10.14489/hb.2021.07.pp.036-043

2021, 07 июль (July)

DOI: 10.14489/hb.2021.07.pp.036-043

Чернусь Пав. П., Арбиев А. К., Чернусь Петр П., Лошицкий П. А., Шароватов В. Т.
СИЛОВЫЕ ОБОЛОЧКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ: ДИНАМИЧЕСКИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ (ОБЗОР). Продолжение
(c. 36-43)

Аннотация. Статья посвящена теории и практике применения силовых оболочковых элементов (СОЭ) в пневмоприводах (ПП), она знакомит с основными положениями теории ПП, выполненных на СОЭ. В обзоре кратко представлены материалы по разработке динамических математических моделей (ДММ) силовых частей (СЧ) оболочковых ПП (ОПП), базирующиеся на применении статических характеристик ОПП, дана оценка достоинств и недостатков СЧ на базе традиционных пневмоцилиндров (ПЦ) и СОЭ. Основное внимание уделено решению задачи по созданию СЧ на СОЭ с требуемыми показателями качества на этапе проектирования, когда необходим учет свойств сжатого газа. Для этого предложена оригинальная методология разработки нелинейных ДММ для различных типовых вариантов СЧ, основу которой составляют ряд положений теории газодинамики. Без привлечения этой теории невозможно учесть свойства сжатого газа (сжимаемость рабочей среды, зависимость от температуры и скорости течения газа в оболочке, характер процессов расширения газа), а значит, достоверно описать состояние нестационарных газовых процессов внутри оболочки и разработать ДММ СЧ, в достаточной мере учитывающих упомянутые свойства. Поскольку тема рассчитана в основном на инженеров-разработчиков ОПП (теоретиков и практиков), в обзоре также присутствуют материалы по линеаризации найденных нелинейных ДММ. В результате линеаризации нелинейные ДММ трансформируются в передаточные функции по перемещению выходной координаты и усилию. Корректность проведенной линеаризации подтверждена результатами экспериментов. Кратко рассмотрены несколько вариантов систем пневмопитания ОПП. Особый интерес для специалиста представляет материал по приданию ОПП свойств инвариантности к забору воздуха из атмосферы и сбросу отработавшего воздуха в атмосферу, что значительно расширяет область применения ОПП и уменьшает их стоимость.

Ключевые слова: силовой бесштоковый пневмоцилиндр (СБПЦ); уравнения неразрывности среды, сил, энергии; состояния среды; плотность; адиабатический процесс; линеаризация; передаточная функция (ПФ).

Chernus Pavel P., Arbiev A. K., Chernus Petr P., Loshitskiy P. A., Sharovatov V. T.
POWER SHELL ELEMENTS: DYNAMIC MATHEMATICAL MODELS, POWER SYSTEMS (OVERVIEW) Continuation
(pp. 36-43)

Abstract. This article is a review devoted to the theory and practice of the application of power shell elements (PSE) in pneumatic drives (PD). She makes acquaint the reader with the main provisions of the theory of PD, performed on the PSE. The review briefly presents materials on the development of dynamic mathematical models (DMM) of power units (PU) of shell PDs (SPD), based on the use of static characteristics of SPD, an assessment of the advantages and disadvantages of PU based on traditional pneumatic cylinders (PC) and PSE is given. The main attention in the review is paid to the solution of the problem of creating PU on PSE with the required quality indicators at the design stage, when it is necessary to take into account the properties of compressed gas. For this, an original methodology for the development of nonlinear DMMs for various typical variants of the midrange is proposed, the basis of which is a number of provisions of the theory of gas dynamics. Without invoking this theory, it is impossible to take into account the properties of compressed gas (compressibility of the working medium, dependence on temperature and gas flow rate in the shell, the nature of the gas expansion processes), and, therefore, to reliably describe the state of unsteady gas processes inside the shell and develop a DMM of the PU, to a sufficient taking into account the mentioned properties. Since the topic of this review is intended mainly for engineers who develop SPD (theoreticians and practitioners), the review also contains materials on the linearization of the found nonlinear DMMs. As a result of linearization, nonlinear DMMs are transformed into transfer functions for displacement of the output coordinate and effort. The correctness of the linearization carried out is confirmed by the results of experiments. The review briefly discusses several options for pneumatic supply systems for SPD. Here, of particular interest for a specialist is the material on imparting invariance properties to SPDs to air intake from the atmosphere and discharge of exhaust air into the atmosphere, which significantly expands the scope of SPDs and reduce their cost.

Keywords: Power rodless pneumatic drive; Equations of continuity of the medium; Forces, energy; State of the medium; Density; Adiabatic process; Linearization; Transfer function.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Пав. П. Чернусь, А. К. Арбиев, Петр П. Чернусь (Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
П. А. Лошицкий (ЦНИИ РТК, Санкт-Петербург, Россия)
В. Т. Шароватов (Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург, Россия)

Eng

Pavel P. Chernus, A. K. Arbiev, Petr P. Chernus (Baltic State Technical University “VOENMEH” named after D. F. Ustinov, Saint-Petersburg, Russia)
P. A. Loshitskiy (Central Research Institute of RTK, Saint-Petersburg, Russia)
V. T. Sharovatov (Baltic State Technical University “VOENMEH” named after D. F. Ustinov, Saint-Petersburg, Russia)

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Бруклич М. Н. Стабилизация корпуса автоцистерны при ее движении по трассе // Инновационные технологии и технические средства назначения, БГТУ «ВОЕНМЕХ»: сб. тр. XII НТК «Молодежь. Техника. Космос». 2020. Т. 4. С. 273 – 277.
2. Пат. РФ на изобретение № 2699847. Замкнутая система питания пневмопривода / Шароватов В. Т., Арбиев А. К.; опубл. 11. 09. 2019, Бюл. № 18.
3. Лошицкий П. А., Шароватов В. Т. Математическая модель силового бесштокового пневмоцилиндра двустороннего действия // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. № 4. С. 24 – 30.
4. Шароватов В. Т., Чернусь Пав. П. Математическая модель силовой части оболочкового пневмоцилиндра одностороннего действия толкающего типа // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 9. С. 30 – 36.
5. Чернусь Пав. П. Идентификация некоторых статических характеристик балонного цилиндра // 5-е Уткинские чтения: тр. Междунар. науч.-техн. конф. БГТУ «Военмех» им. Д. Ф. Устинова. С. 126 – 128.
6. Лошицкий П. А. Применение оболочковых пневмодвигателей для управления кистью андроида // 5-е Уткинские чтения: тр. науч.-техн. конф. БГТУ «Военмех» им. Д. Ф. Устинова. 2011. С. 90 – 92.
7. Shadow Dextrous Hand C5. [Электронный ресурс]. Информация о манипуляторе. URL: http:// www.Shadowrobot.com/downloads/shadow_dextrous_hand_technical_specification_C-5.pdf, свободный.
8. Airic’s arm. [Электронный ресурс]. Информация о манипуляторе. URL: http://www.festo.com/cms/en-us_us/ 5009.html, cвободный.
9. Imine H., Delanne Y., M’Sirdi. K. Road Profile input Estimation in Vehicle Dynamics Simulation // Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility. 2006. 44:4. P. 285 – 303.
10. Sam Y. M., Ghani M. R. A. and Ahmad. LQR Controller for Active Car Suspension // IEEE Control System. 2000. P. 1441 – 1444.
11. Пат. РФ на полезную модель № 117107. Манипулятор / Лошицкий П. А., Шароватов В. Т.; опубл. 20.06.2012, Бюл. № 17.
12. Пат. РФ на полезную модель № 118940. Блок рулевого привода / Лошицкий П. А., Шароватов В. Т.; опубл. 10.08.2012, Бюл. № 22.
13. Пат. РФ на полезную модель № 127027. Устройство заграждения / Лошицкий П. А., Шароватов В. Т.; опубл. 20.04.2013, Бюл. № 11.
14. Пат. РФ на изобретение № 2538738. Противотаранное устройство запрещения проезда с накладкой / Ласточкин А. А., Чернусь П. П., Шароватов В. Т., Яковенко Н. Г.; опубл. 10.01.2015, Бюл. № 1.
15. Пат. РФ на изобретение № 2532675. Устройство запрещения проезда противотаранного типа / Ласточкин А. А., Чернусь П. П., Шароватов В. Т.; опубл. 27.05.2014, Бюл. № 15.

Eng

1. Bruklich M. N. (2020). Stabilization of the body of the tanker when moving along the highway. Innovative technologies and technical means of appointment, BSTU "VOENMEKH": collection of works of XII STC "Youth. Technics. Space", Vol. 4, pp. 273 – 277. [in Russian language]
2. Sharovatov V. T., Arbiev A. K. (2019). Closedloop power supply system of the pneumatic drive. Ru Invention Patent No. 2699847. Russian Federation. [in Russian language]
3. Loshitskiy P. A., Sharovatov V. T. (2012). Mathematical model of a power rodless double-acting pneumatic cylinder. Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravlenie, (4), pp. 24 – 30. [in Russian language]
4. Sharovatov V. T., Chernus' Pav. P. (2014). Mathematical model of the power section of a push-type single-acting shell pneumatic cylinder. Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravlenie, (9), pp. 30 – 36. [in Russian language]
5. Chernus' Pav. P. Identification of some static characteristics of the balloon cylinder. 5th Utkin Readings: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference of BSTU "Voenmekh" D. F. Ustinova, pp. 126 – 128. [in Russian language]
6. Loshitskiy P. A. (2011). Application of sheath pneumatic motors to control the android brush. 5th Utkin Readings: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference of BSTU "Voenmekh" D. F. Ustinova, pp. 90 – 92. [in Russian language]
7. Shadow Dextrous Hand C5. Information about the manipulator. Available at: http://www.Shadowrobot.com/ down-loads/shadow_dextrous_hand_technical_specification_ C-5.pdf
8. Airic’s arm. Information about the manipulator. Available at: http://www.festo.com/cms/en-us_us/ 5009.html
9. Imine H., Delanne Y., M’Sirdi. K. (2006). Road Profile input Estimation in Vehicle Dynamics Simulation. Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility, 44(4), pp. 285 – 303.
10. Sam Y. M., Ghani M. R. A. and Ahmad. (2000). LQR Controller for Active Car Suspension. IEEE Control System, pp. 1441 – 1444.
11. Loshitskiy P. A., Sharovatov V. T. (2012). Manipulator. Ru Utility Model Patent No. 117107. Russian Federation. [in Russian language]
12. Loshitskiy P. A., Sharovatov V. T. (2012). Steering unit. Ru Utility Model Patent No. 118940. Russian Federation. [in Russian language]
13. Loshitskiy P. A., Sharovatov V. T. (2013). Blockage. Ru Utility Model Patent No. 127027. Russian Federation. [in Russian language]
14. Lastochkin A. A., Chernus' P. P., Sharovatov V. T., Yakovenko N. G. (2015). Antiram device with padding. Ru Invention Patent No. 2538738. Russian Federation. [in Russian language]
15. Lastochkin A. A., Chernus' P. P., Sharovatov V. T. (2014). Antiram type travel restriction device. Ru Invention Patent No. 2532675. Russian Federation. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 450 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.2021.07.pp.036-043

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 450 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.2021.07.pp.036-043

and fill out the form