Comparison of two conceptions of mine-resistant vehicles built on a base of commercial undercarriage

W artykule przedstawiono porównanie dwóch koncepcji pojazdu minoodpornego opartego na podwoziu komercyjnym samochodu ciężarowego. Rozpatrywane były dwie koncepcje umieszczenia pancerza przeciwminowego w stosunku do ramy terenowego samochodu ciężarowego, który może być podstawą analizowanego terenowego pojazdu minoodpornego (M-ATV). W jednej z nich osłona denna jest umieszczona pod ramą nośną, w drugiej - nad ramą nośną pojazdu. Przedstawione zostały wady i zalety obu rozwiązań w aspekcie bezpieczeństwa dla różnych rodzajów zagrożeń. W celu weryfikacji kryteriów oceny analizowanych rozwiązań przeprowadzono serię symulacji numerycznych z wykorzystaniem programu ABAQUS/Explicit. Zbudowany został uproszczony model osłony, który następnie poddano udarowym obciążeniom odpowiadającym eksplozji ładunku o mocy 8 kg TNT centralnie pod osłoną. Parametry fali udarowej działającej na pojazd określone zostały eksperymentalnie dla warunków maksymalnie zbliżonych do rzeczywistych.The comparison of two different conceptions of a mine-resistant vehicle built on the base of commercially available undercarriage of an off-road truck was presented. In particular, the main goal was to evaluate the influence of protective structure location in respect to the frame of M-ATV (MRAP - All Terrain Vehicle) on various parameters related to the safety of occupants. Two locations were evaluated - above and below the frame of truck. Evaluation process was conducted with the use of the Finite Element Method in ABAQUS/Explicit. In order to determine the real impulse of the pressure acting on the protective structure during explosion of 8 kg TNT charge below vehicle, value of this impulse was experimentally measured and the verified impulse value was used in simulation of a whole vehicle. Various characteristics of vehicle movement were presented and discussed

Metoda oceny sztywności pojazdu pod kątem zagrożenia eksplozją

This article describes a new method of evaluating the stiffness of structure of a vehicle with respect to its resistance to mine explosion. This method allows for the assessment of the structure of a wide range of tracked and wheeled vehicles in the early stage of the construction process, considering such factors as mass and stiffness of the hull and ground clearance. By applying this method it is possible to assess the risk of lower limb injury for every vehicle occupant, caused by local deformation of the vehicle.W artykule przedstawiono nową metodę oceny sztywności struktury pojazdu pod kątem odporności na eksplozję miny. Metoda ta umożliwia ocenę konstrukcji szerokiej gamy pojazdów gąsienicowych i kołowych na wczesnym etapie procesu konstruowania pojazdu uwzględniając takie czynniki jak masa i sztywność kadłuba oraz prześwit pod pojazdem. Wynikiem zastosowania metody jest ocena zagrożenia kończyn dolnych wskutek lokalnej deformacji pojazdu dla każdego członka załogi

Control of motion of a passenger's body in the vehicle subjected to blast load

W pierwszej części za pomocą prostych modeli przeanalizowane zostały skutki zastosowania w fotelu przeciwwybuchowym czterech typów układu kontroli ruchu ciała pasażera w pojeździe poddanym działaniu wybuchu. W drugim etapie wyznaczono optymalny przebieg siły działającej na pasażera ze względu na kryterium biomechaniczne DRIz. W celu pełniejszej analizy tego typu układu wykonany został pełny model numeryczny fotela przeciwwybuchowego z układem tłumiącym opartym na pianie aluminiowej, pięciopunktowymi pasami bezpieczeństwa oraz podatnym modelem pasażera. Symulacja numeryczna ruchu pozwoliła sformułować wnioski dotyczące konstrukcji foteli przeciwwybuchowych wykorzystane przy opracowaniu nowego typu fotela przeciwwybuchowego.In the first part, the effects of applying, in blast-attenuating seat, four types of control system of the motion of a passenger in the vehicle subjected to explosion were analysed. In the second stage, the profile of force acting on the passenger's was optimised due to the biomechanical criterion DRIz. In order to better analyse this type of structure, a full model of the blast attenuating seat with attenuating element based on the aluminium foam, five-point seat belts and passenger were prepared. Numerical simulation of the body motion allowed us to formulate proposals regarding the structure of the blast-attenuation seats used to develop a new type of such a device

Badania wybranych aspektów bezpieczeństwa biernego w pojazdach narażonych na eksplozje min

A blast load of vehicle, especially the Under Body Blast (UBB) case is the specific kind of thread for occupant safety. The risk of injury is caused by great amount of energy transferred in a short time to a vehicle structure and further to a body of passenger. In the paper, similarity and differences between road collision and blast load of vehicle is discussed. The dynamic load of the occupant’s body was presented and evaluated with the use of biomechanical criterion Dynamic Response Index (DRIz). The load intensity determined with DRIz was compared for a few points on the loaded vehicle structure and the body of the occupant simulated by an Anthropomorphic Test Device (ATD). An examples of numerical investigation of the blast load of the vehicle were presented.Obciążenie pojazdu eksplozją, zwłaszcza pod eksplozją ładunku wybuchowego pod pojazdem (ang. Under Body Blast – UBB) jest specyficznym rodzajem zagrożenia bezpieczeństwa pasażerów. Ryzyko zranienia spowodowane przez wielką ilość energii przekazanej w krótkim czasie konstrukcji pojazdu i ciału pasażera. W artykule omówiono podobieństwa i różnice kolizji drogowych i obciążenia pojazdu eksplozją. Dynamiczne obciążenie ciała pasażera zostało przedstawione i oceniane przy użyciu biomechanicznego kryterium Dynamic Response Index (DRIz).Intensywność obciążenie ciała mierzone za pomocą modelu DRIz w kilku punktach na obciążanej konstrukcji pojazdu i na manekinie symulującym ciało pasażera. Przedstawiono przykładowe wyniki symulacji numerycznych obciążenia systemu pojazd-fotel-pasażer eksplozją

Application of 3D laser scanning to reconstruction of complex geometry on example of power boiler structure

W artykule przedstawiono metodę rekonstrukcji rzeczywistej geometrii złożonych obiektów z użyciem technologii skanowania laserowego. Metodę przedstawiono na przykładzie skanu jednego z najbardziej złożonych geometrycznie obiektów technicznych, jakim jest blok energetyczny dużej elektrowni węglowej. W pracy zamieszczono przykładowe skany zarówno laserowe jak i optyczne. Przedstawiono możliwości i wyniki skanowania, omówiono również możliwości wykorzystania tego typu informacji.In the paper, the reconstruction method of the complex structure geometry with the use of fast 3D laser scanner was presented. The reconstruction was carried out on example of the difficult environment of the power boiler structure of the coal power plant, The examples of the reconstruction results was shown as the laser scans and the corresponding optical images. The advantages and limitations of the method were presented and discussed

Selected aspects of mine-resistant design of off-road armoured vehicle

W artykule przedstawiono wybrane aspekty kształtowania odporności przeciwminowej pojazdów opancerzonych ze szczególnym uwzględnieniem wpływu niektórych cech na właściwości terenowe pojazdów. Przedstawione zostały mechanizmy działania poszczególnych cech konstrukcyjnych zwiększających bezpieczeństwo pojazdu i załogi. Zaprezentowane zostały przykładowe modele symulacyjne oraz wyniki symulacji ilustrujące działanie omawianych mechanizmów. Omówiono zalety i wady stosowanych układów konstrukcyjnych współczesnych samochodów minoodpornych. Przedstawione w artykule wnioski zostały praktycznie wykorzystane przy konstrukcji prototypu pojazdu minoodpornego M-ATV G10.The paper presents selected aspects of the design of off-road armoured vehicles for mineresistance. Special attention was paid to the influence of mine-resistance features on the vehicle’s ability to move off-road. The ways in which selected safety-increasing features work are presented and illustrated with some numerical examples. The advantages and disadvantages of modern mine-resistant armoured vehicles designs are discussed. The conclusions presented in the paper have been used in practice while designing the prototype of the M-ATV G-10 mine resistant armoured vehicle

Dynamic studies of top-hat thin-walled elements joined by spot-welding

The main subject of the work was numerical and experimental dynamic studies of top-hat thin-walled elements joined by spot welding. Spot weld diameter and pitch distance were the main parameters describing geometrical shape of examined elements as well as the material they were made of. The main purpose of the carried out investigations was to determine the spot weld pitch distance and diameter influence on thin-walled elements deformation as well as energy absorption capability. The results enabled determination of high-grade spot welds execution technology and fuli utilization of thin-walled elements energy absorption ability. The analysis of joining technique influence the longitudinal beam deformation manner as well as dynamic energy absorption was executed. Moreover the analysis of materials energy absorption application was carried out. High strength steels, the most often used in the automotive industry, were chosen for the energy absorption elements and load-carrying structure application. Realized experimental tests enabled the verification of elaborated top-hat profiles discrete models for various materials, spot weld diameters and pitch distances. The comparison analysis of the acquired experimental and numerical results was carried out. The obtained outcome may be utilized during the energy absorption elements design and the elaborated discrete models building methodology can be used in preliminary project works, where one has planned numerical simulations of load-carrying structures crash loadings

Wykorzystanie technik membranowych w utylizacji ścieków powstających w procesie zgazowania biomasy

Gasification of biomass is always accompanied with the generation of highly loaded wastewater. Those streams are formed during cooling and cleaning of process gas and comprise of tars, condensed water vapor and a range of organic and inorganic compounds. Nowadays, there are no treatment systems of those wastewater, especially dedicated to small and medium size gasification plants, what is the main limitation in the technology popularization and industrial commercialization. On the other hand, conventional methods proposed for the treatment characterize with the narrow spectrum of action dedicated, mainly to the removal of tar substances. In the presented paper the possibility of utilization of biomass gasification wastewater by means of membrane processes is proposed. The technology was based on the two stage treatment system enabling the separation of tars by spontaneous sedimentation/floatation and low pressure drive aqueous phase filtration. Polymeric, ultrafiltration membranes of various cut off were investigated due to the contaminants removal effectiveness and capacity. It was shown, that the use of membrane processes assures the concentration of soluble organic contaminants to the rate enabling their recycle to the gasifier. The filtrate obtained during the process characterized with much decreased load of contaminants and after the proper polishing could be directly deposited to the environment.Proces zgazowania biomasy wiąże się z powstawanie wysoko obciążonych ciekłych strumieni odpadowych. Wody te formowane są podczas chłodzenia i oczyszczania gazu procesowego i stanowią mieszaninę smół, skroplonej pary wodnej oraz szeregu związków organicznych i nieorganicznych. Brak odpowiednich rozwiązań systemowych, przede wszystkim w przypadku małych i średnich instalacji, powoduje, że ich popularyzacja i komercjalizacja na skalę przemysłową są znacznie ograniczone. Obecnie proponowane metody utylizacji ciekłych strumieni odpadowych charakteryzują się zawężonym spektrum działania, skupiając się na jednym z aspektów problemu, jakim jest obecność substancji smolistych. W niniejszej pracy zaproponowano możliwość zagospodarowania ciekłych strumieni odpadowych z procesu zgazowania biomasy z wykorzystaniem technik membranowych. Rozwiązanie oparto o dwustopniowy system oczyszczania umożliwiający separację smół poprzez samoistnie zachodzące procesy sedymentacji i flotacji oraz niskociśnieniową filtrację membranową. W badaniach wykorzystano polimerowe membrany ultrafiltracyjne o różnych granicznych masach molowych. Wykazano, że zastosowanie procesów membranowych umożliwia zatężenie rozpuszczonych związków organicznych w stopniu pozwalającym na ich zawrócenie do reaktora oraz powstawanie filtratu o znacznie obniżonym ładunku zanieczyszczeń, który po odpowiednim podczyszczeniu może zostać odprowadzony bezpośrednio do środowiska

Wykorzystanie technik membranowych w utylizacji wód poprocesowych ze zgazowania odpadów

Gasification, regardless of the fuel type, is always accompanied with the generation of highly loaded wastewater. Those streams are formed during cooling and cleaning of process gas and comprise of tars, condensed water vapor and a range of organic and inorganic compounds. Nowadays, there are no treatment systems of those wastewater, especially dedicated to small and medium size gasification plants, operated with alternative fuels, ie biomass and wastes, what is the main limitation in the technology popularization and industrial commercialization. On the other hand, conventional methods proposed for the treatment characterize with the narrow spectrum of action dedicated, mainly to the removal of tar substances. In the presented paper the possibility of utilization of waste gasification wastewater by means of membrane processes is proposed. The technology was based on the two stage treatment system enabling the separation of tars by spontaneous sedimentation/floatation and low pressure drive aqueous phase filtration. Polymeric, ultrafiltration membranes of various cut off were investigated due to the contaminants removal effectiveness and capacity. It was shown, that the use of membrane processes assures the concentration of soluble organic contaminants to the rate enabling their recycle to the gasifier. The filtrate obtained during the process characterized with much decreased load of contaminants and after the proper polishing could be directly deposited to the environment.Proces zgazowania, niezależnie od typu zastosowanego paliwa, wiąże się z powstawanie wysoko obciążonych ciekłych strumieni odpadowych. Wody te formowane są podczas chłodzenia i oczyszczania gazu procesowego i stanowią mieszaninę smół, skroplonej pary wodnej oraz szeregu związków organicznych i nieorganicznych. Brak odpowiednich rozwiązań systemowych, przede wszystkim w przypadku małych i średnich instalacji powoduje, że ich popularyzacja i komercjalizacja na skalę przemysłową są znacznie ograniczone. Obecnie proponowane metody utylizacji ciekłych strumieni odpadowych charakteryzują się zawężonym spektrum działania, skupiając się na jednym z aspektów problemów jakim jest obecność substancji smolistych. W niniejszej pracy zaproponowano możliwość zagospodarowania ciekłych strumieni odpadowych z procesu zgazowania SRF z wykorzystaniem technik membranowych. Rozwiązanie oparto o dwustopniowy system oczyszczania umożliwiający separację smół poprzez samoistnie zachodzące procesu sedymentacji i flotacji oraz niskociśnieniową filtrację membranową. W badaniach wykorzystano polimerowe membrany mikro i ultrafiltracyjnej o różnych granicznych masach molowych. Wykazano, że zastosowanie procesów membranowych umożliwia zatężenie rozpuszczonych związków organicznych w stopniu umożliwiającym ich zawrócenie do reaktora oraz powstawanie filtratu o obniżonym ładunku zanieczyszczeń, który, po odpowiednim podczyszczeniu, może zostać odprowadzony do kanalizacji lub do środowiska