ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР

Предполагаемая полезная модель относится к машиностроению, в частности, к пневмогидравлическим аккумуляторам (ПГА), применяемым в составе высоко динамичных гидроприводов летательных аппаратов.
Известен ПГА, применяемый в составе гидроприводов летательных аппаратов, содержащий корпус сферической формы, в котором газ и рабочая жидкость взаимодействуют друг с другом непосредственно, без разделителя сред [Проектирование следящих гидравлических приводов летательных аппаратов. Под ред. Н.С. Гамынина. М.: Машиностроение, 1981, рис. 1.1]. Такие ПГА малоинерционны, просты по конструкции, в них практически отсутствуют потери энергии. Однако их серьезным недостатком является то, что газ, контактируя со свободной поверхностью рабочей жидкости под высоким давлением, растворяется в ней и ухудшает ее свойства. Кроме этого, объем газа по мере растворения в жидкости уменьшается, в результате чего возникает необходимость в периодической подзарядке такого ПГА рабочим газом.
Лишен этих недостатков ПГА с разделителем сред в виде поршня или гибкой мембраны [Т.М. Башта, С.С. Руднев и др. Гидравлика, гидромашины и гидропривод. М.: Машиностроение, 1982., рис. 3.118]. Поршневые ПГА имеют недостаток, обусловленный наличием трения поршня о цилиндр. В результате до 15% аккумулируемой энергии теряется на преодоление этих сил трения. К тому же, поршневые ПГА достаточно инерционны.
Эти недостатки устранены в ПГА с гибким разделителем сред, например, в виде гибкой мембраны. Силы, затрачиваемые на деформацию мембраны в этих ПГА малы, их можно считать практически безинерционными.
Наибольшее применение в гидроприводах летательных аппаратов находит ПГА сферической формы с гибким разделителем сред в виде эластичной мембраны [Т.М. Башта, С.С. Руднев и др. Гидравлика, гидромашины и гидропривод. М.: Машиностроение, 1982., рис. 3.118б], принятый за прототип предполагаемой полезной модели.
Основным недостатком прототипа, проявляющимся при его использовании в составе высоко динамичных гидроприводов летательных аппаратов, является уменьшение модуля объемной упругости или коэффициента сжимаемости рабочей среды гидропривода, представляющей собой в данном случае двухфазную среду - жидкость + газ, содержащийся в ПГА. Так, при объеме газа в ПГА, составляющем 0,1% от общего объема рабочей среды в гидроприводе, снижение модуля объемной упругости среды составляет 12,7% [Д.Н. Попов. Механика гидро- и пневмоприводов. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002, стр. 55-61].
Уменьшение модуля объемной упругости рабочей среды гидропривода приводит к ухудшению его динамических характеристик, зависящих от упругих свойств рабочей среды, таких как динамическая жесткость и амплитудно-фазочастотные характеристики (АФЧХ).
Целью предполагаемой полезной модели является устранение указанного недостатка прототипа.
Указанная цель достигается тем, что в газовой полости ПГА, на уровне минимального объема газа, соответствующего рабочему давлению жидкости в ПГА, установлен жесткий перфорированный упор разделителя сред, совпадающий по форме с формой гибкого разделителя сред при рабочем давлении жидкости в ПГА.
Техническая сущность предполагаемой полезной модели поясняется рисунком, на котором приведена ее конструктивная схема.
Цифрами на фигуре обозначены:
1 - корпус;
2 - газовая полость;
3 - гидравлическая полость;
4 - гибкий разделитель сред;
5 - жесткий перфорированный упор разделителя сред.
ΠГА работает следующим образом.
В исходном состоянии в газовой полости 2 ПГА создается небольшое начальное давление путем зарядки (наддува газом) газовой полости аккумулятора. В составе гидропривода гидравлическая полость 3 ПГА присоединяется к линии нагнетания гидропривода и, следовательно, при работе гидропривода в гидравлическую полость 3 ПГА поступает рабочая жидкость, объем гидравлической полости 3 увеличивается, гибкий разделитель сред 4 (мембрана) прогибается в сторону газовой полости 2, вытесняя газ через отверстия в упоре 5, а объем газовой полости 2 уменьшается (газ под действием давления сжимается) до объема, соответствующего давлению жидкости в ПГА, равному давлению в линии нагнетания гидропривода. При рабочем давлении в линии нагнетания гидропривода гибкий разделитель сред 4 садится на жесткий механический упор 5, т.к. упор установлен на уровне объема газа, соответствующего рабочему давлению жидкости. В этом положении гибкого разделителя сред 4 «жесткость» жидкости в линии нагнетания гидропривода определяется только сжимаемостью жидкости, объем газа в газовой полости 2 ПГА перестает быть составной частью рабочей среды гидропривода и, следовательно, не влияет на сжимаемость, модуль объемной упругости рабочей среды и не ухудшает динамические характеристики гидропривода, зависящие от упругих свойств рабочей среды - динамическую жесткость и АФЧХ. Выполнение упора 5 перфорированным, со сквозными отверстиями, позволяет газу свободно перетекать через упор как при заполнении жидкостью ПГА, так и при вытеснении ее из ПГА.
Таким образом, техническим результатом предполагаемой полезной модели является улучшение динамических характеристик гидропривода -динамической жесткости и АФЧХ.
Список источников информации
1. Проектирование следящих гидравлических приводов летательных аппаратов. Под ред. Н.С. Гамынина. М.: Машиностроение, 1981.
2. Т.М. Башта, С.С. Руднев и др. Гидравлика, гидромашины и гидропривод. М.: Машиностроение, 1982.
3. Д.Н. Попов. Механика гидро- и пневмоприводов. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.