Записки главного конструктора
49 subscribers
56 photos
3 videos
7 files
89 links
Канал о технике, технологиях и практике их применения.

Сайт компании: https://eong.ru
Дзен-канал: https://dzen.ru/gc_eon
ВКонтакте: https://vk.com/gc_eon
YouTube: http://www.youtube.com/@UK_EON
RUTUBE: https://rutube.ru/channel/43072243/
Download Telegram
# Промежуточные итоги испытаний препаратов с использованием ХСТДП

Эта публикация – продолжение предыдущей публикации, своего рода небольшой отчет об еще одном препарате, созданном с применением разработанной новейшей ХСТДП

Противоожоговый крем с ХСТДП занимает промежуточное положение между чистым космецевтическим и фармацевтическим направлением. Действующими веществами противоожогового крем-геля являются хитозановые микрочастицы и комплексы гиалуроновой кислоты в сочетании с ХСТДП. Хитозан и гиалуроновая кислота традиционно используются в медицине для лечения ожогов, однако их сочетание в форме супрамолекулярного комплекса и ХСТДП значительно усиливает действие по стимулированию роста грануляционной ткани и способности предотвращать образование рубцов. Кроме того, дополнительно над ожоговой поверхностью образуется дышащая и увлажняющая пленка с бактерицидными свойствами, что также способствует заживлению пораженного участка кожи, а сам препарат обладает обезболивающими свойствами за счёт снижения скорости проведения ноцицептивных (болевых) импульсов в периферических нейронах. На фотографиях представлена динамика заживления термического ожога с глубоким поражением кожи (степень ожога IIIа, т.е. были повреждены все слои кожи); время заживления до состояния, отображенного на фотографии - 12 дней.
# Искусственные мышечные волокна – «живое» моторное масло

Прежде чем вернуться к продолжению цикла публикаций об ИМВ, небольшая заметка про практическое их применение в маслах: моторных, трансмиссионных, гидравлических. В первой публикации цикла говорилось о макроскопических ИМВ из полимеров, способных сокращаться под действием тепла. Несколько изменив структуру таких ИМВ, можно получить ИМВ со способностью расширяться, а уйдя в субмикронный размер – получить их устойчивую дисперсию, например, в минеральном масле. Одним из ключевых параметров масел (моторных, трансмиссионных, гидравлических) является показатель индекса вязкости. Этот показатель демонстрирует, насколько масло сохраняет свою вязкость постоянной вне зависимости от температуры: чем больше показатель индекса вязкости, тем более постоянна вязкость. Традиционно для придания маслам таких свойств в чистые базовые масла добавляют полимерные присадки, т.н. модификаторы вязкости. Когда масло холодное, молекулы полимера находятся в форме глобулы, уменьшая вязкость масла. Когда происходит нагрев, базовое масло теряет вязкость и становится более жидким, а молекулы полимера из состояния глобулы раскрываются в развернутые структуры, повышая вязкость масла, таким образом стремясь компенсировать уменьшение вязкости системы «базовое масло – полимер». Собственно, по такому же принципу работают и синтезированные нами микроскопические микроволокна ИМВ, но делают это значительно эффективнее. Например, минеральное масло имеет индекс вязкости около 90. Добавкой, например, полиизобутилена его можно поднять до 150-180, а при добавке куда меньшего количества ИМВ удалось получить индекс вязкости, равный 978. При этом расчеты показывают принципиальную возможность создания масляных систем с индексом вязкости свыше 2600. Данный эффект крайне интересен, и мы намерены продолжить его изучение с целью возможности в дальнейшем использовать его для создания линейки новейших «живых» масел, применяемых в технике.
# Искусственные мышечные волокна: от сложного к простому, области их применения

Часть шестая. Создание нервных центров и микромозга – замена микроконтроллерам управления системой ИМВ

Продолжение. Начало цикла здесь.

«Глуп как еж» - может быть, еж и глуп (среди млекопитающих), но вот у насекомых мозг и того меньше. Собственно, это микромозг или нервные центры – своего рода аналоги простейших электронных микроконтроллеров, обеспечивающих адекватное взаимодействие насекомых с окружающей средой. Для очень большого числа практических задач вовсе необязательно наделять зооморфного робота электронным аналогом мозга: можно во многом вовсе обойтись без электроники, заменив ее на искусственные нервные центры и аналоги микромозга.

Количество нейронов в мозге насекомых различается: у обыкновенной плодовой мушки – 100 000 нейронов, а у медоносной пчелы — 1 миллион нейронов (для сравнения, в человеческом мозге около 86 миллиардов нейронов).

Впрочем, если совсем уж копировать работу микромозга насекомого, это может начать противоречить массовости. Поэтому, несмотря на результативные попытки создания биологического искусственного мозга рядом исследовательских групп, рассмотрим иные подходы, начав с формулировки элементарных задач для насекомого и подбора аналогов для робота, попутно предлагая варианты реализации.

Задача действия для насекомых – это, например, добыть еду, защитить муравейник, а для зооморфного робота – поразить уже найденную цель, сбросить доставляемый груз. Такая задача может быть легко решена за счет управления ИМВ с помощью ИНВ, модифицированных тем или иным сенсором, например веществами, генерирующими электрический ток или импульс в ответ на соответствующий раздражитель или группу раздражителей: свет, ИК-излучение, запах (как химический сигнал). Все вещества, пригодные для этих целей, хорошо известны, а технологии их нанесения весьма однотипны и легко поддаются методам 3D печати.

Задача поиска еды, дороги, ну или цели, маршрута следования. Решается, как и предыдущая задача, за счет управления ИМВ импульсами в ответ на те или иные раздражители или их комбинацию.

Задача обучения имеет ограниченное решение, и здесь в первую очередь понимается как выполнение ранее найденных алгоритмов под похожие задачи без нескольких попыток действия. На первом этапе она легко может быть решена за счет инициирования протекания необратимых химических реакций в связке ИНВ и химических сенсорных датчиков.

Задача передачи обучения – два шага для создания роевого интеллекта. Такая передача возможна только на коротком расстоянии, но это расстояние может быть существенно расширено простейшими электронными чипами-передатчиками и чипами-приемниками. Задача может быть реализована аналогично предыдущей – инициированием протекания необратимых или самопроизвольно необратимых химических реакций за счет инициирования электрическим импульсом от одного устройства к другому или от внешнего управляющего источника.
Интеллект роя (или роевой интеллект) – это направление искусственного интеллекта, вдохновлённое коллективным поведением в природе, например, у муравьёв, пчёл или стай птиц. Вместо одного лидера множество простых агентов взаимодействуют между собой и с окружающей средой, чтобы вместе решать сложные задачи, например, находить оптимальные маршруты или быстро обучать модели.

Такие системы децентрализованы, легко масштабируются и часто используются для оптимизации, робототехники и компьютерного зрения. Пример из жизни – световые шоу дронов, где каждый дрон действует по простым правилам, но вместе они создают сложные фигуры.

Рассмотренные решения никак не отменяют биотехнологические достижения в выращивании полного аналога мозга (в части живых нейронов) и достижения микроэлектроники, но дают возможность решить ряд проблем массово, эффективно и недорого уже сейчас и дополняют известный набор решений, который может быть использован для создания роботов нового поколения.
# Искусственные мышечные волокна: от сложного к простому, области их применения

Часть седьмая. Создание киборга из человека

От хорошей жизни, конечно, киборгами не становятся, но когда человек утрачивает части тела, перспектива их замены на искусственно созданные является поистине спасительной.

О возможности создания бионических конечностей с ИМВ химического типа мы уже упоминали, поэтому не будем повторяться. Химические ИМВ, при решении проблемы их совместимости, перспективны и интересны для создания некоторых внутренних органов, если не целиком, то хотя бы их частей. Например, в патенте RU (11) 2 675 062(13) C1 сообщается о создании искусственной сердечной мышцы или, все же, вернее, ее элемента. Не будем давать оценку реализуемости этого патента с учетом выбранных материалов, их совместимости и достаточности энергетических показателей системы «живое сердце/искусственный элемент», но описываемый в патенте подход вполне жизнеспособен и выглядит наиболее реалистичным среди более чем трех десятков наиболее известных работ, опубликованных в рецензируемых научных изданиях. По аналогичному методу, но с использованием ИМВ, способных черпать энергию из химической реакции окисления сахаров, уже на современном уровне технологий, вероятно, вполне возможно создание как сердца целиком (наиболее простая задача), так и других органов, в частности органов ЖКТ, создание которых будет хоть и значительно сложнее (потребуется решить еще ряд вопросов, не связанных с ИМВ и управлением ими, в частности, вопроса селективных мембран), но все же возможно.

К сожалению, в рамках ТГ-канала не представляется целесообразным раскрытие значимой информации, однако такая информация может быть предоставлена заинтересованным лицам в установленном порядке.
# Искусственные мышечные волокна: от сложного к простому, области их применения

Часть восьмая. На пути к созданию «терминатора»

Создать робота типа Терминатора – задача, которая уже не выглядит чистой фантастикой и, по сути, не так далека от полной реализации. Уже сегодня роботы превосходят человека по силе, скорости и точности: Atlas от Boston Dynamics делает сальто, Tesla Optimus учится манипулировать предметами, а Unitree H1 бегает быстрее людей и поднимается по лестницам. Создаются (например, в США) гуманоидные боевые роботы, способные выполнять сложные задачи с минимальным участием человека. Уже сейчас роботы могут (пусть и со множеством допущений) создавать себе подобных. Например, американская компания Figure представила завод, где человекоподобные роботы будут собирать себе подобных. Впрочем, человекоподобные роботы трудятся на заводах не только в США, но и в Китае, вполне себе заменяя людей.

Основные проблемы в создании настоящего «терминатора» связаны только с двумя аспектами: проблемой создания сильного искусственного интеллекта, похожего на человеческий (интеллект AGI), и источником энергии. Первая задача, несмотря на то, что роботы вполне уже могут общаться, может быть решена более простым путем: внешним подключением к суперкомпьютеру и нейросети через волновой канал связи. Вторая проблема, дающая вполне себе достаточную автономию, – это создание робота с анатомией человека и применением в качестве движителей ИМВ химического типа, способных использовать энергию химической реакции окисления, например, сахаров, обеспечивающую автономность робота до нескольких суток.

Очевидно, что в ближайшие годы человекоподобные роботы найдут свое применение в промышленности, на складах и в быту. А вот до настоящих киборгов придется еще подождать, с учетом существующих темпов развития, лет 15-20. Но будущее, как и всегда, ближе, чем кажется.
Небольшое дополнение к предыдущей публикации. Робот Berkeley Humanoid Lite далеко не терминатор, но зато его изготовление под силу многим самостоятельно, был бы 3D принтер. Вот ссылки на код и CAD модели, а вот описание. Этого робота можно модернизировать с помощью ИМВ, сделанными самостоятельно и – добро пожаловать в будущее!

P.S.
Вот ссылки (Чертежи и описания и еще вот), на тот случай, если кому нужны собаки (роботы).
# Ожижение углей: получение моторного топлива

Часть первая: ожижение углей «методом Юткина»

В России несколько лет назад была очень популярна тема ожижения углей. Впрочем, эта тема, хоть и утратила часть популярности, но все же остается вполне востребованной. Правда, востребованность темы так и остается на уровне запросов, но не имеет шансов на реализацию по вполне объективным техническим причинам, которые не учли отечественные разработчики и, вероятно, упорно не желают учитывать. Эта публикация посвящена технологиям ожижения угля «методом Юткина» и технологиям, которые применяются в промышленности для получения моторных топлив.

Ожижение углей искровым разрядом, или ожижение по «методу Юткина» (взято в кавычки, потому как, кроме принципиальной укрупненной схемы разрядника, известной еще до Л.А. Юткина, последний имеет отношение к этой тематике лишь опосредованное, что никак не умаляет его заслуг и таланта ученого), началось задолго до подобных публикаций с работы Института Сильноточной Электроники СО РАН, по результатам которой в 2009г был получен патент. Описание патента выглядит вполне адекватным законам физики, и его работоспособность не вызывает сомнения, как и сам факт реализации (см. фото ныне разобранной стендовой установки от ИСЭ СО РАН).

Хронологически следующим был патент RU (11) 2 630 687, выданный в 2017г., который уже вызывает сомнения в части заявленной эффективности, противоречащей энергетическому балансу. Но по своей сути патентуемого метода патент, вероятно, все же реализуем. За время, начиная с 2009г., в России были неоднократные попытки создания промышленной технологии ожижения угля методом активации процесса ожижения электрическим разрядом. Данные попытки имели попеременный успех: от вполне проработанных решений (например, одно из них) до решений сырых, нереализуемых, и решений ради продолжения финансирования проекта инвестором.

Собственно, ответ на вопрос, почему столь многообещающий и простой метод не получил распространения и не увидел промышленного применения по производству моторных топлив, будет следующим:
•Для получения не только углеводородов, но, как и требуют топливные стандарты, смеси углеводородов, необходимы большие энергетические затраты, что снижает экономическую привлекательность способа.
•Проблема износа разрядных электродов.
•Проблема стойкости элементной базы для создания нужного электрического импульса для разряда.
И если первые две проблемы, по крайней мере авторам канала, удалось решить, то проблема стойкости элементной базы остаётся нерешаемой экономически приемлемым способом. Иными словами, технически решение возможно, но стоимость такого решения делает его реализацию экономически нецелесообразной, а значит, технологии ожижения электроискровым методом следует признать нереализуемыми в промышленности на данном этапе развития коммерчески доступной элементной базы.

Конец первой части.

Во второй части публикации будут рассмотрены существующие промышленные технологии получения моторных топлив и пути их совершенствования.
# Ожижение углей: получение моторного топлива

Часть вторая: ожижения углей – промышленные способы

В первой части публикации рассматривался самый популярный в последние годы в рунете метод ожижения углей и давалось объяснение, почему он если и будет реализован, то еще очень не скоро. Тема этой части публикации - технологии, которые применяются в промышленности для получения моторных топлив и пути их совершенствования.

Среди множества известных технологий, по существу только две технологии являются промышленно применимыми. Технологии быстрого пиролиза с последующим гидрирование продуктов пиролиза, вполне имеют право быть, но они не позволяют достичь требуемой полноты конверсии (образуется углеродный кокс), либо являются составной частью общей технологии, включающую технологий гидрогенизации. Поэтому здесь рассмотрим только самостоятельные технологии, сами по себе позволяющие получит моторное топливо из угля и это технологии прямого гидрирования и технология «уголь-газ-жидкость» включающая технология синтеза по реакции Фишера-Тропша.

Гидрирование угля, этот промышленный способ впервые был осуществлен в Германии, известный как процесс Бергиуса. Его суть в прямом ожижении угля за счет его гидрирования в форме суспензии в тяжелых оборотных маслах. Существенный вклад в стоимость реализации проекта вносил этап получения водорода, который осуществлялся путем газификации углерода в реакторе с кипящим слоем Винклера. Непосредственно сам процесс гидрогенизации, особенно с использованием современных катализаторов, показывает очень хорошую эффективность с выходом около 50% ДТ и около 25% бензина от массы усредненного угля (если говорить о конверсии органической части – свыше 90%). Однако, расход угля на получение водорода существенно снижает его эффективность и приводит к удорожанию процесса, чем и объясняется неконкурентоспособность классического процесса в условиях существования недорогой и доступной нефти. Рассматривая процесс гидрирования угля, хотелось бы упомянуть патент компании Тойота (Япония) в котором описывается ожижение биомассы с получением топливных фракций. Патент вполне реализуем и может быть положен в основу создания родственных технологий (что в свое время мы подтвердили серией экспериментов), но его значительным недостатком является дороговизна оборудования для его промышленной реализации.

Технология «уголь-газ-жидкость». Эта технология также была впервые применена в Германии и известна как процесс Фишера-Тропша (Ф-Т). Сейчас существует большое количество вариаций этого процесса, позволяющее получать высококачественные топлива и масла. Если говорить о выходе топлив непосредственно в самом процессе наподобие процесса Ф-Т, то он может составлять до 80-90% от теоретического, а среди продуктов примерно 80% ДТ и 20% бензина. Однако, применительно к углям, главным ограничением является экономически эффективный способ получения качественного синтез-газа. Следовательно, ключевым вопросом будет эффективное решение получения качественного синтез-газа. Существует несколько решений задачи экономически эффективного получения синтез-газа требуемого состава. Наиболее новой и перспективной является технология электрохимического синтеза, о которой будет отдельная публикация. Суть технологии состоит в окислении угля на топливном элементе, с получением электроэнергии и монооксида углерода. Электроэнергия расходуется на гидролиз воды с целью получения второго недостающего компонента синтез-газа – водорода. Выделяемый в процессе электролиза кислород направляется на топливный элемент для окисления угля, выработки монооксида углерода и электроэнергии.
Если говорить о процессе получения топлива из угля, то кроме собственно технологии ожижения угля, необходима реализация ряда вспомогательных технологий: в частности утилизации выделяемых соединений серы, например, в форме товарной серной кислоты (электрохимическая технология), очистки рецикла ВСГ, переработка золы с извлечением РЗМ и металлов платиновой подгруппы, а также другие технологии, обеспечивающее экономическую эффективность переработки углей (на фото - установки, которые использовались нами при отработке подобных технологий).

Исходя из изложенного, можно резюмировать, что производство моторного топлива из угля возможно экологически приемлемым способом, но используемые технологии не являются простыми и вряд ли пригодны для портативных малых и сверхмалых установок для мини-, и микро- НПЗ.
Виброизоляторы (амортизаторы) для защиты технических средств: от резинометаллических до тросовых и композитных. Перспективы развития.

Рассматриваемый класс виброизоляторов, вернее виброудароизоляторов, — это устройства, способные снижать воздействие ударов и вибрации. Они применяются в двух случаях: когда нужно изолировать источник вибрации (двигатель вентилятора, насос, работающий станок или иное оборудование) и когда нужно защитить от вибрации и ударов, например, стойки с РЭА, различные приборы и измерительное оборудование, приборы точной механики и другие защищаемые технические средства.

Первыми нашли применение резинометаллические виброизоляторы — недорогие и доступные. Немного позже появились виброизоляторы, где рабочим элементом была спрессованная металлическая вата из спутанной нержавеющей проволоки, и, наконец, позже появились тросовые цельнометаллические виброизоляторы. Общепринятое устоявшееся на сегодня мнение, которое не так далеко от истины, что резинометаллические виброизоляторы — это доступное и недорогое, но не самое эффективное решение, в то время как тросовые виброизоляторы — это более дорогие, но наиболее совершенные решения. Однако с учетом успехов материаловедения, сделавшего коммерчески доступными ряд материалов, ситуация меняется, а развитие каждого из типов виброизоляторов и появление новых делает приведенное выше утверждение уже не таким верным. Данная публикация посвящена типам виброизоляторов, их сравнению, перспективам развития, применения и современным разработкам. Она является своего рода введением к циклу публикаций, где рассматриваемые вопросы будут разобраны подробнее.


Если говорить о предельных характеристиках трех наиболее распространённых типов виброизоляторов, то они примерно равны между собой, т.е. сейчас принципиально возможно создать виброизолятор любого типа с очень высокими характеристиками. Но массовое их производство подразумевает их умеренную стоимость, а значит, многие принципиально возможные решения не могут быть использованы из-за цены, поэтому относительно верным будет сравнение серийных изделий приведенных в таблице ниже, хотя уже сейчас здесь есть исключения.
Тросовые виброизоляторы (с металлическим тросом) – это виброизоляторы, где в качестве упруго-демпфирующего элемента используется стальной трос. Основания виброизоляторов могут иметь различные исполнения: из стали, алюминиевых сплавов, полимерных композитов. Основной объем производимых виброизоляторов рассчитан на диапазон номинальных защищаемых масс от 1 до 120 кг, но виброизоляторы могут изготавливаться и на другие массы, например, на массы в несколько единиц грамм и до 1000 кг статической нагрузки на один виброизолятор. Диапазон рабочих температур для тросовых виброизоляторов, который можно обеспечить, наиболее широк: от -65 до +350 °C без потери характеристик. Однако для обеспечения столь широкого диапазона, когда необходимо сохранить не только целостность виброизолятора, но и обеспечить его работоспособность во всем диапазоне температур с сохранением АЧХ, требуется применение специальных тросовых элементов, оснований из нержавеющей стали и специальной конструкции заделки троса в основание. Однако в подавляющем большинстве случаев столь широкие рабочие температурные диапазоны не требуются, ограничиваясь диапазоном от -65 до +120 °C, что существенно упрощает конструкцию виброизолятора.

Совершенствование тросовых виброизоляторов связано не только с их конструкцией. Наша практика показывает, что все конструктивные решения, касающиеся собственно конструкционной схемы виброизолятора, так или иначе реализованы, причем многие новомодные предложения, такие как виброизоляторы с околонулевой жесткостью, выпускались серийно уже более десяти лет назад. Впрочем, тема виброизоляторов с псевдооколонулевой жесткостью интересна сама по себе, и ей будет посвящена отдельная публикация.

Реальное совершенствование конструкции тросовых виброизоляторов, приводящее к существенному улучшению их АЧХ, массогабаритных и надежностных характеристик, в большей степени возможно за счет оптимизации способов заделки тросовых элементов в сочетании с изменением геометрии их расположения между основаниями виброизолятора. В значительно большей степени развитие тросовых виброизоляторов может обеспечить материаловедение, например, связанное с использованием композитных тросов. При этом композитный трос — это далеко не простейшее сочетание, например, металлического троса (упругодемпфирующая компонента) с полимерным демпфирующим материалом, хотя и такое грамотное сочетание способно дать существенный рост характеристик. Композитный трос может включать элементы искусственных мышечных волокон, систем, реализованных исключительно на свойствах самого материала и способных изменять, например, жесткость и собственную частоту виброудароизолятора в зависимости от воздействий внешней вибрации и ударов, от которых он защищает то или иное изделие.

Виброизоляторы с металлической ватой – их основное преимущество: существенно лучшие характеристики, чем у классических резинометаллических виброизоляторов (но хуже, чем у тросовых), широкие температурные диапазоны эксплуатации (наравне с тросовыми) и при этом относительно невысокая стоимость. Их конструкция достаточно однотипна, а их совершенствование в большей степени связано не с самой конструкцией, а с изменением свойств упругодемпфирующего элемента за счет структуры запутывания проволоки, использования нескольких проволок разных диаметров и композитных составляющих.

Резинометаллические или, в более широком смысле, эластомерно-металлические амортизаторы (виброизоляторы) – их эволюция больше, чем у любых иных типов виброизоляторов, связана с эволюцией используемых материалов, от когда-то простейших резиновых смесей до перспективных эластомеров различной химической природы, способных придать им характеристики на уровне тросовых виброизоляторов. Что касается совершенствования конструкции, то нам известно за все это время только одно реально работающее усовершенствование, предложенное нами и используемое уже около 17 лет: это виброизоляторы, сочетающие газодинамический демпфер. Множество других изменений конструкции, увы, на практике не жизнеспособны.
Как и было сказано в начале публикации, эта статья является, по сути, лишь введением к циклу публикаций, где будут более подробно рассмотрены многие особенности конструкций амортизаторов (виброизоляторов) и их грамотного применения. Будет уделено время сейсмоударозащитным платформам, включая их новое поколение, развитию систем с псевдооколонулевой жесткостью и рассказано, как удалось преодолеть их главные недостатки в новейшей линейке виброудароизоляторов.
Представляем наш канал на Дзене. Эта и другие публикации с большим числом иллюстраций и графических материалов.
Тросовые амортизаторы (виброизоляторы) – новые разработки и системы с квазинулевой жесткостью

Продолжение. Начало здесь.

Тросовые виброизоляторы — одни из основных виброизоляторов, применяемых в технике для защиты разного рода оборудования, включая стойки с РЭА, рабочие места операторов, изоляцию различных агрегатов (насосы, компрессоры, ДВС электрогенераторов) и другие подобные задачи. Долгое время в их эволюции не было ничего нового, однако ситуация изменилась благодаря развитию материаловедения и усилиям ряда научных групп. Эта публикация посвящена новым разработкам тросовых виброизоляторов и созданию изделий принципиально нового класса.

Тросовые виброизоляторы с квазинулевой (псевдооколо нулевой) жесткостью — если брать зарубежные разработки, то это модное направление их развития. Слово «модное» употреблено не случайно, поскольку практическая значимость такого эффекта на практике, в случае именно виброизоляторов для техники, а не, скажем, защиты фундаментов зданий, не так велика, чтобы конкурировать с другими решениями и инженерными подходами. Новизна — это слово тоже неплохо взять в кавычки. Вот, например, авторское свидетельство, выданное в СССР, а вот и современный патент РФ, где, кстати, объяснен общий принцип систем с квазинулевой жесткостью. И, наконец, фотографии только части серийных изделий, выпускаемых свыше 10 лет отечественной компанией.
Виброизоляторы с исполнением, реализующим на определенном участке перемещения механизм квазинулевой жесткости, заметно улучшают характеристики изделия, хотя и не являются решающими без учета других применяемых решений.

Квазинулевая жёсткость виброизолятора — это свойство виброизолятора в определённом диапазоне перемещений обеспечивать жёсткость, почти равную нулю, то есть сопротивление смещению под ударной (вибрационной) нагрузкой минимально. Квазинулевая жёсткость обеспечивается за счёт комбинации двух типов упругих элементов: основного, часто просто вертикальной пружины, и корректора жёсткости, который создаёт «отрицательную» жёсткость. Корректор жёсткости может быть реализован с помощью наклонных пружин, специальных рычагов, пневмопружин или упругих элементов растяжения, которые специально подбираются по жёсткости и геометрии. В рабочем диапазоне жёсткость корректора почти полностью компенсирует жёсткость основной пружины, что, в итоге, делает систему (виброизолятор) очень мягкой, с жёсткостью, почти равной нулю. Всё это позволяет создать участок характеристики, где виброизолятор практически не сопротивляется смещению, но при этом выдерживает статическую нагрузку, а гашение виброударной нагрузки максимально.


Виброизоляторы, включая тросовые амортизаторы, реализующие принцип квазинулевой жесткости, действительно обладают рядом преимуществ. Виброизоляторы с квазинулевой жёсткостью могут быть компактными, иметь собственную частоту всего 0.4–0.8 Гц, а их эффективность свыше 80% и может достигать значений до 0.96 (коэффициент демпфирования более 0.8, до 0.96). Характеристики, которые могут дать системы с квазинулевой жёсткостью, и впрямь многообещающие, если бы не их недостатки, делающие амортизаторы, где применён этот принцип, либо нишевым решением, например, для защиты точной исследовательской аппаратуры (томографов, электронных микроскопов, спектрометров на угловом рассеянии и прочего высокоточного оборудования), либо изделиями, где принцип квазинулевой жёсткости не реализуется в полной мере и, несмотря на положительный эффект, не обеспечивает всех своих потенциальных возможностей, тем более не может быть основным, обеспечивающим эффективность массового серийного (а не уникального и единичного, созданного только для определённой узкой задачи) тросового виброизолятора.

Основные недостатки виброизоляторов с около нулевой жёсткостью:

Сложность настройки: при изменении массы оборудования или условий эксплуатации может потребоваться замена или перенастройка упругого элемента, чтобы сохранить нужные характеристики.
Нелинейность: рабочий участок с нулевой жёсткостью очень чувствителен к изменению нагрузки, что может привести к нестабильной работе системы.
Ограниченный диапазон хода: эффективная виброизоляция обеспечивается только в определённом диапазоне перемещений — если нагрузка выйдет за пределы этого участка, изолятор теряет свои свойства.
Сложность реализации: для достижения околонулевой жёсткости часто используют дополнительные компенсаторы (например, электромагнитные), что усложняет конструкцию и повышает стоимость, а для массовых тросовых виброизоляторов и вовсе не приемлемо.
Потенциальная нестабильность: участки с отрицательной или нулевой жёсткостью могут быть подвержены самопроизвольным смещениям или резонансам, что требует дополнительной стабилизации.

Создание массовых серийных тросовых виброизоляторов, способных работать в относительно широком диапазоне отклонений от расчетной номинальной нагрузки и в широком диапазоне перемещений, до недавнего времени было нерешаемой задачей. Однако успехи в области материаловедения, и в первую очередь в области создания искусственных мышечных волокон (ИМВ), сделали невозможное возможным.
Принцип, который положен в основу новой линейки виброизоляторов, прост и заключается в том, что материал, из которого выполнен основной упругий элемент и/или корректор жёсткости, способен изменять свои упруго-демпфирующие свойства под воздействием внешнего воздействия – вибрации и ударов. Такой технический результат достигается за счёт использования композитного троса, состоящего из собственно стального троса и эластомерной оболочки, выполненной на базе специальных полиуретанов или силиконов (рабочий температурный диапазон от -65 °C до +150 °C более чем достаточен для большинства областей применения и может быть, в случае необходимости, расширен вплоть до +300 °C). Материал эластомерной оболочки наполнен микронными ИМВ, способными сокращаться под действием электрических импульсов, которые генерируют пьезоволокна, также являющиеся наполнителем эластомерного материала. Принцип работы элемента из композитного троса прост: при начале перемещения под действием энергии вибрации или механического удара происходит упругая деформация элемента, а значит, деформация микроскопических пьезоволокон, генерирующих электрические импульсы. Под действием электрических импульсов происходит сокращение ИМВ, которые изменяют упруго-демпфирующие свойства самого рабочего элемента виброизолятора, например, корректора жёсткости. Таким образом, система из пассивной защиты переходит в класс активной системы, сохраняя конструкционную простоту и надежность первой в сочетании с эффективностью второй. По сути, без какого-либо преувеличения, созданная компанией линейка виброизоляторов является новым классом.