Projekty studentów z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa PW docenione

Poniżej przedstawiamy charakterystykę czterech projektów realizowanych na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa, z siedmiu, dla których Uczelnia otrzymała fundusze. Obok projektów z Wydziału MEiL były to:

• Uczestnictwo w międzynarodowych zawodach gokartów elektrycznych,
• WUT Solar Boat,
• Ultra-lekki elektryczny pojazd miejski XXI wieku. Projekt innowacyjnego systemu sterowania elektrycznym pojazdem miejskim „PIAST” w celu maksymalizacji efektywności zużycia.

Projekty Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa

Projekt „Projektowanie i budowa bezzałogowych samolotów udźwigowych na międzynarodowe zawody lotnicze”

Projekt obejmuje udział w 2 imprezach:

• Zawodach SAE Aero Design uznawanych za najbardziej prestiżowe zawody bezzałogowych samolotów udźwigowych na świecie
• Konferencji ICAS - największej i najbardziej renomowana konferencji lotniczej na świecie.

SAE Aero Design przeprowadzono w dniach 22-24.04.2016 r. w USA. Zawody te są organizowane corocznie przez Lockheed Martin i SAE, w dwóch edycjach: West i East. W każdej z nich startuje 75 drużyn z całego świata. W tym roku z Polski, w zawodach udział wzięły aż 4 drużyny. SAE Politechniki Warszawskiej była jedną z nich.

Sukcesem studentów z PW było zdobycie pierwszego miejsca w każdej z kategorii zawodów. Jest to jedyna drużyna w historii konkursu, która osiągnęła tak wiele miejsc na podium podczas jednej edycji wydarzenia. W zawodach wzięło udział 12 studentów Wydziału MEiL PW.

Mierzalnym rezultatem tej części projektu realizowanego przez studentów jest 50 lotów testowych, budowa 8 samolotów, 3 publikacje oraz 3 zaprojektowane konstrukcje. Realizacja zadania pozwoliła rozwinąć młodym naukowcom umiejętności zarządzania zespołem oraz współpracy między różnymi gałęziami projektu. Podczas udziału w zawodach, nagrodzono 12 studentów za wyniki w klasyfikacji. Do osiągnięcia rezultatów wykorzystano 8 programów komputerowych służących m.in. do analizy wytrzymałości i sztywności konstrukcji, analizy przepływu powietrza na skrzydle samolotu w określonych warunkach, kalkulacji związanych z aerodynamiką konstrukcji.

Sukcesy studentów MEiL w zawodach SAE Aero Design 2016 :

Klasa Micro:

• 1 miejsce w klasyfikacji generalnej
• 1 miejsce za największy podniesiony ciężar
• 2 miejsce za najwyższy stosunek masy ciężaru do masy całkowitej

Klasa Regular:

• 1 miejsce w klasyfikacji generalnej
• 1 miejsce za największy podniesiony ciężar
• 3 miejsce za prezentację techniczną o Advanced:
• 1 miejsce w klasyfikacji generalnej
• 1 miejsce za raport z projektu
• 3 miejsce za celność zrzutu

W ramach konferencji ICAS grupa 4 studentów wykonała projekt samolotu MicroDrone z funkcją pionowego startu, lądowania oraz zawisu. Zbudowany został także prototyp zaprojektowanego samolotu, na którym wykonano serię lotów testowych.

W projekcie wzięło udział 12 studentów Wydziału MEiL PW. Łączna wartość projektu: 254 628, 00 zł.

Projekt „Działalność SKA Robotics: Projekt robota mobilnego na zawody University Rover Challenge oraz robota podwodnego na zawody Marine Advanced Technology Education”

Na projekt składają się trzy imprezy: Zawody URC, Zawody European Rover Challenge (ERC), International Astronautical Congress.

Zawody University Rover Challenge (URC), rozgrywane od 2006 roku w Hanksville (Utah, USA) skierowane są do studentów uczelni wyższych. W trakcie zawodów drużyny z całego świata rywalizują ze sobą w konkurencjach symulujących różne aspekty eksploracji Marsa - pobór i analizę próbki gleby, pomoc astronaucie, przejazd terenowy i serwisowanie sprzętu. Łączna liczba drużyn budujących łaziki marsjańskie w Polsce wynosi aż 24 (na 66 wszystkich z całego świata). Dotychczasowe pojazdy SKA wyróżniają się zastosowaniem wielu innowacyjnych rozwiązań. W pojazdach terenowych zaprojektowano nowatorskie zawieszenie dwustopniowe. Do budowy kół wykorzystano technologię prof. M. G. Bekkera (konstruktora łazików księżycowych). Wszystko budowane jest w oparciu o dokładne obliczenia i optymalizację.

Studenci przeszli etap kwalifikacji na zawody w maju 2016 roku po kilkustopniowych eliminacjach polegających na szczegółowym przedstawieniu dokumentacji technicznej łazika. Spośród 63 drużyn z 12 krajów, zakwalifikowano jedynie 30 drużyn do przyjazdu na zawody w USA. Pierwszym etapem (konkurencją) zawodów była prezentacja filmowa łazika marsjańskiego, którą drużyna przeszła bez problemu, zdobywając wiele punktów. Etap ten miał na celu udowodnienie, że zbudowany przez drużynę robot jest w stanie sprostać wszystkim zadaniom, które będzie musiał wykonać w trakcie zawodów. Konkurs odbył się w USA w terminie 02-04.06.2016 r.

Studenci wyjechali do USA 26 maja 2016 r. W okresie między przylotem do Los Angeles a rozpoczęciem zawodów studenci odebrali wysłaną wcześniej paczkę z łazikiem i narzędziami. Po przyjeździe na miejsce, zespół zintegrował wszystkie podzespoły łazika i przeprowadził dokładne testy. 2 czerwca 2016 r. odbył się półfinał, który podzielił drużyny na 2 niezależne finały, z oddzielnym rankingiem i konkurencjami (Ares Finals i Phobos Finals). W kolejnych dniach odbyły się konkurencje: naukowa (pobieranie próbek skał i gleby z wykorzystaniem wiedzy inżynierskiej z zakresu wiedzy o Marsie, wykazanie się znajomością geologii Marsa, przygotowanie i wykorzystanie aparatury badawczej do określenia właściwości fizycznych i chemicznych pobranych próbek) oraz terenowo-manewrowa (przejazd terenowy i czynności manualne). Po ukończeniu obydwu konkurencji, drużyna zajęła 14 miejsce i zdobyła ostatecznie 153 punkty. W zawodach wzięło udział 11 studentów Wydziału MEiL PW.

Zakupiony drobny sprzęt został przeznaczony na modyfikację starego łazika Ares II. Skutkiem przeprowadzonych modyfikacji i mierzalnym rezultatem zadania jest powstanie łazika - Aresa III - kołowego, samobieżnego robota przeznaczonego do eksploracji środowiska marsjańskiego i pomocy astronaucie w serwisowaniu sprzętu wykorzystywanego w trakcie misji. Ares jest wyposażony w aparaturę badawczą i pomiarową oraz posiada zdolność do przejazdów w trudnym terenie przy sypkim gruncie przy jednoczesnej komunikacji z operatorem. Wymiana sterowników umożliwiła poprawę płynności i dokładności ruchu łazika, a także zaplanowaną w projekcie unifikację systemu sterowania. Nowe serwomechanizmy umożliwiły poprawę systemu wizji z kamer i aparatury badawczej. Dokonano wymiany ramy nośnej, co zapewniło większą sztywność i trwałość konstrukcji. Silniki i elementy aluminiowe pozwoliły na modyfikację manipulatorów i stworzenie dwóch nowych efektorów o wszechstronnym zastosowaniu. W ramach zadania powstała również jednostka zanurzalna zdolna do eksploracji zróżnicowanego środowiska podwodnego (w tym środowisk pozaziemskich) i dokonywania napraw instalacji rurociągowych.

Ostatecznie w wyniku realizacji zadania studenci zgodnie z planem wzięli udział w zawodach i zbudowali dwa nowe roboty. Doświadczenie i wiedza zdobyte w trakcie zawodów są podstawą do tworzonych obecnie dwóch publikacji oraz prac dyplomowych (przejściowych i inżynierskich). Obecnie jest pisana m.in. praca przejściowa o konstrukcji wiertła zastosowanego w trakcie zawodów w konkurencji badawczej. Zespół jest także w trakcie zgłaszania elementów projektu łazika do Urzędu Patentowego, zaplanowanego jako jeden ze wskaźników realizacji projektu. 

Realizacja zadania pozwoliła również rozwinąć studentom umiejętności zarządzania zespołem oraz współpracy między różnymi gałęziami projektu. W osiągnięciu rezultatów zadania, wykorzystano 6 programów komputerowych służących do: projektowania elementów konstrukcyjnych łazika (SolidWorks do obu robotów oraz Autodesk Inventor do niektórych elementów robota podwodnego), analizy wytrzymałościowej konstrukcji (Abaqus/CAE dla prostych konstrukcji i AnSYS dla bardziej skomplikowanych), badania kinematyki układów wieloczłonowych takich jak np. manipulatory (ADAMS/View), zaawansowanych obliczeń numerycznych (Matlab) oraz projektowania komponentów elektronicznych (Altium Designer).

Zawody European Rover Challenge (ERC), podobne do zawodów URC, odbywają się w Chęcinach koło Kielc. Gromadzą drużyny budujące łaziki, głównie z Polski oraz niespotykane na URC drużyny europejskie. Zawody te są dla SKA okazją do wysokiej jakości kształcenia młodej kadry studentów biorących udział w projektowaniu, konstrukcji i eksploatacji pojazdu przeznaczonego na URC.

International Astronautical Congress jako największa tego typu  konferencją na świecie, co roku gromadzi naukowców i inżynierów z całego świata. Każdego roku odbywa się w innym miejscu, tym razem było to miasto Guadalajara w Meksyku. Jest to jedyna w swoim rodzaju okazja dla członków koła do poznania środowiska kosmicznego, jak do zaprezentowania osiągnięć projektu i tego jak wypadają na tle międzynarodowym. W ramach konferencji odbyły się prezentacje o najnowszych osiągnięciach związanych z kosmosem, a także warsztaty (m.in. skierowane do studentów), służące przede wszystkim integracji środowiska astronautycznego.

W projekcie wzięło udział 20 studentów Wydziału MEiL PW. Łączna wartość projektu: 198 100 zł.

Rozwój i automatyzacja układu napędowego pojazdu o minimalnym zużyciu paliwa oraz projekt i wykonanie kompozytowej konstrukcji samonośnej pojazdu klasy miejskiej na międzynarodowe zawody Shell Eco-marathon.

Projekt obejmuje udział w trzech imprezach: Shell Eco Marathon Le Mans 2016, Shell Eco Marathon Europe 2016, Finnish Milleage Marathon.

Shell Eco Marathon Le Mans 2016

W zawodach, które miały miejsce w Le Mans w okresie 11-20 maja 2016 r. wzięło udział 29 studentów Wydziału MEiL PW. W ramach wyjazdu studenci startowali 2 pojazdami: pojazd PAKS uzyskał 2 miejsce na podium w swojej kategorii i wziął udział w testach konkursu Drivers World Championship. W najważniejszym przejeździe testowym, pojazd zajął pierwsze miejsce, co daje wysokie szanse zwycięstwa w przyszłych zawodach. Pojazd Kropelka 2.0. odbył przejazd próbny, ale przez problemy z elektroniką nie ukończył przejazdu. Jest to duży sukces, ponieważ pojazd przeszedł przegląd techniczny, pierwszy raz od 3 lat. Doświadczenia z zawodów pozwoliły na jeszcze lepsze przygotowanie pojazdów na kolejne wyjazdy. Studenci zacieśnili kontakty z innymi zagranicznymi zespołami biorącymi udział we współzawodnictwie. Ponadto wzięli udział w nowej konkurencji, dzięki czemu zaprezentowali się organizatorom zawodów i otrzymali dużo istotnych uwag i fachowych wskazówek odnośnie konstrukcji i działania ich pojazdów. Wyjazd zagraniczny przyczynił się do jeszcze lepszej współpracy wewnątrz zespołu, który w tym składzie będzie realizował kolejne projekty i przedsięwzięcia.

Shell Eco Marathon Europe 2016

W londyńskich zawodach przeprowadzonych w dniach 30.06-03.07.2016 r. wzięło udział 14 studentów Wydziału MEiL PW. Studenci startowali pojazdem PAKS, który uzyskał 2 miejsce na podium w swojej kategorii i wziął udział w konkursie Drivers' World Championship, co jest nowością wprowadzoną przez firmę Shell. Niestety w trakcie prowadzenia podczas pierwszego wyścigu doszło do awarii układu paliwowego, co uniemożliwiło dalszy udział. Wydarzyło się to podczas prowadzenia, co daje duże szanse zwycięstwa w przyszłych zawodach. Doświadczenia z zawodów pozwoliły na jeszcze lepsze przygotowanie pojazdów na kolejne wyjazdy.

Finnish Milleage Marathon

Studenci startowali pojazdem Kropelka 2.0. Pojazd od razu przeszedł inspekcję techniczną. Z racji dobrej dostępności toru, studenci wykonali dużo przejazdów testowych. Niestety, z powodu problemów z układem przeniesienia napędu pojazd nie ukończył przejazdu konkursowego.

Nasi projektanci wymienili dużo naukowych uwag z zespołami z zagranicy. Wspólne dyskusje zaowocowały pomysłowymi poprawkami konstrukcji, które zostaną wprowadzone w najbliższym czasie. Studenci wzięli także udział w szkoleniach specjalistycznych z wytwarzania struktur kompozytowych oraz oprogramowania ANSYS.

W projekcie wzięło udział 35 studentów. Łączna wartość projektu: 301 500 zł.

Lotnictwo przyszłości. Rozwój autonomicznych bezzałogowych systemów latających. Udział w międzynarodowych zawodach UAV Challenge Medical Express 2016

Projekt obejmował udział w zawodach UAV Challenge Medical Express 2016 w Australii.

W ramach przygotowania do zawodów wykonano platformę prototypową oraz przeprowadzono oblot, na podstawie, którego zespół przeszedł kwalifikację techniczną (Deliverable 2) do zawodów UAV Challenge Medical Express. Kwalifikacja do udziału w zawodach jest wieloetapowa i polega na przejściu 3 etapów weryfikujących przygotowanie techniczne samolotu i zespołu.

Zaprojektowano ulepszony projekt i na jego podstawie zbudowano platformę, która pozwoliła na wykonanie 5 godz. lotu autonomicznego, niezbędnych do finalnej kwalifikacji na zawody. Z platformą zintegrowano system wizji maszynowej, który został wielokrotnie przetestowany w scenariuszach poszukiwania zaginionych osób. Loty odbyły się na lotniskach w Przasnyszu, Kętrzynie, Kawcze, Krakowie i Bydgoszczy. Podczas lotów testowych obserwowano zaprojektowaną przez studentów platformę oraz latające skrzydło - bezzałogowiec potrzebny do utrzymania łączności między bazą i platformą główną. Loty testowe służy również do gromadzenia materiału do testów dla systemu wizji maszynowej.

Studenci, po złożeniu trzeciego raportu technicznego (Deliverable 3), jako jeden z dziesięciu zespołów, otrzymali pozytywną decyzję organizatorów i zostali ostatecznie zaproszeni do wzięcia udziału w zawodach odbywających się w Australii.

Nasi projektanci uczestniczyli także w Salonie Lotniczym ILA 2016 Elementem targów był udział studentów w konferencji, odbywającej się w ramach ILA Berlin 2016. Zespół zaprezentował platformę wykonaną w ramach projektu Murena M7. W wyjeździe wzięło udział 10 studentów.

Rezultatem zadania był udział w konferencji, wymiana doświadczeń i poszerzenie wiedzy z branży lotniczej i kontakty z ludźmi z dziedziny lotniczej. Zaprezentowano wyniki projektu.

Realizacja wyzwań pozwoliła również rozwinąć studentom umiejętności zarządzania zespołem oraz współpracy między różnymi gałęziami projektu.

W projekcie wzięło udział 12 studentów. Łączna wartość projektu: 237 830 zł.

Powiązany materiał:
Najlepsi z Najlepszych studiują w Politechnice Warszawskiej