Do poprawnej eksploatacji konstrukcji, maszyn i urządzeń często wymagane jest tłumienie drgań wywołanych przez ich pracę lub czynniki zewnętrzne. Stan techniki obejmuje różne rozwiązania konstrukcyjne stabilizatorów drgań mechanicznych oraz sposobów tłumienia drgań mechanicznych przy wykorzystaniu tłumików, amortyzatorów lub stabilizatorów. Wśród tych rozwiązań wyróżnić możemy konstrukcje: pasywne, półaktywne i aktywne.
Znane ze stanu techniki urządzenia nie korzystają jednak z zaawansowanych technik sterowania, które pozwoliłoby uzyskać wysoką skuteczność rozpraszania energii w przypadku różnego rodzaju wymuszeń oraz w szerokim zakresie częstotliwości. Ponadto, znane ze stanu techniki urządzenia nie pozwalają na swobodną rekonfigurację ich konstrukcji poprzez dodawanie/odejmowanie kolejnych członów lub modułów, co przyczyniłoby się do szerokiego zakresu kształtowania charakterystyk dynamicznych. Proponowane rozwiązania nie umożliwiają również całkowitej eliminacji przecieków w urządzeniach, w których stosowane są czynniki robocze w postaci cieczy, gazu lub ich kombinacji. Należy zwrócić uwagę, że ma to istotny wpływ na niezawodność działania takich urządzeń.
Zespół naukowców z IPPT PAN w składzie: dr inż. Robert Konowrocki oraz dr inż. Dominik Pisarski z Zakładu Technologii Inteligentnych IPPT PAN opracował nowy wynalazek pt.: „Wieloczłonowy adaptacyjny stabilizator drgań mechanicznych”, który został objęty ochroną patentową przez Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (PL 243261 B1).
Przedmiotem wynalazku jest wieloczłonowy adaptacyjny stabilizator drgań mechanicznych o zwartej konstrukcji zawierającej ułożone teleskopowo względem siebie co najmniej trzy człony stabilizatora oraz obudowę. Dodatkowo w skład stabilizatora wchodzą łączniki sprężyste, czujniki przemieszczeń, tłumiki sterowane półaktywnie oraz jednostka sterująca, gdzie zaimplementowany jest algorytm sterowania, który przy wykorzystaniu wieloczłonowej konstrukcji stabilizatora, gwarantuje wysoką skuteczność rozpraszania energii, oferując przy tym szeroki zakres kształtowania charakterystyk dynamicznych.
Wynalazek stanowi inteligentne rozwiązanie techniczne do efektywnej stabilizacji konstrukcji, maszyn i urządzeń poddanych działaniu drgań mechanicznych. Jest urządzeniem, które dzięki swej konstrukcji i zaadoptowanej metodzie sterowania znacząco przyczyni się do poprawienia warunków eksploatacji obiektów narażonych na wymuszenia dynamiczne. Zastosowanie w urządzeniu według wynalazku tłumików półaktywnych, umieszczonych między członami a podstawą, pozwoliło wyeliminować problemy z uszczelnianiem i wyciekami czynnika roboczego w postaci cieczy, gazu. Zaproponowana konstrukcja członowa, przy niewielkich modyfikacjach – wymiana podstawy i obudowy stabilizatora oraz dodanie kolejnych członów pomocniczych – pozwala podwyższyć skuteczność, funkcjonalność i zakres stosowalności stabilizatora. Zastosowany algorytm sterowania umożliwia skuteczne pochłanianie energii drgań obiektu przyłączonego do stabilizatora.
Działanie stabilizatora według wynalazku oparte jest o następującą ideę. Zasadniczym członem stabilizatora jest człon roboczy, który przyłączony do układu zewnętrznego poddany jest działaniu drgań mechanicznych. Człon roboczy połączony jest z pierwszym członem pomocniczym przy użyciu sprężystego łącznika. Sprężysty łącznik umożliwia transmisję porcji energii przyjętej przez człon roboczy do pierwszego członu pomocniczego. W identyczny sposób realizowane jest przekazanie energii z pierwszego członu pomocniczego do drugiego członu pomocniczego poprzez sprężysty łącznik. Działanie odpowiedniej strategii sterowania tłumikami półaktywnymi poszczególnych członów stabilizatora zapewnia:
- skuteczną transmisję energii z członu roboczego do pierwszego, drugiego członu pomocniczego;
- wydajną dyssypację energii w członie roboczym oraz w członach pomocniczych;
- ograniczony dopływ energii z członów pomocniczych do członu roboczego.
Następstwem a), b) oraz c) jest efektywna stabilizacja członu roboczego oraz skuteczna dyssypacja energii w całym układzie stabilizatora. W przypadku większej liczby członów stabilizatora zasada jego działania pozostaje niezmieniona.
