Техника - молодёжи 2007-11, страница 19
ИДЕИ НАШИХ ЧИТАТЕЛЕИ Поиски альтернативных принципов построения элементов систем автоматики, способных эффективно функционировать в экстремальных условиях, в том числе в космосе, продолжаются уже многие годы. Ранее в журналах «Техника - молодёжи» было рассказано о дискретных и дискретно-аналоговых элементах автоматики, использующих в качестве рабочего тела сыпучую среду, например просеянный песок, аналогичный применяемому в песочных часах, или порошки. В данной статье автор обосновывает преимущества применения сыпучих сред в других элементах автоматики - силовых. Песок для космоса Виталий РЫППО Силовые элементы применяются в качестве исполнительных органов в системах автоматического регулирования. Чаще всего для подобных целей используются электро-, пневмо-и гидродвигатели и силовые цилиндры. Также применяются силовые аккумуляторы давления, использующие в качестве рабочего тела газы. Но обычный песок способен сделать силовые элементы более надёжными и дешёвыми, наделить новыми полезными качествами. Принцип работы силового элемента на сыпучих средах основан на перемещении и взаимодействии сыпучей среды с элементами конструкции силового цилиндра. Наиболее наглядно работу такого элемента можно представить, сопоставляя его работу с гидравлическим силовым цилиндром. Рассмотрим схемы (рис. 1) этих двух типов аккумуляторов давления. В исходном состоянии у обоих аккумуляторов давления пружины 2 сжаты с помощью внешних силовых устройств, подпоршневые полости заполнены рабочим телом (соответственно сыпучей средой или жидко стью), клапан 6 закрыт. Силовое воздействие (Fa, F'a) на объект управления передается через поршень со штоком 3 при истечении рабочего тела 4 из аккумулятора давления при открытом клапане 6. Характеристики аккумуляторов давления во многом зависят от распределения давления рабочего тела на стенки, поршень, клапан силового цилиндра. Например, если в гидроцилиндре подпоршневое давление P'i равно давлению Р'з в районе выходного отверстия, то в аккумуляторе давления на сыпучих средах Pi>>P2, что значительно повышает коэффициент усиления последнего. Сопоставительный анализ других характеристик аккумулятора давления на сыпучих средах и гидроаккумулятора представлен в таблице. Анализируя характеристики аккумуляторов давления, следует отметить значительное влияние под-поршневых перегородок на распределение давления в подпоршневой полости аккумулятора давления на сыпучих средах, что позволяет конструктивным путем снижать давление рабочего тела в районе выходно Сравнение аккумулятора давления на сыпучей среде и гидроаккумулятора Сравнение аккумулятора давления на сыпучей среде и гидроаккумулятора
го отверстия и повышать коэффициент усиления устройства. Аккумулятор давления на сыпучих средах конструктивно более прост в изготовлении. В нём допустимы более значительные зазоры между поршнем и стенками силового цилиндра. В таком аккумуляторе отсутствует необходимость в эластичных уплотнениях, служащих для герметизации силового цилиндра. Рабочее тело в виде сыпучей среды позволяет аккумулятору работать при температуре выше 500°С, а также сверхнизких температурах. В условиях вакуума такой аккумулятор способен функционировать без утраты рабочего тела, чего не скажешь о пневмо-и гидроустройствах. Аккумулятор давления на сыпучих средах устойчив к воздействию радиации и электромагнитных импульсов. Предполагается, что элементы автоматики на сыпучих средах, в том числе и аккумуляторы давления (рис. 2), найдут применение при конструировании автоматов, предназначенных для функционирования в экстремальных условиях и условиях космоса. ОШ Рис. 1. Аккумулятор давления на сыпучих средах (а) и гидроаккумулятор давления (6): 1 - стенка аккумулятора давления; 2 -пружина; 3 -поршень со штоком; 4 - рабочее тело; 5 - коническая перегородка; 6 - клапан; F - силовые воздействия; Р,и Р\ -давление в районе поршня; Р2 и Р'2 -давление у выходного отверстия Рис. 2 Действующая модель устройства для медленного опускания грузов |
