lakierniczych z przyk∏adami”. 

Po raz drugi odb´dzie si´ Cax Innovation – wydarzenie, w ramach którego odbywajà si´ prezentacje nowoczesnych 

technologii (m.in. techniki skanowania 3D, techniki wirtualnej rzeczywistoÊci VR, przyk∏ady 

automatyzacji projektowania). 

Tegorocznym debiutem b´dzie 3-dniowa konferencja z zakresu utrzymania ruchu – „NiezawodnoÊç w utrzymaniu 

ruchu – strategie, metodologie, narz´dzia”. Obszary, jakie b´dà omawiane, to m.in.: meta trendy w UR 

i zarzàdzaniu technicznym, narz´dzia i rozwiàzania wspierajàce profesjonalne zarzàdzanie techniczne, outsourcing 

w UR, czy efektywnoÊç w zarzàdzaniu technicznym i UR. 

Tegoroczne targi ITM Polska to osiem salonów: Mach-Tool, Hape, Metalforum, Surfex, Welding, Transporta, 

Nauka dla Gospodarki oraz, odbywajàcy si´ w systemie 2-letnim, Salon BHP. 

Wićej informacji na www.technologie.mtp.pl

PRZEGLĄD MECHANICZNY 5/2013

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?