מהו מיסב האוויר?

בניית מיסב האוויר:

מיסב האוויר מורכב מטבעת פנימית וטבעת חיצונית. ישנם חורי כניסת ויציאת אוויר על הטבעת החיצונית וחרירים על הטבעת הפנימית. כפי שמוצג בתמונה:

תכונות ויתרונות של מיסב האוויר:

מיסבי אוויר הם מיסבים נוזליים המשתמשים בסרט דק של גז בלחץ כדי לספק ממשק נושא עומס בעל חיכוך נמוך בין משטחים. בהשוואה למיסבים תעשייתיים מסורתיים, יש לו מאפיינים של חיכוך נמוך, אובדן נמוך ואפס שימון. יש לו יתרונות ברורים במיקום מדוייק (כגון ללא גב וסטיקציה) ויישומים במהירות גבוהה.

• דיוק גבוה יותר:

עקב קיומו של לחץ אוויר, שני המשטחים כמעט ואינם מגעים, כך שמידת הבלאי ממוזערת; במקביל, מיסב האוויר מספק גם דיוק סיבוב רדיאלי וצירי גבוה במיוחד, מה שמבטיח שהדיוק תמיד יציב.

• מהירות גבוהה:

בהתבסס על התנגדות האוויר הקטנה, הוא מאפשר מהירויות גבוהות יותר תוך שמירה על רמת רטט נמוכה במהלך הפעולה; החלל בתוך המיסב קטן, והחיכוך מעכב פחות את סיבוב מיסב האוויר, כך שגם אובדן הכוח וייצור החום קטנים מאוד. מצד שני, כוחות הגזירה הנמוכים בתוך מיסבי האוויר מאפשרים מהירויות סיבוב גבוהות במיוחד עם איבוד כוח מינימלי ויצירת חום מועטה מאוד. מהירות הסיבוב יכולה לעלות על 300,000 סל"ד.

• רטט נמוך יותר:

פחות התנגדות אוויר וחיכוך גורמים לפיר האוויר לפעול בצורה חלקה יותר, כך שהרעידות שנוצרות כמעט אפסיות.

• הטמפרטורה עולה לאט:

גורמים שונים (כגון חיכוך נמוך, זרימת אוויר יציבה והעברת כוח יעילה) הופכים את ההשפעה התרמית של רוטור הציר לקטנה מאוד. יתרה מזאת, בחירת חומרים ושיטות בנייה מיוחדות, כמו גם תעלות קירור הנוזל הפנימיות, כמעט מבטלות את עליית הטמפרטורה, ובכך מונעת את הצורך בשלב חימום.

• חיים ארוכים יותר:

מיסבי אוויר מתוכננים באופן פנימי כך שאין מגע מתכת למתכת, ואם האוויר המסופק נקי וללא שמן ומים, הדבר יבטיח חיים אינסופיים למיסב. בנוסף, בשל אופי פעולתם, מסבי אוויר מוציאים כל הזמן אוויר מקצה המיסב, מה שמהווה מחסום טבעי למניעת כניסת מזהמים חיצוניים מזיקים (כגון שברי חומר גלם או נוזל חיתוך). זה מגביר את ניצול המכונה ומפחית את זמן ההשבתה, ובכך משפר את היעילות הכוללת.

• יותר ברור:

בהתבסס על העובדה שמקור הכוח העיקרי בתוך המיסב הוא גז, אין חומר סיכה פיזי כגון גריז, ולציר האוויר יש סביבת פעולה נקייה יותר, יחד עם זאת, למיסב האוויר לא יהיו השפעות שליליות על סביבת עבודה חיצונית. מאידך, מכיוון שהגז שבמיסב משמש כחומר סיכה יחיד, דרישות הטוהר שלו גבוהות יחסית.

• תחזוקה נמוכה יותר:

הרטט הנמוך שהוזכר לעיל, שמירה על טמפרטורה יציבה, אפס שימון ומאפיינים אחרים אינם דורשים תחזוקה רבה על המיסב עצמו. בדרך כלל יש צורך רק להבטיח שאספקת האוויר והמים נשמרת נקייה.

מִיוּן:

מיסבי אוויר (מיסבים אווירוסטטיים) נכללים בקטגוריה של מיסבי החלקה. אוויר דחוס שנדחף למרווח המיסב, כלומר בין המשטחים המחליקים זה על פני זה, יוצר את המדיום הסיכה. הוא משמש להקמת כרית לחץ התומכת בעומס ללא מגע. האוויר הדחוס מסופק בדרך כלל על ידי מדחס, אם כי מאפייני המיסב תלויים ברמת הלחץ המסופקת. הלחץ נועד לספק את מידת הקשיחות והשיכוך הגבוהה ביותר של כרית האוויר. צריכת האוויר וחלוקה שווה של האוויר על פני כל משטח המיסב ממלאים תפקיד מכריע.

מיסבי אוויר קונבנציונליים

במיסבי אוויר קונבנציונליים, אוויר דחוס זורם בדרך כלל לתוך מרווח המיסבים באמצעות חרירים בודדים אך גדולים יחסית (קוטר 0.1 - 0.5 מ"מ). כתוצאה מכך, צריכת האוויר שלהם אינה גמישה במיוחד, ולא ניתן להתאים מספיק את מאפייני המיסב לפרמטרים הסובבים (כוחות, מומנטים, שטח מיסבים, גובה מרווח מיסבים, שיכוך). כדי להשיג את פיזור האוויר האחיד ביותר במרווח למרות מספר החרירים הקטן, יש לנקוט באמצעי עיצוב שונים. אלו, לעומת זאת, יוצרים נפחים מתים, כלומר נפחי אוויר שאינם ניתנים לדחיסה ולכן רכים. הם מזיקים מאוד לדינמיקה של נושאות האוויר, מעודדים רעש ורעידות מתרגשות.

מיסבי אוויר חד-זרבובית

ניתן למצוא תא במיקום מרכזי סביב פיית האוויר במיסבי אוויר חד-זרבובית עם קדם-תא. השטח שלו בדרך כלל תופס 3 - 20% משטח הנושא. אפילו עם עומק קדם-תא של כ-1/100 מ"מ בלבד, הנפח המת של מיסבי האוויר הללו גדול במיוחד. בתרחיש הגרוע ביותר, למיסבי אוויר חד-זרבובית אלה יש רק משטח נושא קעור במקום תא מקדים. בין שאר החסרונות, לכל מיסבי האוויר הללו יש קשיחות הטיה ירודה מאוד.

מיסבי אוויר עם תאים ותעלות

מיסבי אוויר אופייניים ורגילים מתוכננים עם תאים ותעלות. בהתחשב במספר המצומצם של חרירי אוויר, הם שואפים להפחית את הנפח המת תוך פיזור טוב של האוויר במרווח. רוב רעיונות העיצוב מתייחסים למבני ערוצים מיוחדים.

מיסבי אוויר מסונטרים

החומר המיסב הנקבובי במה שנקרא מסבי אוויר סינטר נועד להבטיח פיזור אחיד של האוויר. החסרונות, לעומת זאת, כוללים נפח מת גדול (חללים בחומר) ופיזור לא אחיד של האוויר בשל נקבוביותם הבלתי סדירה. זה גם מסביר את התנודות הגבוהות בתכונות המיסב עבור מיסבי אוויר אלה. ניתן להשתמש במיסבי אוויר מרוסקים רק בטמפרטורות שבין 0 - 50 מעלות עקב מגבלות המערכת.

יישומים:

המאפיינים של מיסב האוויר שהוזכר לעיל גורמים לו להראות את יתרונותיו הייחודיים בתחומים של מהירות גבוהה, חיכוך נמוך, דיוק גבוה וקרינה. לדוגמה, סימולטורים של חלליות משתמשים כיום לרוב במיסבי אוויר, ומדפסות תלת מימד משמשות כיום לייצור סימולטורים מבוססי מיסב אוויר עבור לווייני CubeSat; מיסבי גז משמשים גם בייצור כונני דיסקים וייצור פרוסות סיליקון מוליכים למחצה.