Tłokowe mięśnie chemiczne - Reciprocating Chemical Muscle

Posuwisto mięśni chemiczne (RCM) jest mechanizmem, który wykorzystuje najwyższej gęstości energii z reakcji chemicznych . Jest to urządzenie regeneracyjne, które przekształca energię chemiczną w ruch w drodze bezpośredniej, niepalnej reakcji chemicznej.

Funkcjonować

RCM jest w stanie generować autonomiczne uderzenia skrzydeł ze źródła energii chemicznej. Może również służyć do dostarczania niewielkiej ilości energii elektrycznej do pokładowych systemów sterowania. Ponadto pomaga we wzmocnieniu mechanizmu różnicowego na skrzydłach, aby uzyskać przechylenie, pochylenie, a tym samym sterowany lot. Technika RCM jest szczególnie przydatna w produkcji mikropowietrznych pojazdów podobnych do owadów . Pierwsza generacja RCM była duża i miała częstotliwość posuwisto-zwrotną około 10 Hz. Opracowane później pokolenia były znacznie mniejsze i lżejsze. Również częstotliwość posuwisto-zwrotna RCM tej generacji sięgała 60 Hz. Chemiczny mięsień tłokowy został wynaleziony przez prof. Roberta C. Michelsona z Georgia Tech Research Institute i wdrożony do czwartej generacji przez Nino Amarena z ETS Laboratories.

Korzyści

Szczególne zalety RCM to:

  • Nie wymaga źródła zapłonu (dzięki czemu może pracować w atmosferach wybuchowych).
  • Jest niezależny od utleniacza zewnętrznego (dzięki czemu może działać pod wodą lub w środowiskach beztlenowych, takich jak dolna atmosfera planety Mars ).
  • To termoelektrycznie wytwarza energię elektryczną z własnym egzotermicznej metabolizmu.
  • Przekształca chemiczną energię potencjalną bezpośrednio w energię kinetyczną o większej gęstości energii niż baterie.

Mechanizm

Tłokowy mięsień chemiczny wykorzystuje różne monopropelanty w obecności określonych katalizatorów do wytwarzania gazu z cieczy bez spalania . Gaz ten jest używany do napędzania przeciwległych cylindrów posuwisto-zwrotnych (w urządzeniu czwartej generacji), aby wytworzyć wystarczający ruch (wyrzut) z wystarczającą siłą i częstotliwością, aby umożliwić lot trzepoczącego skrzydła. Od 2004 roku RCM został zademonstrowany w laboratorium Georgia Tech Research Institute, aby osiągnąć wystarczający rzut, siłę i częstotliwość dla działania 50- gramowego entomoptera przy użyciu wysokiego stężenia (> 90%) nadtlenku wodoru w obecności zastrzeżonego katalizator opracowany przez ETS Laboratories.

Specyficzne zastosowania

Chemiczny mięsień posuwisto-zwrotny został opracowany jako mechanizm napędowy dla trzepoczących skrzydeł entomoptera. RCM wielokrotnie wykorzystuje energię, zanim uwolni ją do otoczenia. Po pierwsze, przekształca głównie energię cieplną w ruch trzepoczącego skrzydła w entomopterze. Następnie ciepło jest oczyszczane dla termoelektrycznego generacji na potrzeby systemów pomocniczych. Gaz odpadowy z chemicznego rozkładu paliwa jest następnie wykorzystywany do wytworzenia modulowanego częstotliwościowo sygnału akustycznego o fali ciągłej , który jest niewrażliwy na efekt Dopplera (używany do omijania przeszkód). Następnie gazy odlotowe przepuszczane są przez eżektor, aby porywać zewnętrzne gazy atmosferyczne w celu zwiększenia przepływu masowego i obniżenia temperatury gazów odlotowych, dzięki czemu można zastosować komponenty o niższej temperaturze. Część gazów odlotowych jest kierowana do łożysk gazowych dla elementów ruchomych obrotowych i liniowych. Na koniec pozostały gaz odlotowy jest wektoryzowany do skrzydeł, gdzie jest używany do wspomagania podnoszenia sterowanego cyrkulacją ( efekt Coandy ). Jakikolwiek pozostały gaz można wykorzystać do ciągu wektorowego , ale jeśli budżety gazu są prawidłowo zaprojektowane, poza punktami kontroli cyrkulacji nie powinno być dodatkowego gazu. Funkcje RCM są dostosowane do entomoptera w celu oszczędzania energii.

Bibliografia

Linki zewnętrzne