Возвратно-поступательные химические мышцы - Reciprocating Chemical Muscle

В возвратно-поступательная химическая мышца (RCM) это механизм, который использует преимущества высшего плотность энергии из химические реакции. Это регенеративное устройство, которое преобразует химическую энергию в движение посредством прямой химической реакции без горения.

Функция

RCM способен генерировать автономный биение крыла от источника химической энергии. Его также можно использовать для подачи небольшого количества электроэнергии в бортовые системы управления. Это также помогает в увеличении дифференциальной подъемной силы на крыльях для достижения крена, тангажа и, следовательно, управляемого полета. Метод RCM особенно полезен при производстве насекомых, похожих на насекомых. микро воздушные транспортные средства. Первое поколение RCM было большим и имело частоту возвратно-поступательного движения около 10 Гц. Последующие поколения[1] развитые были намного меньше и легче. Кроме того, частота возвратно-поступательного движения RCM этого поколения достигала 60 Гц. Возвратно-поступательная химическая мышца была изобретена проф. Роберт С. Майкельсон из Технологический исследовательский институт Джорджии и реализован до четвертого поколения Нино Амарена из ETS Laboratories.

Преимущества

Особые преимущества RCM:

  • Он не требует источника воспламенения (что позволяет ему работать во взрывоопасных средах).
  • Он не зависит от внешнего окислителя (тем самым позволяя ему работать под водой или в бескислородных средах, таких как нижние слои атмосферы планеты. Марс ).
  • Это термоэлектрически генерирует электрическую энергию за счет собственного экзотермического метаболизма.
  • Он преобразует химическую потенциальную энергию непосредственно в кинетическая энергия с большим плотность энергии чем батареи.[2]

Механизм

Возвратно-поступательная химическая мышца использует различные монотопливо при наличии специфических катализаторы создать газ из жидкости без горение.[3] Этот газ используется для приведения в действие возвратно-поступательных противоположных цилиндров (в устройстве четвертого поколения), чтобы произвести достаточное движение (бросок) с достаточной сила и частота чтобы позволить взмах крыла. По состоянию на 2004 год RCM был продемонстрирован в лаборатории Технологического исследовательского института Джорджии для достижения достаточного выброса, силы и частоты для работы 50-граммового энтомоптер при использовании высокой концентрации (> 90%) пероксид водорода в присутствии запатентованного катализатора, разработанного ETS Laboratories.[4]

Конкретное использование

Возвратно-поступательный химический мускул был разработан как приводной механизм для взмахов крыльев энтомоптера. RCM многократно повторно использует энергию, прежде чем выпустить ее в свое окружение.[5] Во-первых, он преобразует в энтомоптере в основном тепловую энергию в машущее крыло. Затем тепло поглощается термоэлектрический генерация для поддержки вспомогательных систем. Отходящий газ от химического разложения топлива затем используется для создания частотно-модулированная непрерывная волна акустический дальномер, который Допплер нечувствительный (используется для объезда препятствий). Затем отработанный газ пропускается через эжектор для уноса внешних атмосферных газов с целью увеличения массового расхода и снижения температуры отработанного газа, чтобы можно было использовать компоненты с более низкой температурой ниже по потоку. Часть отработанного газа отводится в газовые подшипники для вращающихся и линейно движущихся компонентов. Наконец, оставшийся отработанный газ направляется в крылья, где он используется для увеличения подъемной силы с регулируемой циркуляцией (Эффект Коанда ). Любой оставшийся газ можно использовать для управляемая тяга, но если газовые балансы составлены правильно, то не должно быть лишнего газа за пределами контрольных точек циркуляции. Характеристики RCM адаптированы к энтомоптеру для экономии энергии.[2]

Рекомендации

  1. ^ http://angel-strike.com/wiki/index.php?title=File:RCM-Generations.jpg
  2. ^ а б Михельсон, Р.С., Новые подходы к миниатюрным летным платформам, Труды Института инженеров-механиков, Вып. 218 Часть G: Journal of Aerospace Engineering, Special Issue Paper 2004, pp. 363–373 https://journals.sagepub.com/doi/10.1243/0954410042794911
  3. ^ Колоцца, А., Михельсон, Р.С., и другие., Исследование планет с использованием биомиметики - энтомоптер для полета на Марс, Заключительный отчет Фазы II (см. Главу о топливе), NASA Institute for Advanced Concepts Project NAS5-98051, октябрь 2002 г. Абстрактные
  4. ^ Майкельсон, Р.С., Накви, М.А., Внеземной полет (Марсианский геодезист на базе энтомоптера), Институт гидродинамики фон Кармана Серия лекций RTO / AVT по аэродинамике с низким числом Рейнольдса на самолетах, включая применение в новых технологиях БПЛА, Брюссель, Бельгия, 24–28 ноября 2003 г.
  5. ^ Майкельсон Р.К. Нейротехнология для биомиметических роботов. ISBN  0-262-01193-X, MIT Press, сентябрь 2002 г., стр. 481–509 (автор главы).

внешняя ссылка