Subskrybuj nas na Youtube
Zapisz się na newsletter
Aby rozwiązać problem, czasami wystarczy sięgnąć po najprostsze koncepty, jakie podsuwa matematyka rodem ze szkoły podstawowej
Diogenes Laertios – grecki pisarz, którego dzieła są nieocenionym źródłem opowieści o starożytnych filozofach – podaje, że Tales z Miletu udał się kiedyś do Egiptu i zachwycił tamtejszymi piramidami. Z ciekawości zagaił kapłanów o wysokość budowli. Kiedy ci odmówili mu informacji, postanowił wziąć ich sposobem: stanął obok piramidy i poczekał na moment, kiedy długość jego cienia była równa jego wzrostowi. Wtedy po prostu zmierzył, jak długi cień rzucała piramida.
Aby zagrać na nosie kapłanom, Tales musiał rozumieć podstawowe koncepty z zakresu geometrii, w tym pojęcie podobieństwa figur geometrycznych – że dwa trójkąty mogą znacząco różnić się wielkością, ale mimo to pewne ich cechy pozostaną takie same (np. stosunek długości boków do siebie). Po najprostsze reguły geometrii postanowili też sięgnąć inżynierowie z Politechniki Lubelskiej – w tym wypadku były to jednak własności innej figury, z którą również zapoznajemy się w szkole podstawowej, a mianowicie równoległoboku.
Badacze chcieli odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób zaprojektować ramę nośną – czyli mechanizm mocujący wielką łyżkę czy chwytak zamontowane z przodu pojazdu zwane ładowarkami – aby operator urządzenia zawsze miał pewność, że nie będzie się ona przechylać w jedną czy drugą stronę. – Zagadnienie może się wydawać egzotyczne, ale w rzeczywistości takie nie jest, o czym sam przekonałem się swego czasu, mając praktyki w firmie, która zajmowała się produkcją ładowaczy do ciągników rolniczych – śmieje się Krzysztof Kozik, który patent na wynalazek otrzymał razem ze swoim promotorem, prof. Hubertem Dębskim z Politechniki Lubelskiej.
Ładowarkę czołową najprościej zrozumieć jako wariację spychacza. O ile ten drugi ma za zadanie przesunąć piach z jednego miejsca na drugie, o tyle ładowarka służy do tego, aby na łyżce ów piach przewieźć i przesypać gdzieś indziej. Z tego względu jest bardziej uniwersalnym urządzeniem, stosowanym w górnictwie (zwłaszcza odkrywkowym), na budowach, w rolnictwie czy wszędzie tam, gdzie konieczne będzie przenoszenie materiałów sypkich. Ładowarki często też mają wymienne końcówki, to znaczy, że w zależności od potrzeby łyżkę można zdjąć, a założyć na jej miejsce np. widły do palet.
Ponieważ cały pojazd waży kilka ton, mogłoby się wydawać, że stabilność nie jest problemem, ale biorąc pod uwagę warunki, w jakich najczęściej taki sprzęt pracuje, ostrożności nigdy za wiele. Najczęściej jest tak, że łyżka zostaje zamontowana na specjalnej ramie, której ruch w górę i w dół umożliwia system hydrauliczny. Lubelscy konstruktorzy postanowili pomajstrować właśnie przy sposobie zamocowania i ruchu łyżki.
Wymyślili, że podłączą ją do pojazdu za pomocą dwóch ram – jedna po lewej, druga po prawej – z której każda będzie się składać z dwóch belek. Jedna będzie odpowiadała za ruch całego urządzenia w górę i w dół, druga zaś porusza wyłącznie łyżką. Całość przypomina lekko odwróconą rękę, która podnosi się w stawie barkowym, zgina w łokciowym, a oprócz tego jeszcze może poruszać dłonią.
– Opracowaliśmy taki system połączenia tych belek, dzięki któremu tworzą one dwa równoległoboki. To sprawia, że obowiązują je te same reguły, co w przypadku tej figury geometrycznej, a mianowicie że bez względu na odległość ramion od siebie naprzemianległe kąty w obrębie figury mogą się zmieniać, ale długości boków pozostają takie same. A to jest najważniejsze z punktu widzenia ruchliwości całego urządzenia – tłumaczy Kozik. Ponadto zaprezentowane rozwiązanie daje możliwość przesuwania ramy podnoszącej po podwoziu, dając operatorowi możliwość regulacji zasięgu ramy ładowarki.
Pomysł na współpracę z profesorem zrodził się jeszcze podczas studiów Kozika, który na III roku studiów na Wydziale Mechanicznym zaczął chodzić na zajęcia do prof. Dębskiego, specjalisty od obliczeń wytrzymałości konstrukcji. Z fascynacji tym tematem Kozik – obecnie doktorant – podjął współpracę z prof. Dębskim, z którym razem opracowali konstrukcję ramy nośnej, na którą następnie udało im się uzyskać patent. ⒸⓅ
