Výzkum a vývoj

Výzkum, měření a simulace dynamiky rotačních strojů a speciálních ložisek

DynLab se věnuje návrhu rotačních strojů, analýze dynamiky rotorů a experimentálním metodám pro přesné měření. Tyto činnosti přispívají k rozvoji pokročilých rotačních celků, jejich výpočtového modelování a simulací.

 

Jako partner průmyslového vývoje rotačních strojů, analytických a měřicích metod zkoumáme možnosti aplikace návrhových a výpočtových metod a vyvíjíme nové metody umožňující jejich snadné a efektivní využití v inženýrské praxi i akademické sféře.

 

DynLab disponuje moderním vybavením a vyvíjenými prototypy měřicích zařízení rotačních soustav a jejich částí, s nimiž studenti ústavu provádí vlastní výzkumné práce a komerční výzkumné činnosti, čímž přispívají ke zlepšování současného stavu poznání.

Vývoj čerpadla pro raketové motory

Kooperativní projekt s Frentech Aerospace s.r.o.

Cílem projektu je vyvinout čerpadlo poháněné elektromotorem použitelné pro kryogenní okysličovadlo, využitelné v raketových motorech s tahem do 10 kN. Jedná se tak zejména o nově vznikající motory nové generace s regenerativním chlazením. Navržené čerpadlo umožňuje rychlou odezvu na regulaci výkonu a relativně jednoduché restartování oproti běžně používaným motorům s turbosoustrojím.


Hlavním úkolem čerpadla je dodávání relativně velkého množství okysličovadla v dostatečném tlaku pro injektory ve spalovací komoře, zajištění správné atomizace, promísení paliva s okysličovadlem a stabilního hoření. Čerpadlo je regulovatelné s dynamikou danou požadavky na řízení tahu, tj. tlaku a průtoku okysličovadla.

Vývoj parní Nanoturbíny

Kooperativní projekt s Inpraise systems s.r.o.

Výzkum a vývoj nano-turbíny o výkonu 30kW pro parní cyklus pracující s přehřátou vodní párou na principu dvoustupňové turbíny na společné hřídeli se synchronním pohonem s permanentními magnety s pracovními otáčkami 82 kRPM. Jedná se o komerční kooperativní projekt, který cílí na zvýšenou poptávku po mikro-kogeneračních jednotkách a distribuovaných zdrojích energie reagující na trendy redukce emisí skleníkových plynů, vysoké energetické poptávky, kogenerace tepla a energie, zajištění řetězce waste-to-energy a principu zužitkování odpadů (refuse-driven fuel).


Mezi hlavní přednosti nano-turbíny patří absence ucpávek, bezolejový systém eliminující únik maziv a kontaminaci procesních médií díky ložiskům mazaným pracovními médii. Systém je díky absenci převodovky vysoce kompaktní a nenáročný na údržbu, vyznačuje se vysokou účinností, životností a absencí emisí a hluku v místě provozu.

Vývoj mikro turbokompresoru pro dodávku čistého vzduchu do systémů s palivovými články na vodík

Kooperativní projekt s Frentech Aerospace, s.r.o., L.K. Engineering, s.r.o., Inpraise systems, s.r.o.

Cílem projektu je výzkum a vývoj elektricky poháněného mikro turbokompresoru určeného pro čisté aplikace nových generací pohonných jednotek s palivovými články. Mikro turbokompresor je vysokorychlostní synchronní motor/generátor s permanentními magnety se dvěma pracovními stupni (kompresorovým a turbínovým) uložený na unikátní technologii plynem mazaných ložisek, jež vykazují vysokou odolnost vůči opotřebením přerušovaným provozem.


Použitá technologie plynových ložisek zajistí, že dodávaný vzduch nebude kontaminovaný olejovými mikročásticemi. Díky použití provozního plynu (vzduchu) jako mazacího média bude mít navrhované řešení nesrovnatelně nižší ztráty v porovnání s olejovými hydrodynamickými, či kuličkovými ložisky.

Vývoj elektrického kompresoru pro čisté aplikace nových generací pohonných jednotek s palivovými články na vodík

Kooperativní projekt s L.K. Engineering, s.r.o., Frentech Aerospace, s.r.o., Inpraise systems, s.r.o.

Projekt se zaměřuje je výzkum a vývoj elektricky poháněného vysokootáčkového kompresoru pro čisté aplikace nových generací pohonných jednotek s palivovými články a jiné aplikace vyžadující kompaktní bezolejový kompresor.


Použití vzduchem mazaných plynových ložisek s naklápěcími segmenty přináší podstatné kvalitativní přednosti konstrukce kompresoru, neboť jsou ze své podstaty bezolejová a nízkoztrátová. To předurčuje oblast jejich budoucího použití do čistých aplikací. Dílčími cíli projektu jsou výzkum vysokootáčkového elektromagnetického okruhu, plynových ložisek, měření technických parametrů kompresorů a testování odolnosti a životnosti vysokootáčkových strojů.

Testování ložisek mazaných vysoce koncentrovaným peroxidem

Kooperativní meření s Inpraise systems, s.r.o., OteSound, s.r.o.

Hlavní motivací tohoto testu je ověření funkčních vlastností a bezpečnosti provozu hydrodynamického ložiska pracujícího s vysoce koncentrovaným peroxidem (high-test peroxide, HTP). S ohledem na současný vývoj raketové techniky a požadavky, které jsou kladeny na vyvíjená zařízení představuje HTP vysoce perspektivní okysličovadlo. Výkonové a provozní požadavky, které jsou v rámci tohoto průmyslu kladeny na rotační stroje (zejména čerpadla), jsou enormní a často vyžadují poměrně vysoké provozní otáčky. Z tohoto důvodu představuje kombinace hydrodynamických ložisek pracujících s peroxidem jako provozní kapalinou zajímavou a perspektivní technologii.

 

Na druhou stranu, využití okysličovadla jako pracovního média hydrodynamického ložiska může představovat určité bezpečnostní riziko. Právě z tohoto důvodu je nezbytně nutné provést reprezentativní funkční testy a experimentálně ověřit základní provozní vlastnosti těchto ložisek.