壓電阻尼器具有滑雪性能

馬薩諸塞州劍橋 -在所謂的“智能結(jié)構(gòu)”技術(shù)的第一個(gè)商業(yè)應(yīng)用中，位于華盛頓州Vashon島的K2公司的K2 Four滑雪板采用了劍橋Active Control eXperts(ACX)公司的壓電阻尼模塊。 ， 嘛。阻尼器選擇性地減少振動(dòng)以改善邊緣控制，從而實(shí)現(xiàn)更好的轉(zhuǎn)向和更快的運(yùn)行。

滑雪的物理學(xué)涉及滑雪邊緣和雪之間的反應(yīng)。不均勻的雪面會(huì)導(dǎo)致滑雪板振動(dòng)，減少邊緣與冰的接觸面積，并降低滑雪者控制轉(zhuǎn)彎力的能力。“Skis需要阻尼，”ACX總裁Kenneth Lazarus說(shuō)。“已經(jīng)嘗試了很多技術(shù)，但壓電阻尼器是第一個(gè)不引人注意且相對(duì)不受溫度影響的技術(shù)。”

與傳統(tǒng)阻尼器不同，ACX器件通過(guò)首先將其轉(zhuǎn)換為電能然后使其通過(guò)電阻分流器來(lái)耗散機(jī)械能作為熱量。尺寸約為6.62 x 1.66 x 0.07英寸，可提供超過(guò)30%的阻尼。是什么讓它“聰明”?雖然是純粹的無(wú)源器件(壓電材料不是為了抵消振動(dòng)而驅(qū)動(dòng))，但其分流電路已經(jīng)過(guò)調(diào)整，只能抑制那些對(duì)滑雪性能產(chǎn)生不利影響的振動(dòng)模式。

自動(dòng)化技術(shù)東部是東海岸領(lǐng)先的自動(dòng)化/機(jī)器人貿(mào)易展，提供微軟，IBM洛克希德馬丁等數(shù)百種最新的組件，控制器和取放器。

K2高山產(chǎn)品開(kāi)發(fā)總監(jiān)Anthony DeRocco解釋說(shuō)，確定這些模式需要與ACX和波音公司的動(dòng)態(tài)主義者合作進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的研究。例如，只需開(kāi)發(fā)夾具來(lái)固定滑雪板以進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，以便與雪上數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)需要花費(fèi)數(shù)月時(shí)間。整整一年的時(shí)間來(lái)優(yōu)化Four的設(shè)計(jì)。

然而，壓電阻尼器經(jīng)歷了幾次迭代，ACX營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)Adam Bogue說(shuō)。一次嘗試提供了太多阻尼;滑雪測(cè)試人員稱它沒(méi)有反應(yīng)。后來(lái)的設(shè)計(jì)縮減了阻尼并優(yōu)化了其組件的方向響應(yīng)。

阻尼器設(shè)計(jì)相對(duì)容易的原因來(lái)自對(duì)ACX智能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思考。該公司大約一半的專利涉及該技術(shù)的制造工藝，該工藝將脆性壓電元件和電子電路集成在一個(gè)靈活的封裝中。該封裝減少了陶瓷壓電材料中的裂縫傳播，并允許任何表面安裝電子元件包含在控制電路中。Bogue說(shuō)，“這是壓電和柔性電路的結(jié)合。”

盡管滑雪阻尼器設(shè)計(jì)是被動(dòng)的，但它所基于的智能結(jié)構(gòu)技術(shù)也可用于傳感和施力。為了演示，Bogue將公司的PZT QuickPack(TM)設(shè)備之一連接到變頻電源。通過(guò)設(shè)備連接電源以獲得彎曲響應(yīng)，它開(kāi)始像快速加熱和冷卻的雙金屬片一樣擺動(dòng)。這個(gè)四英寸長(zhǎng)的設(shè)備的自由端橫跨一端，橫跨整個(gè)半英寸。QuickPac連接用于拉伸 - 壓縮響應(yīng)并粘合到表面，可產(chǎn)生高達(dá)70 lbf的壓力。

ACX已經(jīng)開(kāi)展了多項(xiàng)計(jì)劃，將該技術(shù)用于主動(dòng)噪聲抑制，傳感器，閥門(mén)執(zhí)行器和精密運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用。公司總裁Lazarus解釋說(shuō)，執(zhí)行器和控制器的共同定位大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。例如，智能結(jié)構(gòu)噪聲抑制系統(tǒng)可能不需要數(shù)字信號(hào)處理器。“我們攻擊源頭的振動(dòng)，而不是它產(chǎn)生的噪音，”他說(shuō)。

至于該公司與K2的合作，Lazarus表示，他很高興有機(jī)會(huì)在易于理解的應(yīng)用中證明智能結(jié)構(gòu)具有商業(yè)可行性。雖然滑雪制造包括其他問(wèn)題 - 四滑雪包括所謂的“激進(jìn)”側(cè)切--K2的DeRocco承認(rèn)ACX阻尼器的重要性。“在198厘米處，它和207英尺長(zhǎng)的滑雪板一樣穩(wěn)定，”他說(shuō)。“這是一種新型的高性能滑雪板。”