Multi-body modely dynamických soustav s elektro-mechanickými rezonátory
Loading...
Date
Authors
Tichý, Jiří
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce se zabývá tvorbou výpočtových modelů elektromechanických rezonátorů určených pro získávání elektrické energie z mechanických vibrací. Byly vytvořeny výpočtové modely rezonátorů založených na translačním a obecném rovinném pohybu. Tyto modely jsou tvořeny v MSC Adams. Prezentované rezonátory k přeměně mechanických vibrací na elektrickou energii používají elektromagnetickou indukci. Pro dosažení co nejlepšího výstupního výkonu byl každý rezonátor naladěn na vlastní frekvenci vhodnou pro zvolenou aplikaci. Nejdříve je prezentován výpočtový model elektromechanického rezonátoru pro železniční trať. Pro ověření použitelnosti tohoto rezonátoru byl vytvořen i výpočtový model simulující rovný úsek trati, buzený silou s průběhem odpovídajícím přejezdu vlakové soupravy o lokomotivě a dvou vagónech. Následně je prezentován nelineární elektromechanický rezonátor určený pro nekotvenou bóji. Po jeho naladění na vlastní frekvenci 1, 6 Hz byl vytvořen výpočtový model. Ten byl pro ověření funkčnosti buzen sinovým signálem a signálem odpovídajícím pohybu bóje po moři. Při buzení klidným mořem byl okamžitý špičkový výkon tohoto rezonátoru 9 W, a při buzení odpovídajícím rozbouřenému moři byl nejvyšší okamžitý výkon dokonce 7, 5 mW.
This thesis is dealing with creation of computation model of energy harvestors. Harvestors based on translational motion and planar motion were modeled. These models were created in MSC Adams. Proposed harvestors are tranforming mechanical vibrations into electrical energy by electromagnetical induction. To achieve better electrical output, harvestors were tuned to natural frequency suitable for chosen aplication. First proposed harvestor is meant for railway track. For validation of its usability in intended application, model of railway track section is also proposed. Force generated by passing train is used for excitation of the track model. Second harvestor is nonlinear electromechanical oscilator proposed for use on unanchored sea buoy (drifter). After retuning previously proposed concept of energy harvestor to natural frequency 1.6 Hz, computation model for simulation purposes was created. After the simulation of sinusoidal excitation, the excitation based on real sea data was simulated. When excited by regular sea, the peak electric power 9 W was achieved. When excited by irregular sea the peak electrical power of the generator was 7.5 mW.
This thesis is dealing with creation of computation model of energy harvestors. Harvestors based on translational motion and planar motion were modeled. These models were created in MSC Adams. Proposed harvestors are tranforming mechanical vibrations into electrical energy by electromagnetical induction. To achieve better electrical output, harvestors were tuned to natural frequency suitable for chosen aplication. First proposed harvestor is meant for railway track. For validation of its usability in intended application, model of railway track section is also proposed. Force generated by passing train is used for excitation of the track model. Second harvestor is nonlinear electromechanical oscilator proposed for use on unanchored sea buoy (drifter). After retuning previously proposed concept of energy harvestor to natural frequency 1.6 Hz, computation model for simulation purposes was created. After the simulation of sinusoidal excitation, the excitation based on real sea data was simulated. When excited by regular sea, the peak electric power 9 W was achieved. When excited by irregular sea the peak electrical power of the generator was 7.5 mW.
Description
Citation
TICHÝ, J. Multi-body modely dynamických soustav s elektro-mechanickými rezonátory [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika a biomechanika
Comittee
prof. Ing. Vladislav Laš, CSc. (předseda)
prof. Ing. Luboš Náhlík, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (člen)
prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc. (člen)
prof. Ing. Jaroslav Zapoměl, DrSc. (člen)
prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-06-15
Defence
Student ve vymezeném čase prezentoval svoji závěrečnou práci. Poté byly předneseny posudky a zodpovězen dotaz oponenta. Následně byly pokládány další otázky vztahující se k diplomové práci:
Je v elektrickém obvodu na uvedeném obrázku dole zahrnuta i cívka?
Proč je jako příklad v práci zvolena bóje?
Nebude bóje na moři při vlnění buzeném větrem kmitat nejméně právě v rovině, ve které je umístěn rezonátor? Lze tento problém řešit?
Jakým způsobem byla v modelu uvažována kolejnice? Jak bylo modelováno buzení? Jaký vliv na výsledky měl typ projíždějícího vozidla?
Uvažoval jste ideálně kruhové kolo vlaku nebo s ploškami vzniklými opotřebením?
Jaké výhody má zvolený přístup?
Co vyjadřuje posuv v uvedeném grafu?
Po zodpovězení všech dotazů bylo vystoupení hodnoceno jako velmi dobré.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení