Hva er en magnetoretologisk demper?
En magnetorheologisk demper er en støtdempende enhet som fungerer ved å plassere et magnetfelt på en blanding av flytende olje og jernpartikler. Jernpartiklene tiltrekkes av magnetfeltet og strekker seg langs magnetfeltlinjene som går gjennom væsken. Dette skaper en tykk væske som motstår bevegelse og kan bidra til å redusere vibrasjoner og sjokk i en rekke bruksområder. Disse væskene blir noen ganger referert til som smarte væsker, fordi de endrer egenskaper når magnetfeltet blir lagt til eller variert.
Reologi er studien av effektene av væsker og faste stoffer når de utsettes for bevegelse eller trykk. I væsker er de primære egenskapene som kan være nyttige for vibrasjonskontroll viskositet og skjærspenning. Viskositet refererer til tykkelsen på en væske, og hvordan den kan motstå bevegelse eller flyt. Skjærspenning er en måling av hvordan en væske motstår å bli trukket fra hverandre eller flyttet plutselig, og også hvordan materialer som er plassert i væsken kan bevege seg hvis de trekkes raskt i en hvilken som helst retning.
En spjeld er en betegnelse for en enhet som brukes til å redusere vibrasjoner, som ligner en støtdemper brukt på kjøretøyer for å redusere fjærbevegelsen på grunn av ujevne veiflater. Mange spjeld og støtdempere bruker oljer i forskjellige tykkelser for å redusere bevegelse og beskytte utstyret. Når små partikler av jern tilsettes oljer, kan magnetiske felt påvirke jernpartiklene og endre væskens egenskaper.
Å tilsette jernoljeblandingen i en standard støtdemper, og skape et magnetfelt med en elektrisk strøm, vil skape et magnetorheologisk spjeld. Når magnetfeltet økes, vil jernpartiklene i økende grad motstå bevegelse og skape høyere nivåer av vibrasjonsdemping. Hvis en elektrisk kontroller legges sammen med programvare for å kontrollere magnetfeltet, kan en variabel magnetorologisk spjeld brukes til å raskt redusere vibrasjoner og beskytte strukturer eller kjøretøy.
Jernpartikler i spjeld er ofte belagt med en polymer for å forhindre at de holder seg sammen. Å holde partiklene veldig små hjelper med å holde dem opphengt i oljen og forhindrer dem i å sette seg til bunnen av spjeldet. Når magnetfeltet opprettes, blir blandingen mer som et fast stoff enn en væske, og er veldig motstandsdyktig mot flyt eller bevegelse. Hvis oljen skyves med et stempel inne i en sylinder, kan den høye viskositeten redusere bevegelsen av oljen gjennom små hull i stempelet.
Skjærspenning kan benyttes ved å endre stempelet til en serie plater nedsenket i oljen. Platene beveger seg frem og tilbake i væsken, og når magnetfeltet aktiveres, tykner jern-oljeblandingen raskt og blir veldig motstandsdyktig mot skjær. Hvis platene er koblet til en solid aksel som strekker seg fra spjeldet, kan akselen festes til et kjøretøy eller bygningsfundament og gi et dempingssystem.
Jordskjelvbeskyttelse ble et område med økt forskning på slutten av 1900-tallet da menneskets utvikling vokste i områder der potensialet for bygningsskader var stort. En teknikk var å skille bygningen fra bakken med gummi eller andre støtdempende materialer, noe som muliggjorde en viss bygningsbevegelse under et jordskjelv. Uten en form for demping kan imidlertid bevegelse i bygningen være ekstrem og skade eller fullstendig svikt. Å legge til et magnetorologisk spjeldsystem ved bunnen av bygningen ga arkitektene en måte å redusere bygningsbevegelsen med et kontrollerbart system.
Kjøretøyer var et annet område av interesse for magnetiske dempingssystemer på 1900-tallet. Interesse for passasjerkomfort og økt sikkerhetsnivå førte til at støtdempere brukte magnetorheologisk spjeldteknologi for å gi variabel fjæring. Sjåføren kunne velge et kjørekomfortnivå ved hjelp av en velger, som ville fortelle en kontroller hvor mye magnetfelt som skulle opprettes når vibrasjonen ble registrert. I tillegg kan sikkerhetssystemer oppdage skrens eller en mulig rollover-situasjon, og endre fjæringsoppførselen for å motvirke den.
Militære våpen var et annet område der magnetorologiske spjeld kunne gi en fordel. Når spjeldet er montert på et stort kanon, kunne spjeldet føle avskytningen av et prosjektil og aktivere for å redusere rekylen. Dette reduserte ikke bare slitasje på våpenet, men i mobile stridsvogner eller kanoner kunne sjokkreduksjonen redusere trettheten på soldatene som skyter våpnene.