Pneumatyka Lego
-------
Spis treści:
§1. Części
§2. Zasada działania
§3. Zastosowania tradycyjne
§4. Zastosowania dodatkowe
-------
§1. Części
Wszystkie ceny pochodzą z Bricklinka i podawane są dla elementów nowych jeśli były dostępne. Jeśli jakiś element nie jest podlinkowany do Peerona, oznacza to że nie było go na nim w momencie pisania artykułu. Jeśli opis mówi że element da się zamontować na axlach, znaczy to że ma wejście krzyżowe, jeśli na axlach/pinach - wejście okrągłe. Jeśli nie wspomniano czy element pochodzi ze starego czy nowego systemu pneumatycznego, znaczy to że jest stosowany w obu.
Air Pump 16 x 14 x 13 (30584c01)
Wielka pompa używana w nielicznych zestawach z serii Life On Mars. Nie pasuje do normalnych systemów pneumatycznych i podaję ją tylko jako ciekawostkę, bo jak by nie patrzeć klasyfikuje się jako część pneumatyczna.
Cena: od $6.99
Pneumatic Airtank (67c01)
Zawsze w kolorze niebieskim, często z nalepkami. Służy do magazynowania sprężonego powietrza, jego pojemność jak podaje Lego to 30-35 ruchów pompką. Jak się ktoś uprze można dopompować do 40 i więcej razy, ale ryzykujemy wyskakiwanie przewodów z instalacji od nadmiernego ciśnienia, zresztą powyżej pewnego ciśnienia pompka przestaje działać. Zbiornik da się zamontować na studach (spód) lub axlach (otwory po bokach), i posiada dwa wejścia na przewody pneumatyczne - jedno powinno prowadzić do pompki, drugie do reszty systemu (kolejność jest bez znaczenia). Zbiornik zawsze dociera do nas w jednym kawałku, ale ciekawscy zauważyli już że tak naprawdę składa się z 3 części - środka i dwóch zamykających go połówek. Demontaż airtanka nie jest oczywiście zalecany, zwłaszcza że to element rzadki i drogi.
Cena: od $19.95
Pneumatic Cylinder Bracket (53178)
Dwuczęściowa obejma łącząca i usztywniająca dwa Pneumatic Cylinder New with Hole Base. Dzięki temu mogą one działać jak jeden siłownik o zakresie wysunięcia 8 studów. Obejma jest rzadkością, po raz pierwszy wystąpiła w zestawie 8421.
Cena: od $4.64 / 1 szt. (potrzebne są dwie)
Pneumatic Cylinder New (2793c01)
Siłownik pneumatyczny używany jako pierwszy w nowym systemie. Posiada dwa wejścia na przewody i montowany jest na studach lub axlach/pinach. W zestawie 3800 przezroczysty, poza tym zawsze żółty. Pierwsze egzemplarze miały również żółtą górną nasadkę, którą później zastąpiono czarną. Teoretycznie powinien działać też w starym systemie. Zakres wysunięcia - 4 study.
Cena: od $4.00
Pneumatic Cylinder New with Hole Base (47224c01)
Siłownik pneumatyczny wprowadzony później w nowym systemie. Zawsze żółty i montowany na axlach/pinach, zyskał popularność z konstrukcjami liftarmowymi, bo jego 'obcięta' podstawa pozwala mu działać w ciaśniejszej przestrzeni. Poza kształem podstawy i niemożnością montowania na studach, ma wszystkie własności starszego siłownika.
Cena: od $4.50
Pneumatic Cylinder Old Base (4701b)
Siłownik pneumatyczny ze starego systemu, pierwotnie czerwony, później zastąpiony żółtym. Posiada jedno wejście na przewód, co czyni go tylko częściowo użytecznym w nowym systemie (da się wysunąć ale wsunąć). Montowany na studach lub axlach/pinach. Zakres wysunięcia - 4 study.
Cena: od $10.99
Pneumatic Cylinder Old 64mm with Black Piston 6L (4689c01)
Jak wyżej, tylko dłuższe. Całkiem żółty, montowany na studach lub axlach/pinach, o imponującym zakresie wysunięcia 6 studów. Siłowniki tej długości przewinęły się w latach 1984-87 przez 4 zestawy, potem z jakichś powodów pozostano przy krótszych.
Cena: od $9.00
Pneumatic Cylinder Small (x189c01)
Mały siłownik z nowego systemu, teoretycznie mogący działać także w starym. Zawsze żółty, dwa wejścia na przewody, montowany na axlach/pinach. Ma kilkakrotnie mniejszą pojemność od dużego, stąd oferuje niewielką siłę i błyskawicznie się napełnia (trudno precyzyjnie nim operować), ale jest dwukrotnie węższy i sporo krótszy. Zakres wysunięcia - 2 study. Występuje pojedyńczo w tylko 8 zestawach, dlatego jest rzadki i drogi.
Cena: od $19.99
Pneumatic Distribution Block 2 x 4 (4692)
Rozdzielacz ze starego systemu, zawsze jasnoszary, montowany na studach. Używany pomiędzy zaworem a siłownikiem, decyduje czy powietrze będzie pompowane do siłownika czy z niego zasysane. Szczegóły działania w §2.
Cena: od $8.00
Pneumatic Pump New (2797c01)
Duża pompka ręczna, wprowadzona z nowym systemem. Posiada jedno wyjście na przewód, montowana jest na studach lub axlach/pinach, zwykle występuje pojedyńczo i jest żółta. Wyjątkiem jest zestaw 8455, gdzie zastosowano jednocześnie 2 takie pompki w kolorze czarnym. Można połączyć ich więcej, jednak powyżej 3 ciężko pompować ręcznie, niektórzy stosują dźwignie. Powietrze może ulegać w niej częściowej kompresji, o czym świadczy nagrzewanie się jej spodu jeśli pompujemy długo i szybko.
Cena: od $2.40
Pneumatic Pump Old 48mm with Black Piston 4L and Spring (4701c01)
Pompka ręczna ze starego systemu, działająca też z nowym. Początkowo czerwona, później żółta, montowana na studach lub axlach/pinach. Ma wszystkie własności nowej pomki, ale jest mniej wygodna w używaniu z uwagi na kształt elementu który trzeba naciskać.
Cena: od $2.20
Pneumatic Pump Small (x191c01)
Mała pompka, zwykle żółto-czarna, od pewnego czasu zastępowana niebieską, prawdopodobnie żeby trudniej było pomylić ją z małym siłownikiem. Montowana na axlach/pinach, ma dokładnie te same wymiary co mały siłownik, różni się tylko pojedyńczym wyjściem na przewód. Brak sprężyny dyskwalifikuje ją jako pompkę ręczną, jej przeznaczeniem są kompresory.
Cena: od $7.40
Pneumatic Switch (4694)
Zawór pneumatyczny, podstawowa część każdego systemu. Używany między siłownikiem a źródłem powietrza, decyduje czy siłownik będzie się wsuwał czy wysuwał. W położeniu neutralnym zatrzymuje powietrze i może służyć jako korek. Schemat działania znajduje się w §2. Montowany na studach. Z wyjątkiem zestawu 8439 w którym był ciemnoszary, występuje zawsze w kolorze jasnoszarym.
Cena: od $3.00
Pneumatic Switch - New (4694b)
Nowy typ zaworu pneumatycznego, od pewnego czasu zastępujący stary. Daje się montować na axlach/pinach, dlatego dobrze się sprawdza w nowych konstrukcjach opartych na liftarmach - poza tym niczym nie różni się od starego. Za jego standardową kolorystykę przyjmuje się ciemnoszary, choć występuje w takiej postaci tylko w 3 egzemplarzach w 2 zestawach, podczas gdy aż 7 sztuk tradycyjnie jasnoszarego znajdziemy w zestawie 8455.
Cena: od $2.69
Pneumatic T Piece New Style (4696b)
Trójnik pneumatyczny nowego typu, różni się od starego wybrzuszeniem na środku, które ułatwia zdejmowanie przewodów. Służy jako rozgałęziacz przewodu pneumatycznego. Zawsze jasnoszary.
Cena: od $0.35
Pneumatic T Piece Old Style (4696a)
Trójnik pneumatyczny starego typu, służy jako rozgałęziacz przewodu pneumatycznego. Zawsze jasnoszary.
Cena: od $0.56
Przewody pneumatyczne
Występują na ogół w kolorze szarym, niebieskim, czarnym, przezroczystym, brązowym i żółtym. W nowych zestawach daje się zauważyć że czarne przewody są sztywniejsze i lepiej znoszą wysokie ciśnienie. Objawem 'nieznoszenia' ciśnienia jest wyskakiwanie przewodów - jeśli ciśnienie jest zbyt duże, po prostu zeskakują one z wejść, najczęściej na krańcach układu, czyli albo przy pompce albo przy siłownikach. W zestawach Lego przewody dostajemy w jednym kawałku na każdy kolor, i sami musimy je przyciąć do podanej długości. Do pneumatyki Lego można z powodzeniem stosować inne przewody, np. akwarystyczne - po szczegóły odsyłam do [url=http://www.00453005_0000002.pl/forum/viewtopic.php?t=3020]tego tematu[/url].
Przewody można łatwo przedłużać korzystając ze zwykłych rurek Lego - przykładem niech będzie konstrukcja naszego forumowego kolegi Makorola:
Dwóch rzeczy nie powinniśmy z przewodami robić: zaginać tak żeby powietrze miało w nich utrudniony przepływ, i wciskać płytko na wejścia, bo grozi to szybkim wyskoczeniem przewodu.
Dobrym zamiennikiem standardowych przewodow sa przewody paliwowe do modeli RC. <-link prowadzi do strony sklepu internetowego.
§2. Zasada działania
Zasadę działania pneumatyki omówimy osobno dla każdego z dwóch systemów pneumatycznych stosowanych przez Lego.
Stary system:
Zadebiutował w 1984 roku z zestawem 8040, i był dość złożony. Pierwszym elementem jest pompka ręczna (po lewej), która pompuje powietrze do podłączonego przewodu kiedy ją wciśniemy, i zasysa powietrze z zewnątrz kiedy ją puścimy i sprężyna cofa ją do normalnej pozycji. Powietrze z pompki trafia do zaworu, który ma 3 możliwe pozycje:
Powietrze dociera do zaworu środkowym wejściem. W skrajnych położeniach (lewa i prawa strona) jest z niego kierowane do jednego z bocznych wyjść, podczas gdy z drugiego wyjścia powietrze uchodzi przez zawór na zewnątrz. W środkowym położeniu zawór zatrzymuje powietrze i może służyć jako korek. Dodajmy że zawory zawsze stawiają duży opór (przypuszczalnie żeby nie przełączały się pod ciśnieniem) i ich krótka dźwigienka często nie wystarcza do wygodnego przełączania, dlatego przedłuża się ją dodatkowymi częściami (np. Angle Connectorem #1, choć Lego stosowało tu nawet tak rzadkie części jak Transmission Changeover Catch).
Z zaworu powietrze trafia do rozdzielacza:
Rozdzielacz ma dwa wejścia i jedno wyjście, a w środku jednokierunkowy zawór przepływowy. Zawór ten pompuje powietrze do wyjścia kiedy dochodzi ono do rozdzielacza jednym wejściem, i zasysa je z wyjścia kiedy dochodzi do rozdzielacza drugim wejściem. Jeden przewód łączy rozdzielacz z siłownikiem, który wysuwa się kiedy powietrze jest pompowane, i wsuwa kiedy jest zasysane. Mechanizm ten teoretycznie powinien działać tak samo ze starymi siłownikami o jednym wejściu i nowymi o dwóch wejściach.
Nowy system:
W 1989 roku Lego postanowiło uprościć pneumatykę i wprowadziło zestaw 8044 z jej nowym systemem. Zastosowano nową, wygodniejszą pompkę, a siłownik wyposażono w dwa wejścia i podłączono bezpośrednio do zaworu. W odróżnieniu od starych siłowników mających jedną komorę z której powietrze zasysano lub pompowano, nowe siłowniki mają dwie komory - gdy jedna się napełnia, z drugiej powietrze uchodzi przez zawór. Gdy więc napełnia się dolna komora, to górna się opróżnia i siłownik się wysuwa, a gdy napełnia się górna, to dolna się opróżnia i siłownik sie wsuwa. Dzięki temu manewrowi rozdzielacz stał się niepotrzebny, za cenę dodatkowego przewodu pneumatycznego przy siłowniku. Oczywiście nie brak dziś koneserów którzy wolą użyć rozdzielacza, a za to mieć o połowę mniej przewodów przy siłownikach.
W nowym systemie pojawiły się dwa nowe elementy. Za premierowym zestawem 8044 podążył (3 lata później) legendarny 8868 Airtech Claw Rig, który oprócz rekordowej ilości siłowników oferował także pierwszy kompresor.
Kompresor korzysta z elementu nieobecnego w starym systemie - małej pompki, pozbawionej sprężyny i przystosowanej do stosowania z silnikiem elektrycznym. Jej wydajność z pokazanym tu silnikiem 2838 jest dyskusyjna, osobiście stosuję jedną pompkę napędzaną silnikiem 47154 z przełożeniem zwiększającym prędkość - dmucha aż miło (choć głośne toto jak diabli - jeśli komuś szkoda uszu, polecam silnik 71427). Należy pamiętać że rosnące ciśnienie w układzie pneumatycznym będzie hamowało silnik aż do jego zatrzymania. Dlatego prawdziwi maniacy pneumatyki stosują rozbudowane, wielopompkowe kompresory ze zbiornikami powietrza i wyłącznikiem ciśnieniowym.
Przykładowy kompresor którego autorem jest lohki0, ma 12 pompek i przypuszczalnie urywa głowę:
Bardzo kompaktowy kompresor autorstwa naszego forumowego kolegi Cienia - posiada airtank i wyłącznik ciśnieniowy:
I sam wyłącznik ciśnieniowy pomysłu naszego kolejnego kolegi Żbika:
Działa on następująco (wyłącznik, nie Żbik): podłączamy odgałęzienie przewodu wychodzącego z kompresora do dolnego wejścia małego siłownika. Jeśli ciśnienie w układzie będzie dość wysokie żeby pokonać opór gumek trzymających siłownik, wysunie się on i przełączy polaryzator do pozycji neutralnej. Polaryzator łączy silnik kompresora ze źródłem prądu, więc po przełączeniu odetnie prąd i kompresor się zatrzyma. Kiedy ciśnienie w układzie spadnie, siłownik się wsunie ustawiając polaryzator w poprzedniej pozycji, i kompresor znów się uruchomi.
Drugim nowym elementem jest wspomniany już airtank.
Czy pompujemy kompresorem, czy ręcznie, jego zastosowanie jest takie same - pozwala zmagazynować pewien 'zapas' powietrza pod ciśnieniem, które możemy potem spuszczać zaworami do siłowników, bez potrzeby pompowania za każdym razem. Jest to zdecydowane ułatwienie przy pompowaniu ręcznym, natomiast przy kompresorach ma sens wtedy kiedy chcemy żeby kompresor działał automatyczne i wyposażamy go w wyłącznik ciśnieniowy.
Ponieważ w airtanku panuje znacznie większe ciśnienie niż w reszcie układu, istotne jest precyzyjne spuszczanie powietrza. W zaworach za airtankiem należy stosować przedłużone dźwignie, bo skierowanie całego ciśnienia do siłownika spowoduje błyskawiczny i bardzo silny ruch, mogący zniszczyć konstrukcję.
§3. Zastosowania tradycyjne
Wiemy już jak działa pneumatyka, teraz pytanie do czego się ją stosuje. Wszystko sprowadza się do tego jak potrafimy spożytkować ruch i siłę siłowników. Na ogół stosuje się je do poruszania dźwigni, np. podnoszenia i opuszczania masztu dźwigu, ale nie tylko. Przyjrzyjmy się wspomnianemu zestawowi 8868.
Widzimy tu duży siłownik którego wysunięcie podnosi ramię, a wsunięcie je opuszcza - zastosowanie bardzo klasyczne. Nieco inaczej zastosowano mały siłownik - jego wsunięcie zamknie widoczny na ramieniu chwytak, a wysunięcie go otworzy.
Istnieje wiele mechanizmów przetwarzających ruch siłowników, musimy bowiem pamiętać że wysuwają się one na maksimum 4 study. Najpopularniejsze są właśnie dźwignie, dlatego je omówię.
Zasada stosowania siłowników z dźwigniami jest prosta: jeśli siłownik przypięty jest do dźwigni (czyli ma tzw. punkt przyłożenia) dalej od jej osi obrotu, jej ruch będzie mniejszy ale siła większa. Pokazane wyżej ramię zestawu 8868 oferuje rozsądną siłę, bo siłownik jest dość daleko od osi obrotu (ok. 3 study). Ustawienie go dalej zwiększyłoby siłę ramienia, pozwalając podnieść większy ciężar. Innym przykładem jest ramię zestawu 8436:
Oba siłowniki mają punkty przyłożenia nie dalej niż 2 study od osi obrotu, w dodatku dolny siłownik skierowany jest w stronę osi (punkt przyłożenia zbliży się do osi podczas wysuwania). Efektem jest ramię o ogromnym zakresie ruchu, zdolne złożyć się wpół (w tym zestawie robi ono za składany podnośnik na ciężarówce), ale uginające się pod nawet niewielkim ciężarem. Tak więc korzystanie z siłowników to głównie balansowanie pomiędzy siłą dźwigni a zakresem jej ruchu.
§4. Zastosowania dodatkowe
Wymienię trzy - pierwsze to eksperymenty z napełnianiem układów pneumatycznych wodą. Woda jest znacznie mniej ściśliwa niż powietrze, więc taki układ daje większą siłę, znosi większe obciążenia i daje szybszą reakcję układu. Problem w tym że w siłownikach znajdują się części metalowe podatne na rdzę, więc eksperymenty z wodą są ryzykowne i raczej krótkie.
Drugie zastosowanie to połączenie dwóch siłowników bezpośrednio przewodami. Jeśli zepniemy je tak, że jeden siłownik jest wysunięty a drugi wsunięty, to wciśnięcie jednego z nich spowoduje wysunięcie drugiego i vice versa. Można to zastosować do przenoszenia ruchu na duże odległości samymi przewodami pneumatycznymi, jak w tym przykładzie:
Ten mojego autorstwa pomysł zdalnej dźwigni przenosi ruchy jednej dźwigni na drugą. Taki układ jest zamknięty i nie wymaga dopompowywania, ale panuje w nim niskie (tzn. normalne) ciśnienie, dlatego działa z opóźnieniem i słabo radzi sobie z dużymi obciążeniami. Chyba że napełnimy siłowniki wodą - osobiście nie próbowałem.
Trzecie zastowanie to zawieszenie pneumatyczne. Jako przykład weźmy zmodyfikowanego 8448:
Siłowniki zastępują tu zwykłe amortyzatory. Po napompowaniu ich do pewnego poziomu zamykamy układ i możemy jeździć, korzystając z amortyzacji jakiej dostarcza ściśliwość powietrza uwięzionego w siłownikach. Takie rozwiązanie jest na ogół bardziej odporne na obciążenia niż tradycyjne amortyzatory, dlatego sprawdza się w ciężkich pojazdach. Dodatkowym plusem jest możliwość regulowania jego wysokości - jeśli zostawimy sobie możliwość dopompowania układu, możemy łatwo podnieść lub opuścić zawieszenie.
To oczywiście nie wszystkie możliwe zastosowania pneumatyki Lego. Np. dzięki airtankowi można łatwo stworzyć pneumatyczną katapultę, odpalaną napełnianym z airtanka siłownikiem. Można też wykorzystać powietrze z airtanka bezpośrednio do wystrzeliwania małych pocisków - możliwości jest jak zwykle tyle, ile podpowie nam nasza wyobraźnia. Mam nadzieję że tej nam nie zabraknie :)
Komentarze, poprawki, uzupełnienia jak zwykle mile widziane.
]
