Tytuł projektu:

„Innowacyjne rozwiązanie wyciągarki szybowcowej z elektrycznym układem napędowym zasilanym z baterii akumulatorów”

Akronim:

BATWINCH

Nr Umowy:

Umowa nr POIR.04.01.04-00-0105/19-00 z dnia 15.09.2020r.

Cel projektu:

Celem projektu jest opracowanie i przygotowanie do wdrożenia innowacyjnego rozwiązania wyciągarki szybowcowej z elektrycznym układem napędowym zasilanym z baterii ogniw litowych, przeznaczonej do zabudowy na dowolnym podwoziu pojazdu. Cechą wyróżniającą maszynę na tle rozwiązań światowych będzie możliwość rekuperacji energii podczas rozwijania lin na linię startu. Wyciągarka zabudowana na podwoziu samochodowym zapewni pełną mobilność maszyny po drogach publicznych i będzie stanowiła przewagę nad obecnie produkowanymi modelami. Energooszczędny układ napędowy w czasie pracy maszyny nie będzie emitował do atmosfery substancji toksycznych. Wyeliminowana zostanie również uciążliwość związana z hałasem oraz wysoką temperaturą. Nowością w skali świata będzie zdalny system startowania szybowców. System sterowania będzie współpracował z bezprzewodowym czujnikiem siły zlokalizowanym przy zaczepie szybowca. Najważniejszą właściwością wyciągarki będzie możliwość wykonywania płynnych, powtarzalnych startów szybowców z równomiernym ciągiem, dostosowanym do typu szybowca i panujących warunków atmosferycznych. System sterowania uniezależni przebieg startu od doświadczenia operatora w zdecydowany sposób podnosząc bezpieczeństwo pilota. Parametry techniczne pierwszej w Polsce całkowicie elektrycznej wyciągarki szybowcowej plasują ją wśród najmocniejszych i najnowocześniejszych maszyn tego typu na świecie, umożliwiając start, do strefy pilotażu powyżej 600 metrów, ciężkich dwuosobowych szybowców szkoleniowych i wyczynowych.

Planowane efekty

W ramach projektu zostanie opracowana innowacyjna akumulatorowa wyciągarka 4-bębnowa w układzie wzdłużnym. Do tej pory w Polsce nikt produkuje wyciągarek o liczbie bębnów większej od dwóch. Będzie wyposażona w innowacyjny napęd elektryczny zasilany z baterii akumulatorów litowych. Nie ma w Polsce wyciągarek z napędem elektrycznym, a trzy istniejące na świecie są konstrukcjami przestarzałymi opartymi na akumulatorach kwasowych. Innowacją na skalę światową będzie zasilanie wyciągarki z wydajnych akumulatorów litowych. Napęd akumulatorowy z rekuperacją energii podczas rozwijania lin do linii startu nie będzie emitował do atmosfery substancji toksycznych, tak jak ma to miejsca w przypadku wyciągarek z napędem spalinowym. Wyciągarka będzie wyposażona w innowacyjny system zdalnego startu, dzięki któremu sterowanie startem szybowca będzie mógł prowadzić kierownik startów, znajdujący się obok szybowca na linii startu. Układ napędowy wyciągarki będzie wyposażony w pomiar siły w linie. System pomiaru siły w linie będzie zlokalizowany możliwie blisko zaczepu szybowca i będzie bezprzewodowo komunikował się ze sterownikiem zabudowanym na wyciągarce.

W projekcie zaplanowano opracowanie, wyprodukowanie i przebadanie w warunkach laboratoryjnych oraz in-situ innowacyjnego rozwiązania wyciągarki szybowcowej wyposażonej w napęd elektryczny akumulatorowy. Zrealizowane prace przedwdrożeniowe pozwolą na przeprowadzenie procesu certyfikacji urządzenia i będą potwierdzeniem gotowości rozwiązania do wróżenia przemysłowego. Pozytywne rezultaty realizacji etapu prac przedwdrożeniowych potwierdzą ociągnięcie IX poziomu gotowości technologicznej.

Wartość projektu

6 371 903,53 PLN

Wkład Funduszy Europejskich

5 185 883,04 PLN

Okres realizacji projektu:

lipiec 2020 – czerwiec 2023

Kierownik B+R

dr inż. Marek Kalita

Kierownik Zarządzający Projektem

mgr inż. Aleksandra Dobrzaniecka

Projekt realizowany jest przez konsorcjum, w skład którego wchodzą: Instytut Techniki Górniczej KOMAG – Lider, Zakład Techniczny ŻORY Sp. z o.o.

Krótki opis projektu

Wyciągarki szybowcowe są maszynami naziemnymi, dzięki którym możliwe jest łatwe i szybkie startowanie szybowców. W pierwszym etapie lina/liny przeciągane są na linię startu. Po podczepieniu liny do szybowca rozpoczynane jest nawijanie liny na bęben linowy maszyny. Operator wyciągarki tak reguluje prędkość obrotową bębna, aby szybowiec osiągnął maksymalną wysokość, a cały ciąg przebiegał bezpiecznie i prawidłowo. Taki sposób startowania szybowców znany jest już od przeszło osiemdziesięciu lat, na przestrzeni których następował rozwój tego typu maszyn. Obecnie najbardziej rozpowszechnionymi rozwiązaniami są wyciągarki szybowcowe z napędem spalinowym. Nieliczne próby opracowania maszyny bazującej na napędzie elektrycznym sprowadzają się do pojedynczych egzemplarzy, w których zastosowano akumulatory kwasowe. W ramach wnioskowanego projektu Konsorcjum naukowo-przemysłowe podejmie się opracowania nowego rozwiązania wyciągarki szybowcowej wyposażonej w innowacyjny napęd elektryczny, akumulatorowy. Będzie to innowacyjne w skali kraju i świata rozwiązanie wyciągarki szybowcowej, w którym zostanie zastosowany energooszczędny układ napędowy zasilany z ogniw litowych. Przeprowadzone prace badawczo-rozwojowe w zakresie konstrukcji czterobębnowej umożliwią opracowanie odmiany dwubębnowej wyciągarki. Obydwa rozwiązania – dwubębnowe i czterobębnowe – będą przedmiotem wdrożenia w zakresie sprzedaży gotowych maszyn oraz dzierżawy aeroklubom szybowcowym i lotniskom w celu świadczenia usług startowania szybowców. Główną innowacją rozwiązania będzie wydajny i energooszczędny układ napędowy. Energooszczędność układu napędowego w odniesieniu do konstrukcji bazujących na silnikach spalinowych będzie wynikała przynajmniej z dwóch aspektów. Po pierwsze zasadniczy wydatek energetyczny maszyny będzie występował tylko i wyłącznie podczas realizacji funkcji startu szybowca (bieżąca praca układów elektronicznych jest przy tym pomijalna). Współcześnie eksploatowane rozwiązania wyciągarek szybowcowych wyposażonych w silniki spalinowe cechuje wielogodzinna praca maszyny nie tylko w czasie startu, ale również podczas postoju związanego z przygotowaniem i obsługą kolejnego startu (np. podczepianie liny do szybowca). W czasie oczekiwania na kolejny start wyciągarki spalinowe pracują na biegu jałowym zużywając bezproduktywnie paliwo, podczas gdy napęd elektryczny zasilany z akumulatorów w tym czasie nie będzie pobierał energii. Drugim aspektem stanowiącym o przewadze nowoopracowanego rozwiązania nad obecnie eksploatowanymi konstrukcjami wyciągarek szybowcowych jest zastosowanie układu rekuperacji energii. Zostanie opracowany układ odzyskiwania i gromadzenia w akumulatorach energii elektrycznej. Siłą napędową dla silnika elektrycznego pracującego w trybie generatorowym będą bębny linowe, z których każdorazowo na linię startu odwijana jest lina. Takie proekologiczne rozwiązanie przyczyni się do zwiększenia czasu dyspozycyjności maszyny i pozwoli na realizację większej niż wynikająca z nominalnej pojemności baterii liczby startów. Zastosowanie w wyciągarce napędu akumulatorowego wyeliminuje emisję do atmosfery substancji toksycznych oraz znacznych ilości ciepła tak jak ma to miejsce w przypadku wyciągarek spalinowych. Nie bez znaczenia pozostaje również aspekt ekologiczny związany z eliminacją uciążliwości, dla obsługi i otoczenia, wynikającej z hałasu jaki powstaje podczas eksploatacji silników spalinowych dużej mocy.

Od wielobębnowych wyciągarek szybowcowych oczekuje się maksymalnego wykorzystania możliwości startowych oferowanych przez nowoczesne, ciężkie dwumiejscowe szybowce wyczynowe. Zatem muszą się one cechować dużą mocą, wysoką i równomierną prędkością ciągu oraz komputerowym systemem kontroli siły ciągu, który będzie w stanie każdorazowo zoptymalizować przebieg wyciągania szybowca w zależności od jego typu i aktualnych warunków atmosferycznych. Opracowana w projekcie wyciągarka będzie wyposażona w bezprzewodowy system pomiaru siły w linie. Czujnik zlokalizowany możliwie blisko zaczepu szybowca, poprzez interfejs radiowy będzie komunikował się ze sterownikiem zabudowanym w pulpicie wyciągarki. To innowacyjne w skali Polski rozwiązanie pomiaru siły, w odróżnieniu do obecnie stosownych układów bazujących na pomiarze momentu na wale napędowym, nie będzie obarczone błędem wynikającym z elastyczności liny o długości przekraczającej 1000m. Układ pomiaru siły w połączeniu z innowacyjnym systemem zdalnego startu umożliwiającego sterowanie startem szybowca kierownikowi startów znajdującemu się obok szybowca (na linii startu) będzie znaczącą nową funkcjonalnością, która da przewagę rynkową nowoopracowanemu rozwiązaniu. Ww. cechy innowacyjne wyciągarki pozwolą na wykonywanie płynnych startów szybowców z równomiernym ciągiem generowanym przez precyzyjnie sterowany elektro-mechaniczny układ napędowy. Głównym elementem zespołu napędowego wciągarki będzie silnik elektryczny o wysokim momencie obrotowym i niskiej prędkości obrotowej. Opracowana wyciągarka szybowcowa będzie posiadała własną ramę nośną, która umożliwi zabudowę wyciągarki na podwoziu samochodowym. Cecha ta zapewni pełną mobilność maszyny pomiędzy lotniskami po drogach publicznych i będzie stanowiła przewagę nad obecnie produkowanymi modelami wyciągarek. Rezultaty projektu zostaną wdrożone do działalności gospodarczej konsorcjanta przemysłowego projektu. Użytkownicy wraz z maszyną otrzymają również interaktywną instrukcję obsługi oraz materiały szkoleniowe w zakresie przeglądów i usuwania awarii. Opracowane w ramach projektu animacje komputerowe przyspieszą proces zaznajamiania się z budową i układem sterowania wyciągarki szybowcowej wyposażonej w innowacyjny napęd elektryczny zasilany z baterii akumulatorów.

Przydatne linki:

http://www.ncbr.gov.pl/

http://ztzory.pl/index.html