Термомеханические двигатели и теплоэнергетические установки на основе сплавов с памятью

Авторы

Крахин О. И.^*, Зенин В. А.^**, Фатьянов С. А.^***

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: koi@mai.ru
**e-mail: sentido_beleben@b.k.ru
***e-mail: dewulf123@bk.ru

Аннотация

Рассматриваются вопросы расчёта и проектирования термомеханических двигателей (ТМД) и теплоэнергетических установок (ТЭУ) на основе сплавов с памятью. Особое внимание уделяется специальным свойствам сплавов на примере сплавов системы «никель-титан». Приводится геометрическая интерпретация свойств этих сплавов, а также процесс задания исходной и восстановления запоминаемой деформации.

Сформулированы требования, предъявляемые к сплаву при использовании его в качестве активного элемента (актуатора) в термомеханическом двигателе и, соответственно, в энергетической установке.

Приведена классификация активных элементов и даны рекомендации по их выбору с учётом максимальной энергоэффективности и технологичности.

Разработаны основы проектирования ТМД и активного элемента с целью определения рабочих размеров и деформационно-силовой характеристики последнего. Предложена инженерная методика расчета ТМД.

Проведено теоретическое исследование варианта энергетической установки турбинного типа (ЭУ), работающей в двух средах: вода—воздух. Её основным элементом являются пневмоцилиндры, активный ход штока в которых производится элементом из сплава с памятью, обратный ход — за счёт разности давления в цилиндре и в окружающей среде (воздухе). Показана возможность создания установки рассматриваемого типа.

Ключевые слова

сплавы с памятью, термомеханический двигатель, энергетическая установка, рекуперация, актуатор

Библиографический список

1. Шимизу К., Оцука К.. Эффекты памяти формы в сплавах. М.: — Наука, 1979.

2. Лихачев В.А., Кугмин С.Л., Каменцева З.П. Эффект памяти формы. — Л.: ЛГУ, 1987.

3. Путин ВТ., Кондратьев В.В., Хачин В.И. Никелид титана. — М.: Наука, 1992.

4. Эффекты памяти формы и их применение в медицине / Под ред. В.Р. Гюнтер. — Новосибирск: Наука, 1992.

5. Shape Memory Alloys / Ed. H. Funakabo. Vol. 1-2. New York: Gordon and Breach, 1984.

6. Materials for Smart Systems II / Ed. E.P. George, R. Gotthardt, K. Otsuka et al. Vol. 459. Pittsburg MRS, 1997.

7. Roythurd A.L, Kim ТА, Su Q, SlutskerJ., Wuttig M //Acta Mater. 2000. Vol. 46. N 14. P. 5095 5107.

8. Малыгин Г.А. IIФТТ. 2001. Т. 43. Вып. 7. С. 1286-1291.

9. Малыгин Г.А. II ЖТФ. 2001. Т. 71. Вып. 9. С. 33-37.

10. Spearing S.M. II Acta Mater. 2000. Vol. 48. N 1. P. 179-196.

11. Уорден К. Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение. — М.: Техносфера, 2006.

12. Займовскмй В.А., Колупаева Т.Л. Необычные свойства обычных металлов /Под ред. Л.Г. Асламазова. — М.: Наука. Главная редакция физикоматематической литературы, 1984.— 192 с. — (Библиотечка «Квант». Вып. 32).

13. Крахин О.И., Кузнецов А.И., Косов М.Г.. Материалы с термомеханической памятью в станкостроении — М.: ВНИИТЭМР, 1988.

14. Крахин О.И. Проектирование элементов конструкций апертурных антенн и ФАР. — М.: Изд-во МАИ 1998.

Скачать статью