Применение вихревого струйного устройства при разработке активных гидропневмодемпферов, используемых в технических средствах реабилитации

Приведены обзор и анализ текущего состояния вопроса по разработке и исследованию активных гидропневмодемпферов, используемых в технических средствах реабилитации, в которых в качестве регулирующей арматуры могут применяться вихревые струйные устройства. Рассмотрены вихревые струйные устройства, отличительной особенностью которых является отсутствие механически подвижных частей. Описан принцип работы вихревого струйного устройства. Приведено обоснование использования вихревого струйного устройства в активном гидропневмодемпфере протеза коленного модуля. Из обзора научно-технической литературы следует, что активные гидропневмодемпферы используются не только в технических средствах реабилитации, но и в амортизаторах транспортных средств. Накопленный опыт при проектировании и разработке активных гидропневмодемпферов для амортизаторов транспортных средств применен при проектировании и разработке активного гидропневмодемпфера коленного модуля. В целях выявления преимуществ и недостатков рассмотрены некоторые конструкции активных гидропневмодемпферов для амортизаторов транспортных средств. Анализ технических решений показал преимущество вихревых струйных устройств (высокая надежность, возможность работы с различными рабочими средами, низкие стоимость изготовления и эксплуатационные затраты), в силу чего рекомендовано использовать вихревое струйное устройство в качестве исполнительного органа (вихревого клапана) в клапанном узле активного гидропневмодемпфера. Применение вихревого струйного устройства повышает надежность конструкции и снижает энергозатраты на управление конструкцией. Предложенная конструкция гидропневмодемпфера позволяет применить интерактивное управление демпфированием. Впервые представлена концепция и описан принцип работы активного гидропневмодемпфера с использованием вихревого струйного устройства

Литература

[1] Бугаенко В.Ф. Пневмоавтоматика ракетно-космических систем. М., Машиностроение, 1979.

[2] Levitsky M.P., Levitsky S.P. On the development of a regulating valve design with improved cavitational characteristic. HAIT J. Sc. Eng. B, 2006, vol. 3, pp. 1--16.

[3] Levitsky M. Control vortex valve. Patent WO 02/50456 A2, PCT/IL01/00666. Appl. 19.07.2002, publ. 27.06.2002.

[4] Залманзон Л.А. Теория элементов пневмоники. М., Наука, 1969.

[5] Лебедев И.В., Трескунов С.Л., Яковенко В.С. Элементы струйной автоматики. М., Машиностроение, 1973.

[6] Попов Д.Н., ред. Исследование и расчет струйных элементов и цепей систем автоматического регулирования. М., МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1977.

[7] Uss A.Yu., Chernyshev A.V. The development of the vortex gas pressure regulator. Procedia Eng., 2016, vol. 152, pp. 380--388. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.718

[8] Uss A.Yu., Chernyshyov A.V., Krylov V.I. Development of gas pressure vortex regulator. AIP Conf. Proc., 2017, vol. 1876, no. 1, art. 020025. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4998845

[9] Белова О.В., Стародубцев А.А., Чернышев А.В. Вихревой регулятор давления газа. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, № 5. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2013-5-760

[10] Белова О.В., Стародубцев А.А., Чернышев А.В. Расчет вихревого регулятора давления газа. Инженерный вестник: электронный научно-технический журнал, 2014, № 10, с. 61--68. URL: http://ainjournal.ru/doc/740398.html

[11] Boender J. A hydraulic prosthetic joint. Patent 2339995 EP. Appl. 27.09.2009, publ. 06.05.2010.

[12] Dixon J.C. The shock absorber handbook. Chichester, John Wiley & Sons, Ltd, 2007.

[13] Мартынов Н.В. Способ демпфирования колебаний и вихревой гидравлический амортизатор. Патент РФ 2120389. Заявл. 22.04.1993, опубл. 20.10.1998.

[14] Fukushima N., Iwata K., Hidaka K. Vortex flow valve with pressure relief means for shock absorber. Patent 0053378 B1 EP. Appl. 27.11.81, publ. 02.10.85.

[15] Mayer E.A., Teitelbaum B.R. Fluid flow device for a shock absorber. Patent 3672474 US. Appl. 16.02.1970, publ. 27.06.1972.

[16] Smith D.H. Vortex valve shock absorber. Patent 3743222 US. Appl. 17.02.1972, publ. 03.07.1973.

[17] Bowles R.E. Acceleration controlled fluidic shock absorber. Patent 4082169A US. Appl. 12.12.1975, publ. 04.04.1978.

[18] Michael J.G., Schmidlin A.E. Fluidic recoil buffer for small arms. Patent 4335644 US. Appl. 07.05.1981, publ. 22.06.1982.

[19] Hidaka K., Fukushima N., Iwata K. Piston stroke responsive vortex-flow shock absorber. Patent 4515252 US. Appl. 25.05.1983, publ. 07.05.1985.

[20] Dourson S.E., Johnston G.L. Vortex valving assembly for a hydraulic damper. Patent 5070972 US. Appl. 18.06.1990, publ. 10.12.1991.

[21] Cooper D.R. A fluidic adaptive damper --- breadboard design, fabrication and test. Laboratory Techical Report. Taradcom. Warren, Michigan, 1979.

[22] Труханов К.А., Прокопенко Р.А. Анализ кинематики коленного модуля с гидравлическим исполнительным механизмом и сопоставление результатов расчета с поведением коленного сустава человека при ходьбе. Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014, № 11. DOI: 10.7463/1114.0736399