Summary report on the preparatory work carried out, including the definition of requirements for the rotary actuator

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F27617793%3A_____%2F17%3AN0000003" target="_blank" >RIV/27617793:_____/17:N0000003 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Souhrnná zpráva o provedených přípravných pracích včetně definice požadavků pro rotační aktuátor

Original language description

Dokument popisující dílčí činnosti a zároveň výstupy/výsledky provedené v roce 2017 v souladu s projektovou žádostí a schválenou změnou. V rámci této zprávy byly popsány dílčí kroky řešení technických a technologických postupů a problémů, které nastali v důsledku vývoje hlavního budoucího výstupu, a to konkrétně rotačního aktuátoru pro vesmírne aplikace. Cílem bylo vytvoření know-how v oblasti rotačních aktuátoru a zároveň byl důraz kladen na nejmodernější trendy v oblasti kosmických technológií. Mezi nejdůležitejší kroky patřilo nadefinovaní požadavků pro samotní rotační aktuátor. Dále to byly úkoly spojené s možnostmi dosažení konfigurovatelnosti, škálovatelnosti a modularity samotního aktuátoru, popřípadě celého budoucího mechanizmu, a to výběrem takých dodavatelů a komponent, kteří splňili tyto požadavky. Dalším důležitým krokem byl vývoj aktuátoru po systémové stránce a jeho předběžný návrh, který byl podpořen různyma výpočtama a analýzama. Výzkum v oblasti mazání tribologických uzlů a možnosti použití či už kapalného nebo tuhého maziva vedl k návrhu a výroby testovacího zařízení, které bude simulovat reální pohyb ložisek v samotním aktuátoru a výsledky testů se budou revidovat a aplikovat v detailních výpočtech. Tyto získané poznatky budou sloužit k dalším informacím o vlastnostech lubrikantů pro tyto aplikace. Mezi další části projektu popsané v tomto výsledku patří použití nového progresivního materiálu, a to konkrétně AlBeMetu 162. Tento materiál byl poprvé obroben v České Republice v rámci tohoto projektu. Nicméně jedna z nejdůležitejších částí je samotní příprava, tj. získání povolení od krajské hygienické stanice, získání informací ohledně samotného materiálu (fyzické vlastnosti, potenciální zdravotní rizika při samotném obrábění a informace od potenciálních dodavatelů ohledně ceny, dodacích lhůt a dalších technických informací). Mezi další úkoly patřili samotné návrhy pracovišť pro obrábění, tak jako nákup špeciálních filtračních jednotek a nákup pracovních ochranních prostředků. V rámci reálního testovacího procesu byly obrobeny vzorky materiálu AlBeMet. Zároveň se odebrali vzorky vzduchu z okolí obráběcího centra a pracovišť, které ukázali na dostatečnou kapacitu filtračních jednotek. Po důkladném zaškolení pracovníku, byla začatá samotná výroba součásti. Další součást projektu byl výzkum v oblasti výpočetních nátrojů pro konstrukci a analýzu zajišťující maximální využití materiálu tzv. topologická optimalizace. Z důvodu maximálního využití materiálu byla vybrána součást mechanizmu, u které byly nadefinované funkčni požadavky s maximálním využitím materiálu. Použitím topologické optimalizace byl několika interacemi navrhnut nový design držáku, tak aby splňoval nadefinované požadavky. Mezi hlavní požadavky patřili tuhost a váha. Výchozí design byl nadefinován tak, aby sloužil jako referenční model, se kterým se budou porovnávat další návrhy jako výstupy topologické optimalizace. Byl navržen konstrukční prostor, který maximálně zahrnoval oblast možného nového návrhu a zároveň nadefinoval části držáku, popřípadě funkční plochy u kterích není žádaná změna po topologické optimalizaci. Byly to díry pro spojovací materiál, dále prostory důležité pro instalaci a dosedací plochy. V rámci výchozího designu, byla vypočítaná tuhost a odečtena hmotnost držáku. V rámci první interace byl navržen nový design držáku, u kterého byla snížená hmotnost o 18 % ale také snížená tuhost, která nebyla v tomto procesu vítaná. Z důvodu už výše zmíněné tuhosti a revizi výsledků prvního optimalizovaného modelu byl navržen druhý model. Výsledkem topologické optimalizace byl návrh, kde byla hmotnost snížená o 47 % a zároveň byla zvýšená tuhost ve všech vypočítaných směrech oproti výchozímu návrhu, kromě jedného parametru. Po zrevidování všech parametrů, bylo toto snížení akceptováno, protože je nejvyšší ze všech směrů vypočtených tuhostí. V rámci tohoto úkolu byl připraven 3D model a výkres, u kterého byly přídány přídavky pro obrábění funkčních ploch. Dále byl vytvořen další výkres, který obsahoval všechny rozměry a tolerance pro dodatačné obrábění materiálu. Výsledkem tohoto úkolu je už zmíněný funkční vzorek vyrobený aditivní technologií a dále zpráva popisující detailní úkoly k dosažení výsledku.

Czech name

Souhrnná zpráva o provedených přípravných pracích včetně definice požadavků pro rotační aktuátor

Czech description

Dokument popisující dílčí činnosti a zároveň výstupy/výsledky provedené v roce 2017 v souladu s projektovou žádostí a schválenou změnou. V rámci této zprávy byly popsány dílčí kroky řešení technických a technologických postupů a problémů, které nastali v důsledku vývoje hlavního budoucího výstupu, a to konkrétně rotačního aktuátoru pro vesmírne aplikace. Cílem bylo vytvoření know-how v oblasti rotačních aktuátoru a zároveň byl důraz kladen na nejmodernější trendy v oblasti kosmických technológií. Mezi nejdůležitejší kroky patřilo nadefinovaní požadavků pro samotní rotační aktuátor. Dále to byly úkoly spojené s možnostmi dosažení konfigurovatelnosti, škálovatelnosti a modularity samotního aktuátoru, popřípadě celého budoucího mechanizmu, a to výběrem takých dodavatelů a komponent, kteří splňili tyto požadavky. Dalším důležitým krokem byl vývoj aktuátoru po systémové stránce a jeho předběžný návrh, který byl podpořen různyma výpočtama a analýzama. Výzkum v oblasti mazání tribologických uzlů a možnosti použití či už kapalného nebo tuhého maziva vedl k návrhu a výroby testovacího zařízení, které bude simulovat reální pohyb ložisek v samotním aktuátoru a výsledky testů se budou revidovat a aplikovat v detailních výpočtech. Tyto získané poznatky budou sloužit k dalším informacím o vlastnostech lubrikantů pro tyto aplikace. Mezi další části projektu popsané v tomto výsledku patří použití nového progresivního materiálu, a to konkrétně AlBeMetu 162. Tento materiál byl poprvé obroben v České Republice v rámci tohoto projektu. Nicméně jedna z nejdůležitejších částí je samotní příprava, tj. získání povolení od krajské hygienické stanice, získání informací ohledně samotného materiálu (fyzické vlastnosti, potenciální zdravotní rizika při samotném obrábění a informace od potenciálních dodavatelů ohledně ceny, dodacích lhůt a dalších technických informací). Mezi další úkoly patřili samotné návrhy pracovišť pro obrábění, tak jako nákup špeciálních filtračních jednotek a nákup pracovních ochranních prostředků. V rámci reálního testovacího procesu byly obrobeny vzorky materiálu AlBeMet. Zároveň se odebrali vzorky vzduchu z okolí obráběcího centra a pracovišť, které ukázali na dostatečnou kapacitu filtračních jednotek. Po důkladném zaškolení pracovníku, byla začatá samotná výroba součásti. Další součást projektu byl výzkum v oblasti výpočetních nátrojů pro konstrukci a analýzu zajišťující maximální využití materiálu tzv. topologická optimalizace. Z důvodu maximálního využití materiálu byla vybrána součást mechanizmu, u které byly nadefinované funkčni požadavky s maximálním využitím materiálu. Použitím topologické optimalizace byl několika interacemi navrhnut nový design držáku, tak aby splňoval nadefinované požadavky. Mezi hlavní požadavky patřili tuhost a váha. Výchozí design byl nadefinován tak, aby sloužil jako referenční model, se kterým se budou porovnávat další návrhy jako výstupy topologické optimalizace. Byl navržen konstrukční prostor, který maximálně zahrnoval oblast možného nového návrhu a zároveň nadefinoval části držáku, popřípadě funkční plochy u kterích není žádaná změna po topologické optimalizaci. Byly to díry pro spojovací materiál, dále prostory důležité pro instalaci a dosedací plochy. V rámci výchozího designu, byla vypočítaná tuhost a odečtena hmotnost držáku. V rámci první interace byl navržen nový design držáku, u kterého byla snížená hmotnost o 18 % ale také snížená tuhost, která nebyla v tomto procesu vítaná. Z důvodu už výše zmíněné tuhosti a revizi výsledků prvního optimalizovaného modelu byl navržen druhý model. Výsledkem topologické optimalizace byl návrh, kde byla hmotnost snížená o 47 % a zároveň byla zvýšená tuhost ve všech vypočítaných směrech oproti výchozímu návrhu, kromě jedného parametru. Po zrevidování všech parametrů, bylo toto snížení akceptováno, protože je nejvyšší ze všech směrů vypočtených tuhostí. V rámci tohoto úkolu byl připraven 3D model a výkres, u kterého byly přídány přídavky pro obrábění funkčních ploch. Dále byl vytvořen další výkres, který obsahoval všechny rozměry a tolerance pro dodatačné obrábění materiálu. Výsledkem tohoto úkolu je už zmíněný funkční vzorek vyrobený aditivní technologií a dále zpráva popisující detailní úkoly k dosažení výsledku.

Type

V_souhrn - Summary research report

CEP classification

—

OECD FORD branch

20304 - Aerospace engineering

Project

<a href="/en/project/TH02010205" target="_blank" >TH02010205: Rotary Actuator for Space Applications</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2017

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Number of pages

38

Place of publication

—

Publisher/client name

—

Version

—