Τι είναι ο μαγνητοραιολογικός αποσβεστήρας;

Ο μαγνητορεολογικός αποσβεστήρας είναι μια συσκευή απορρόφησης κραδασμών που λειτουργεί με την τοποθέτηση ενός μαγνητικού πεδίου σε ένα μείγμα υγρού ελαίου και σωματιδίων σιδήρου. Τα σωματίδια σιδήρου έλκονται από το μαγνητικό πεδίο και ευθυγραμμίζονται κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου που διέρχονται από το υγρό. Αυτό δημιουργεί ένα παχύρρευστο υγρό που αντιστέκεται στην κίνηση και μπορεί να βοηθήσει στη μείωση των κραδασμών και των κραδασμών σε διάφορες εφαρμογές. Αυτά τα ρευστά αναφέρονται μερικές φορές ως έξυπνα ρευστά, επειδή αλλάζουν ιδιότητες όταν προστίθεται ή μεταβάλλεται το μαγνητικό πεδίο.

Η ρεολογία είναι η μελέτη των επιδράσεων των υγρών και των στερεών όταν εκτίθενται σε κινήσεις ή πιέσεις. Στα υγρά, τα κύρια χαρακτηριστικά που μπορούν να είναι χρήσιμα για τον έλεγχο των κραδασμών είναι το ιξώδες και η διατμητική τάση. Το ιξώδες αναφέρεται στο πάχος ενός υγρού και στο πώς μπορεί να αντισταθεί στην κίνηση ή τη ροή. Η διατμητική τάση είναι μια μέτρηση του τρόπου με τον οποίο ένα υγρό αντιστέκεται στο να τραβήξει ή να μετακινηθεί ξαφνικά, και επίσης πώς τα υλικά που τοποθετούνται στο υγρό μπορούν να κινηθούν εάν έλκονται γρήγορα προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.

Ο αποσβεστήρας είναι ένας όρος για μια συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μείωση των κραδασμών, η οποία είναι παρόμοια με ένα αμορτισέρ που χρησιμοποιείται σε οχήματα για τη μείωση της κίνησης της ανάρτησης λόγω ανώμαλων επιφανειών του δρόμου. Πολλοί αποσβεστήρες και αμορτισέρ χρησιμοποιούν λάδια διαφορετικού πάχους για τη μείωση της κίνησης και την προστασία του εξοπλισμού. Όταν προστίθενται μικρά σωματίδια σιδήρου στα έλαια, τα μαγνητικά πεδία μπορούν να επηρεάσουν τα σωματίδια σιδήρου και να αλλάξουν τις ιδιότητες του υγρού.

Η προσθήκη του μείγματος σιδήρου-ελαίου μέσα σε ένα τυπικό αμορτισέρ και η δημιουργία ενός μαγνητικού πεδίου με ηλεκτρικό ρεύμα, θα δημιουργήσει έναν μαγνητορεολογικό αποσβεστήρα. Καθώς το μαγνητικό πεδίο αυξάνεται, τα σωματίδια σιδήρου θα αντιστέκονται όλο και περισσότερο στην κίνηση και θα δημιουργούν υψηλότερα επίπεδα απόσβεσης κραδασμών. Εάν προστεθεί ένας ηλεκτρικός ελεγκτής μαζί με λογισμικό για τον έλεγχο του μαγνητικού πεδίου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας μεταβλητός μαγνητορεολογικός αποσβεστήρας για τη γρήγορη μείωση των κραδασμών και την προστασία κατασκευών ή οχημάτων.

Τα σωματίδια σιδήρου στους αποσβεστήρες συχνά επικαλύπτονται με ένα πολυμερές για να μην κολλήσουν μεταξύ τους. Το να διατηρούνται τα σωματίδια πολύ μικρά τα βοηθά να διατηρούνται αιωρούμενα στο λάδι και τα εμποδίζει να καθιζάνουν στο κάτω μέρος του αποσβεστήρα. Όταν δημιουργείται το μαγνητικό πεδίο, το μείγμα μοιάζει περισσότερο με στερεό παρά υγρό και είναι πολύ ανθεκτικό στη ροή ή την κίνηση. Εάν το λάδι ωθηθεί με ένα έμβολο μέσα σε έναν κύλινδρο, το υψηλό ιξώδες μπορεί να μειώσει την κίνηση του λαδιού μέσω μικρών οπών στο έμβολο.

Η διατμητική τάση μπορεί να χρησιμοποιηθεί αλλάζοντας το έμβολο σε μια σειρά πλακών βυθισμένων στο λάδι. Οι πλάκες κινούνται εμπρός και πίσω στο υγρό και όταν ενεργοποιηθεί το μαγνητικό πεδίο, το μείγμα σιδήρου-λαδιού πυκνώνει γρήγορα και γίνεται πολύ ανθεκτικό στη διάτμηση. Εάν οι πλάκες συνδέονται με έναν συμπαγή άξονα που εκτείνεται από τον αποσβεστήρα, ο άξονας μπορεί να συνδεθεί σε ένα όχημα ή ένα θεμέλιο κτιρίου και να παρέχει ένα σύστημα απόσβεσης.

Η αντισεισμική προστασία έγινε ένας τομέας αυξημένης έρευνας στα τέλη του 20ου αιώνα, καθώς η ανθρώπινη ανάπτυξη αυξήθηκε σε περιοχές όπου η πιθανότητα πρόκλησης ζημιών σε κτίρια ήταν υψηλή. Μια τεχνική ήταν ο διαχωρισμός του κτιρίου από το έδαφος με καουτσούκ ή άλλα υλικά απορρόφησης κραδασμών, τα οποία επέτρεπαν κάποια κίνηση του κτιρίου κατά τη διάρκεια ενός σεισμού. Ωστόσο, χωρίς κάποια μορφή απόσβεσης, η κίνηση του κτιρίου θα μπορούσε να είναι ακραία και να προκληθεί ζημιά ή πλήρης αστοχία. Η προσθήκη ενός μαγνητορεολογικού συστήματος αποσβεστήρα στη βάση του κτιρίου έδωσε στους αρχιτέκτονες έναν τρόπο να μειώσουν την κίνηση του κτιρίου με ένα ελεγχόμενο σύστημα.

Τα οχήματα ήταν ένας άλλος τομέας ενδιαφέροντος για συστήματα μαγνητικής απόσβεσης τον 20ό αιώνα. Το ενδιαφέρον για την άνεση των επιβατών και το αυξημένο επίπεδο συστημάτων ασφαλείας οδήγησαν σε αμορτισέρ που χρησιμοποιούν τεχνολογία μαγνητορεολογικού αποσβεστήρα για την παροχή μεταβλητής ανάρτησης. Ο οδηγός μπορούσε να επιλέξει ένα επίπεδο άνεσης οδήγησης χρησιμοποιώντας έναν επιλογέα, ο οποίος θα έλεγε στον ελεγκτή πόσο μαγνητικό πεδίο θα δημιουργήσει όταν ανιχνευόταν η δόνηση. Επιπλέον, τα συστήματα ασφαλείας θα μπορούσαν να ανιχνεύσουν ολίσθηση ή πιθανή ανατροπή και να αλλάξουν τη συμπεριφορά της ανάρτησης για να την αντιμετωπίσουν.

Τα στρατιωτικά όπλα ήταν ένας άλλος τομέας όπου οι μαγνητορεολογικοί αποσβεστήρες μπορούσαν να προσφέρουν όφελος. Όταν τοποθετηθεί σε ένα μεγάλο πυροβόλο, ο αποσβεστήρας μπορούσε να αντιληφθεί την εκτόξευση ενός βλήματος και να ενεργοποιηθεί για να μειώσει την ανάκρουση. Αυτό όχι μόνο μείωσε τη φθορά του όπλου, αλλά σε κινητά άρματα μάχης ή κανόνια, η μείωση των κραδασμών θα μπορούσε να μειώσει την κόπωση στους στρατιώτες που πυροβολούν τα όπλα.