Термоманекен

Задачей проекта было создание испытательного комплекса для проверки специальной одежды пожарных на устойчивость к открытому пламени и тепловому потоку. Комплекс должен был соответствовать требованиям ГОСТ и при этом уместиться в помещении с ограниченными размерами (3×6×9 м). Необходимо было разработать подвижный манекен, способный выдерживать высокотемпературную нагрузку, с возможностью подъёма, опускания и вращения.

Ключевым вызовом стало то, что каждая из трёх тепловых панелей, необходимых для равномерного воздействия на манекен, потребляла 80 кВт, а суммарное энергопотребление составляло 240 кВт. Подстанция Заказчика обеспечивала лишь 180 кВт, что делало невозможным использование трёх стандартных панелей.

Дополнительные вызовы проекта были:

Для решения задачи энергопотребления мы провели тепловые расчёты и пришли к выводу, что при изменении конструктивного исполнения панелей можно повысить их эффективность. Мы разработали и внедрили отражатели, которые позволили:

Первоначально планировалось использовать тележку с металлическим каркасом, но она занимала слишком много пространства, создавала «мертвую зону» за манекеном и мешала размещению вентиляции. Мы приняли решение заменить её на кран-балку.
Высота помещения составляла 3 метра, и мы спроектировали кран-балку с учётом прохода взрослого человека в полный рост. Несмотря на это, балка всё ещё мешала установить вентиляцию. Поэтому мы переместили воздуховоды наружу, оставив забор воздуха внутри.
Для облегчения транспортировки балка шириной 5 м была разбита на 3 составные части. Мы провели серию расчётов для определения мест нагрузок и разработали конструкцию, которая была одновременно прочной и немассивной.

Манекен должен был не только двигаться вдоль помещения, но и подниматься, опускаться, и поворачиваться на 180° (по 90° в каждую сторону). Поворотный привод сам по себе утяжелял бы манекен, что усложнило бы выбор актуатора для подъема. Мы провели расчёты инерционного и страгивающего моментов и подобрали одноступенчатый червячный
мотор-редуктор с минимальной массой. Благодаря этому удалось использовать стандартные линейные штоковые актуаторы со скоростью хода 10 мм/с без необходимости увеличения их мощности. Кинематика манекена позволила обеспечить устойчивое вертикальное положение на всех этапах перемещения.

Для регистрации температуры нагрева манекена использовались 30 датчиков теплового потока. Обычное использование датчиков без охлаждения не позволяло точно измерить температурные изменения из-за их перегрева. Мы реализовали систему водяного охлаждения, активируемую через 960 секунд после начала испытаний. Это позволило измерить начальное и конечное тепловое состояние без искажения результатов. При этом масса всей системы, включая датчики и охлаждение, не превысила критически допустимые 50 кг.

В результате проекта мы:

Инженеры ИнКата спроектировали и изготовили испытательный комплекс, передали заказчику конструкторскую и эксплуатационную документацию испытательной установки, эскизный проект комплекса и готовый продукт.