Silniki nitinolowe - Historia wersji

Szdowk: /* Właściwości */

2021-03-24T16:05:25Z

‎Właściwości

Szdowk: /* Silniki */

2021-02-15T16:01:54Z

‎Silniki

Szdowk: /* Silniki */

2021-01-17T10:09:59Z

‎Silniki

Szdowk: /* Ograniczenia */

2021-01-17T10:08:29Z

‎Ograniczenia

Szdowk: /* Ograniczenia */

2021-01-17T10:07:51Z

‎Ograniczenia

Szdowk: /* Ograniczenia */

2021-01-17T10:07:14Z

‎Ograniczenia

Szdowk: /* W praktyce */

2021-01-17T10:05:51Z

‎W praktyce

Szdowk o 11:42, 12 sty 2021

2021-01-12T11:42:33Z

Szdowk o 11:42, 12 sty 2021

2021-01-12T11:42:08Z

Szdowk o 11:39, 12 sty 2021

2021-01-12T11:39:35Z

@@ Linia 3: / Linia 3: @@
 =Właściwości=
-Zacznijmy od tego, że nitinol jest odpornym na korozję (w technicznym znaczeniu) stopem. Ma dość niski ciężar właściwy, dużą wytrzymałość doraźną  i rewelacyjne właściwości pod względem wytrzymałości zmęczeniowej.
+Zacznijmy od tego, że nitinol jest odpornym na korozję (w technicznym znaczeniu tego stwierdzenia) stopem. Ma dość niski ciężar właściwy, dużą wytrzymałość doraźną  i rewelacyjne właściwości pod względem wytrzymałości zmęczeniowej.
 Przede wszystkim jednak nitinol okazał się być materiałem z pamięcią kształtu. Efekt jest wyzwalany poprzez dostarczenie energii cieplnej, co wywołuje zmianę organizacji sieci krystalicznej nitinolu. Zależnie od składu i domieszek następuje to w temperaturach od ok. -20 °C do ok. +110 °C.

@@ Linia 28: / Linia 28: @@
 Nitinol dość powszechnie stosuje się w siłownikach. Wiele osób próbowało zastosować go również w silnikach. Na YouTube można znaleźć parę filmów prezentujących takie modele. Są to zwykle filmy marnej jakości, zamieszczane przez entuzjastów darmowej energii…
-Konstrukcja mechaniczna silnika może być bardzo prosta, ale ogólna sytuacja taka prosta nie jest. Silniki, z elementami aktywnymi wykorzystującymi właściwości nitinolu wcale nie mają wysokiej sprawności. Bierze się to stąd, co opisaliśmy w dwóch poprzednich rozdziałach. Aby silnik działał, nitinolowy element pracujący mechanicznie musi zostać odkształcony plastycznie, ogrzany (aby wykonać pracę i przyjąć pierwotny kształt), a następnie schłodzony, aby dało się go ponownie odkształcić mechanicznie. Do tego dochodzą problemy z energią  powstającą w wyniku plastycznego odkształcenia w grubszych elementach nitinolowych (w zasadzie we wszystkich, ale w grubszych łatwiej to zauważyć). Pomimo tego, że potrzebna jest nieduża różnica temperatur, sam proces realizacji cyklu pracy silnika jest wyjątkowo trudny do przeprowadzenia bez znacznych strat energetycznych. I to jest główny powód, dla którego takie silniki nie są masowo produkowane.
+Konstrukcja mechaniczna silnika może być bardzo prosta, ale ogólna sytuacja taka prosta nie jest. Silniki, z elementami aktywnymi wykorzystującymi właściwości nitinolu wcale nie mają wysokiej sprawności. Bierze się to stąd, co opisaliśmy w dwóch poprzednich rozdziałach. Aby silnik działał, nitinolowy element pracujący mechanicznie musi zostać odkształcony plastycznie, ogrzany (aby wykonać pracę i przyjąć pierwotny kształt), a następnie schłodzony, aby dało się go ponownie odkształcić. Do tego dochodzą problemy z energią  powstającą w wyniku plastycznego odkształcenia w grubszych elementach nitinolowych (w zasadzie we wszystkich, ale w grubszych łatwiej to zauważyć). Pomimo tego, że potrzebna jest nieduża różnica temperatur, sam proces realizacji cyklu pracy silnika jest wyjątkowo trudny do przeprowadzenia bez znacznych strat energetycznych. I to jest główny powód, dla którego takie silniki nie są masowo produkowane.
 =Model silnika nitinolowego=

@@ Linia 24: / Linia 24: @@
 =Silniki=
-Prof. Jerzy Dowkontt w książce „Teoria silników cieplnych”[2], w rozdz. IV pisze: „Silniki cieplne służą do uzyskania – głównie z energii chemicznej – pracy mechanicznej, a to w drodze wyzyskania zjawisk cieplnych. Podstawowym zjawiskiem, umożliwiającym otrzymywanie pracy jest rozszerzalność cieplna ciał, które ogrzane dążą do zajęcia jak największej objętości”. Stąd widzimy, że silniki nitinolowe nie są klasycznymi silnikami cieplnymi. Tak jak trudno zaprzeczyć, że wykorzystują ciepło do zmiany struktury krystalicznej nitinolu, to w zasadzie ich działania – wykonania pracy mechanicznej - nie jest wykorzystywane zjawisko rozszerzalności cieplnej.
+Prof. Jerzy Dowkontt w książce „Teoria silników cieplnych”[2], w rozdz. IV pisze: „''Silniki cieplne służą do uzyskania – głównie z energii chemicznej – pracy mechanicznej, a to w drodze wyzyskania zjawisk cieplnych. Podstawowym zjawiskiem, umożliwiającym otrzymywanie pracy jest rozszerzalność cieplna ciał, które ogrzane dążą do zajęcia jak największej objętości''”. Stąd widzimy, że silniki nitinolowe nie są klasycznymi silnikami cieplnymi. Tak jak trudno zaprzeczyć, że wykorzystują ciepło do zmiany struktury krystalicznej nitinolu, to w zasadzie ich działania – wykonania pracy mechanicznej - nie jest wykorzystywane zjawisko rozszerzalności cieplnej.
 Nitinol dość powszechnie stosuje się w siłownikach. Wiele osób próbowało zastosować go również w silnikach. Na YouTube można znaleźć parę filmów prezentujących takie modele. Są to zwykle filmy marnej jakości, zamieszczane przez entuzjastów darmowej energii…

@@ Linia 18: / Linia 18: @@
 =Ograniczenia=
-Nitinol jest dość sztywnym materiałem. Wcale nie jest łatwo go odkształcić. Mając do czynienia z drutem o grubości rzędu 0,1 mm, zarówno gięcie, jak i cięcie nie stanowi jeszcze problemu. Natomiast grubsze druty raczej da się ciąć tylko przy użyciu szlifierki, a giąć jest dość trudno (''uprzedzając pytania i komentarze: Tak, przy pierwszej próbie cięcia wyszczerbiłem szczypce przeznaczone do cięcia strun fortepianowych... chwila zapomnienia. Potem używałem wyłącznie szlifierki'').
+Nitinol jest dość sztywnym materiałem. Wcale nie jest łatwo go odkształcić. Mając do czynienia z drutem o grubości rzędu 0,1 mm, zarówno gięcie, jak i cięcie nie stanowi jeszcze problemu. Natomiast grubsze druty raczej da się ciąć tylko przy użyciu szlifierki, a giąć jest dość trudno (''uprzedzając pytania i komentarze: Tak, przy pierwszej próbie wyszczerbiłem szczypce przeznaczone do cięcia strun fortepianowych... chwila zapomnienia. Potem używałem wyłącznie szlifierki'').
 Zapewne czytelnicy zdają sobie sprawę, że każdy drut, odkształcany plastycznie, w miejscu zgięcia rozgrzewa się. W wypadku drutu z nitinolu o odpowiednio dużej grubości powoduje to u niego chęć powrotu do oryginalnego kształtu, przeciwdziałającą odkształceniu. Z drugiej strony, z uwagi na zjawiska nieliniowe, wygięte grubsze druty, po ogrzaniu, nie będą wracać do oryginalnego kształtu w 100%. Będzie obserwowalna pewna histereza tego zjawiska.

@@ Linia 18: / Linia 18: @@
 =Ograniczenia=
-Nitinol jest dość sztywnym materiałem. Wcale nie jest łatwo go odkształcić. Mając do czynienia z drutem o grubości rzędu 0,1 mm, zarówno gięcie, jak i cięcie nie stanowi jeszcze problemu. Natomiast grubsze druty raczej da się ciąć tylko przy użyciu szlifierki, a giąć jest dość trudno (''uprzedzając pytania i komentarze: tak, przy pierwszej próbie cięcia wyszczerbiłem szczypce przeznaczone do cięcia strun fortepianowych... chwila zapomnienia. Potem używałem wyłącznie szlifierki'').
+Nitinol jest dość sztywnym materiałem. Wcale nie jest łatwo go odkształcić. Mając do czynienia z drutem o grubości rzędu 0,1 mm, zarówno gięcie, jak i cięcie nie stanowi jeszcze problemu. Natomiast grubsze druty raczej da się ciąć tylko przy użyciu szlifierki, a giąć jest dość trudno (''uprzedzając pytania i komentarze: Tak, przy pierwszej próbie cięcia wyszczerbiłem szczypce przeznaczone do cięcia strun fortepianowych... chwila zapomnienia. Potem używałem wyłącznie szlifierki'').
 Zapewne czytelnicy zdają sobie sprawę, że każdy drut, odkształcany plastycznie, w miejscu zgięcia rozgrzewa się. W wypadku drutu z nitinolu o odpowiednio dużej grubości powoduje to u niego chęć powrotu do oryginalnego kształtu, przeciwdziałającą odkształceniu. Z drugiej strony, z uwagi na zjawiska nieliniowe, wygięte grubsze druty, po ogrzaniu, nie będą wracać do oryginalnego kształtu w 100%. Będzie obserwowalna pewna histereza tego zjawiska.

@@ Linia 13: / Linia 13: @@
 =W praktyce=
-Aby efekt pamięci kształtu wystąpił, nitinol najpierw musi zostać odkształcony plastycznie. Aby przyjął ponownie oryginalny kształt musi zostać ogrzany. W wypadku nitinolu dostępnego na rynku, jest to zwykle ok. 70..80 °C. Tzn. np. mamy prosty drut nitinolowy o temperaturze pokojowej. Formujemy/zwijamy go w sprężynkę – niezbędne jest odkształcenie plastyczne. Drut staje się sprężynką. Jeżeli jednak odpowiednio go ogrzejemy, np. włożymy do szklanki z wrzącą herbatą, natychmiast odzyska swój pierwotny, prosty kształt. Przemiana nastąpi gwałtownie, łącznie z wystąpieniem zagrożenia stłuczenia szklanki(!).
+Aby efekt pamięci kształtu wystąpił, nitinol najpierw musi zostać odkształcony plastycznie. Aby przyjął ponownie oryginalny kształt musi zostać ogrzany. W wypadku nitinolu dostępnego na rynku, jest to zwykle ok. 70..80 °C. Tzn. np. mamy prosty drut nitinolowy o temperaturze pokojowej. Formujemy/zwijamy go w sprężynkę - owijamy dookoła np. ołówka – niezbędne jest odkształcenie plastyczne. Drut staje się sprężynką. Jeżeli jednak odpowiednio go ogrzejemy, np. włożymy do szklanki z wrzącą herbatą, natychmiast odzyska swój pierwotny, prosty kształt. Przemiana nastąpi gwałtownie, łącznie z wystąpieniem zagrożenia stłuczenia szklanki(!).
 Powstaje pytanie, jak trwale odkształcić nitinol? Okazało się to również proste. Tzn. aby otrzymać trwale odkształcony przedmiot z nitinolu, należy ogrzać go do temperatury ponad ok. ~230 °C i w tej temperaturze nadać kształt, a następnie ochłodzić. To będzie nowy, trwały kształt wyrobu.

@@ Linia 40: / Linia 40: @@
-Poniżej film pokazujący pracę modelu silnika podczas eksperymentów:
+Poniżej film pokazujący pracę modelu silnika w trakcie eksperymentów:
 <center>
 {{#widget:YouTube|id=MqcJEY6-H5E}}

@@ Linia 18: / Linia 18: @@
 =Ograniczenia=
-Nitinol jest dość sztywnym materiałem. Wcale nie jest łatwo go odkształcić. Mając do czynienia z drutem o grubości rzędu 0,1 mm zarówno gięcie, jak i cięcie nie stanowi problemu. Natomiast grubsze druty raczej da się ciąć tylko przy użyciu szlifierki, a giąć jest dość trudno. Zdajemy sobie sprawę, że każdy drut, odkształcany plastycznie, w miejscu zgięcia rozgrzewa się. W wypadku drutu  z nitinolu o odpowiednio dużej grubości powoduje to u niego chęć powrotu do oryginalnego kształtu, przeciwdziałającą odkształceniu. Z drugiej strony, z uwagi na zjawiska nieliniowe, wygięte grubsze druty, po ogrzaniu, nie będą wracać do oryginalnego kształtu w 100%. Będzie obserwowalna pewna histereza tego zjawiska.
+Nitinol jest dość sztywnym materiałem. Wcale nie jest łatwo go odkształcić. Mając do czynienia z drutem o grubości rzędu 0,1 mm zarówno gięcie, jak i cięcie nie stanowi problemu. Natomiast grubsze druty raczej da się ciąć tylko przy użyciu szlifierki, a giąć jest dość trudno (''uprzedzając pytania i komentarze: tak, przy pierwszej próbie cięcia wyszczerbiłem szczypce przeznaczone do cięcia strun fortepianowych... chwila zapomnienia. Potem używałem wyłącznie szlifierki'').
 Widać, że właściwości nitinolu można w pełni wykorzystać tylko w konstrukcjach cienkościennych lub wykonanych z cienkiego drutu.