مبادئ الأنظمة الهوائية

الأنظمة الهوائية هي أنظمة ميكانيكية تستخدم الغازات المضغوطة. إنها تشبه الأنظمة الهيدروليكية ، وهي أنظمة ميكانيكية تستخدم السوائل في نقل القوى. الأنظمة الهوائية موجودة في كل مكان تقريبًا في العالم الحديث. يستخدم أطباء الأسنان علم الهواء لتشغيل التدريبات ، ويستخدم النجارون الهواء المضغوط لتشغيل المطارق الهوائية ، ويستخدم سائقو الشاحنات المكابح الهوائية ، وتستخدم ناسا علم الهواء للتحكم في تشغيل مركبات إطلاق الأقمار الصناعية.

قد ينص التعريف الهوائي على أن النظام الهوائي هو في الأساس طريقة لتحويل الكهرباء إلى حركة ميكانيكية باستخدام الغازات المضغوطة بدلاً من المحركات أو المغناطيسات الكهربائية. بالنسبة للعديد من التطبيقات ، يعد هذا أكثر كفاءة وعملية. تشتمل الأنظمة عادةً على ضاغط هواء يخزن الهواء المضغوط في أسطوانة ويطلق الهواء المضغوط تحت تحكم كهربائي. يكون الغاز المضغوط دائمًا عبارة عن هواء عادي لأنه مجاني وغير سام. غالبًا ما يتم تعديل الهواء بشكل طفيف عن طريق إخراج بعض بخار الماء وإضافة كمية صغيرة من الزيت الصغير لجعل الغاز أكثر ملاءمة للآلة.

تستخدم أنظمة بضغط الهواء على نطاق واسع للأدوات الكهربائية. أحد الأمثلة على ذلك هو أداة الطاقة التي يستخدمها ميكانيكي السيارات لأخذ صواميل العروة التي تثبت الإطار على المحور. يمكن للميكانيكي أن يخلع بسهولة حتى أصعب المكسرات في بضع ثوانٍ فقط. هناك العشرات من الأدوات الكهربائية الهوائية الأخرى في طب الأسنان والنجارة ومحلات الآلات والمختبرات. وتشمل التطبيقات الأخرى آلات ثقب الصخور وأنظمة توصيل الأسطوانات التي تستخدمها بعض البنوك وقاذفات وبنادق مختلفة مصممة لدفع الأشياء. أحد التطبيقات المثيرة للاهتمام هو سيارة فرنسية جديدة تعمل بالهواء المضغوط. يتم استخدام الكهرباء طوال الليل لضغط الهواء في أسطوانة على متن السيارة وتعمل السيارة طوال اليوم بدون وقود وبدون انبعاثات تلوث.

عادةً ما تستخدم الأنظمة الهيدروليكية الزيت كسائل تحكم. تتمتع الأنظمة الهيدروليكية بميزة أنها تستطيع التعامل مع أحمال أكبر ، والعيب هو أنه إذا كان هناك تسرب فإنه يتسبب في فوضى كبيرة ويكون إصلاحه مكلفًا. يعني التسرب في النظام الهوائي أنك تقوم بتنفيس الهواء العادي ، والذي يمكن استبداله مجانًا عند إصلاح التسرب. يفضل استخدام الأنظمة التي تعمل بالهواء المضغوط عندما يكون هناك قدر معين من "العطاء" أو "التشغيل" في النظام (تكون الغازات قابلة للضغط). تُفضل الأنظمة الهيدروليكية عندما يجب الحفاظ على الضغوط العالية بدون تقلبات.

الطاقة الهوائية ليست تقنية محتضرة - فهي بعيدة كل البعد عن ذلك. يوجد على الأقل تطبيقان عاليان التقنية للهواء المضغوط لهما مكان في مستقبلنا التكنولوجي: McKibbens وأنظمة المنطق الهوائي. يطلق على ماكيبينز أحيانًا اسم "العضلات الاصطناعية". إنها أنابيب مطاطية قابلة للنفخ محاطة بشبكة سلكية. عندما تنتفخ فإنها تتقلص ثم تستطيل عند تفريغها من الهواء. يتم استخدامها حاليًا لتشغيل الأذرع والساقين الروبوتية. المنطق الهوائي هو استخدام القنوات المعقدة للسوائل التي تعمل مثل دوائر الكمبيوتر البسيطة. تتمتع أنظمة المنطق الهوائي بالعديد من المزايا على الأنظمة الإلكترونية مثل حقيقة أن الإشعاع لا يتداخل معها. تستخدم ناسا هذه الأنظمة حاليًا للتحكم في فصل مرحلة الصواريخ.