Геліолазерний привід

1. ГелІолазерний привід, що містить силовий термочутливий елемент, який відрізняється тим, що термочутливий елемент виготовлено з матеріалу з ефектом "пам'яті форми". 2. Привід за п. 1, який відрізняється тим, що силовий термочутливий елемент має форму пластини, розміщений в фокусі концентратора сонячного випромінювання і монтується на рамі з одного боку за допомогою поворотного шарніра, з другого за допомогою кривошипного механізму, до термочутливого елемента кріпиться шток із циліндричною пружиною, пластина термочутливого елемента має чорне покриття. Корисна модель відноситься до пристроїв, що використовують відновлювальні джерела енергії, і може бути застосований для автоматичного керування геліоустановками, а також в космічній та авіаційній техніці. Відомий привід для наведення концентраторів сонячного випромінювання [Патент Великобританії №307596, від 1971 p., F4V]. Недоліками зазначеного пристрою є досить складна конструкція та висока вартість. За прототип вибрано прівод, що містить силовий термочутливий елемент та робочий циліндр з поршнем [Патент США № 3 348 374, від 1969р, 126-270]. Недоліком прототипу є те, що зазначений пристрій має складну конструкцію та обмежений ресурс роботи. В основу корисної моделі поставлено задачу створення геліо-лазерного прівода, який спрацьовував би з високою надійністю при попаданні на нього сонячного випромінювання чи променя лазера. Поставлена задача вирішується тим, що в геліо-лазерному привіді, що містить силовий термочутливий елемент, відповідно до корисної моделі , термочутливий елемент виготовлено із матеріалу з ефектом "пам'яті форми", силовий термочутливий елемент має форму пластини, розміщений в фокусі концентратора сонячного випромінювання і монтується на рамі з одного боку за допомогою поворотного шарніра, з другого за допомогою кривошипного механізму, до термочутливого елемента кріпиться шток з циліндричною пружиною, пластина термочутливого елемен та має чорне покриття. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом. Сплави з ефектом пам'яті форми (ЕПФ) мають надвисоку циклічну міцність. Вони витримують значні знакозмінні навантаження. "Довговічність" виробів із сплавів з ЕПФ може бути в тисячі разів вищою, ніж у традиційних матеріалів. Циклічна стійкість забезпечується особливим механізмом мартенситного перетворення, що не супроводжується порушенням міжатомних зв'язків. Не відбувається накопичення дефектів структури, які призводять до виникнення тріщин та руйнувань Найяскравіше якість "запам'ятовувати форму" проявляється в сплаві нікеля з титаном - нітинолі. Вироби із сплаву нагрівають для переходу в високотемпературну модифікацію і в цьому стані їм надають визначену форму. Потім сплав охолоджується нижче критичної температури і переходить в іншу, низькотемпературну фазу. Таке перетворення нагадує термопружне мартенситне перетворення. Якщо виріб із сплаву в мартенситному стані піддати повторній пластичній деформації (допускається ступінь деформації до 6% І більше), а потім його нагріти, переводячи знову в високотемпературну модифікацію, то завдяки зворотному мартенситному перетворенню він прийме свою первинну форму, що була надана йому при першій деформації. Для порівняння подібних матеріалів наведено основні характеристики нітинола-55 ( 55% Ni) : нітинол-55 має температуру плавлення 1292°С, магнітну проникність менше 1,002, межа міцності 870 Н/мм2, межа витривалості на базі 107 циклів т О О) со о 10390 490 Н/ мм 2 . При нагріванні в процесі зворотного мартенситного перетворення сплав різко зміцнюється. Це проявляється в збільшенні модуля пружності в 3-4 рази до 8,4-104 Н/мм2 та межі текучості в 6-7 разів до 630 Н/мм2. Нітинол-55 після деформації в мартенситному стані на 6-8% завжди дає 100% вертання. Деформація матеріала вище 8% дає до 80% вертання, що в більшості випадків задовольняє вимогам при застосуванні. Вертання до вихідної форми відбувається в дві стадії: пружне вертання, що складає біля 20% заданої деформації, та термопластичне вертання, коли знищуються залишки 80% вертання деформації. В проволоці діаметром 0,4-0,5 мм, попередньо деформованій на 8%, в процесі вертання генерується напруга до 600 Н/мм2. При цьому може виконуватися значна механічна робота на одиницю маси сплаву. Температура фазового перетворення визначається складом сплавів та їх термообробкою. Змінюючи в сплаві вміст титану та нікеля і, додаючи легуючі присадки, можна впливати на температуру фазового перетворення в межах від 110 до 600° К. В запропонованому пристрої під дією сонячного випромінювання силовий елемент із матеріалу з ефектом пам'яті форми (ЕПФ) нагрівається до температури зворотного мартенситного перетворення, відновлює свою форму, яку йому надали при виготовленні, згинається, діє на шток, стискує циліндричну пружину і виконує роботу. При цьому пластина попадає в тінь, температура силового елемента з матеріалу з ЕПФ знижується, він стає пластичним і під дією пружини повертається у висхідне становище. Цикл роботи привіда повторюється. Технічна суть запропонованого геліо- лазерного привіда пояснюється кресленнями, на яких зображено: фіг. 1 - геліо-лазерний привід, загальний вигляд; фіг. 2 - силовий блок привіда у висхідному стані; фіг. З - силовий блок привіда після спрацювання. Геліо-лазерний привід містить силовий термочутливий елемент 1, поворотний шарнір 2, кривошипний механізм 3, шток 4, пружину 5, концентратор променевої енергії (лінза) 6. Привід працює таким чином. Основним елементом привіда є термочутливий силовий елемент 1, виготовлений з матеріалу з ефектом пам'яті форми (ЕПФ). Лінза 6 використовується як один із типів концентратора сонячного проміння. Пружина 5 повертає силовий елемент 1 у висхідне положення (фіг. 1). При попаданні сонячного проміння на термочутливий елемент 1 він нагрівається до точки зворотного мартенситного перетворення. Форма елементу 1 змінюється (фіг. 3) і примушує переміщуватися шток 4, зжимаючи пружину 5. Вузли кріплення 2, З силового елемента 1 дозволяють останньому зсув на певну відстань І він попадає в тінь. Термочутливий елемент через певний проміжок часу охолоджується. При цьому відбувається пряме мартенситне перетворення. Матеріал силового елемента втрачає свою первинну форму внаслідок різкої зміни пружності та пластичності. Під дією пружини 5 силовий елемент повертається у висхідне положення (фіг. 2). Привід готовий знову до роботи. Частота циклів спрацювання залежить від умов нагрівання - охолодження силового елемента. Привіди на основі елементів з ЕПФ відзначаються підвищеною чутливістю, можуть розвивати зусилля значно більші, ніж силові елементи відомих привідів, виконуючи при цьому суттєву роботу на одиницю маси сплаву. Ці матеріали можуть суттєво спростити хімічні виробництва, якщо на їх основі виготовити вентилі, клапани, золотники та інше регулююче обладнання. «tr.3 Комп'ютерна верстка М. КлюкІн Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601