Technika, která hýbe světem

Oba tyto obory mají dávné historické kořeny. Hydraulika má původ svého označení v řeckém slově υγρό (hydró), označujícím kapalinu, obdobně řecké πνευμ (pneum) – plíce signalizuje spojitost těchto zařízení s vyfukovaným vzduchem, a působením jeho tlaku, takže využití těchto sil znali už pradávno naši antičtí předkové. A dokázali je také uplatnit pro řadu pozoruhodných vynálezů, které nezřídka až nyní zpětně objevujeme.

Od lisu po raketoplán
Asi jedním z nejznámějších příkladů využití principů, které definoval ve svém fyzikálním zákoně francouzský matematik a fyzik Blaise Pascal, je v moderním pojetí hydraulický lis, jehož vynález je spojen se jménem britského mechanika a vynálezce Josepha Bramaha. Patent na své zařízení, využívající působení síly přenášené ve válci naplněném kapalinou pomocí dvou pístů, získal v roce 1795. Kromě hydraulického lisu však vděčí lidstvo panu Bramahovi ještě za řadu dalších vynálezů,. – mj. i ventilový systém pro splachovací nádrže, který se uplatnil u splachovacího záchodu, a byl patentovaný v roce 1778 (Pat. č. 1177). Bramahův současník, průmyslník Sir Armstrong Whitworth zase využil hydraulického principu pro další významnou technickou novinku: jeřáb s hydraulickým pístem.
Pneumatické systémy se zase začaly uplatňovat v dopravníkových řešeních, v důlní těžbě apod., pneumatické secí stroje pomohly zprůmyslnit zemědělství, ale hlavní uplatnění našly v průmyslové výrobě a při montážních operacích. Také práce ve stavebnictví už bychom si dnes asi bez sbíječky (jejíž správný název ostatně zní pneumatické kladivo) nedovedli představit.
Zatímco v počátečním období průmyslového využití se uplatňovala hlavně konstrukční mechanická vylepšení těchto systémů, skutečnou revoluci přinesla hlavně poslední desetiletí. Nové technologie a materiály i v této oblasti nabídly možnosti, o nichž se dřívějším konstruktérům ani nesnilo. Jde hlavně o nové odolné materiály, které dávají pohyblivým prvkům v hydraulických a pneumatických systémech mimořádnou odolnost, takže je lze aplikovat i ve skutečně extrémních podmínkách. Moderní materiály s využitím nanotechnologií a objevů na poli chemie zase umožnily vytvořit povrchové úpravy s minimálním třením a těsnicí prvky s takřka dokonalými parametry, což významně přispělo k efektivitě provozu těchto zařízení.

Průkopníci automatizace
Významnou roli hrají také nové technologie, které umožnily revolučním systémem změnit kontrolu a ovládání hydraulických a pneumatických systémů, a to i na dálku, bez nutnosti lidského zásahu, a s mimořádnou přesností. To umožnilo vznik plně automatických systémů, které mohou fungovat prakticky nonstop bez přítomnosti člověka. V některých případech i v podmínkách, kde by ostatně ani účast lidského faktoru nebyla možná. Ať už jde o náročné průmyslové provozy, kde např. vysoké teploty nebo agresivní prostřední neumožňují přítomnost lidské obsluhy, nebo třeba kosmické mise raketoplánu, jejichž průběh do značné míry závisí právě na přesné souhře a bezchybné práci automatizovaných systémů schopných zvládat v extrémně krátkých časových úsecích stovky operací.
Podobně miniaturizace díky vysoce přesným výrobním nástrojům umožnila vytvořit skutečně trpasličí ovládací systémy, uplatňující se v podmínkách, kde běžné prvky nelze použít. Jak nanotechnologie daly možnost dramatickým způsobem snížit tření omezující efektivitu hydraulických a pneumatických systémů, a tak zvýšit jejich výkonnost a produktivitu, umožnily zároveň také výrazně snížit spotřebu energie potřebnou k jejich pohonu. Využitím tzv. energy harvesting systémů, neboli sběračů energie si některé miniaturní systémy dokáží energii samy vyrábět, nebo ji získávat z okolního prostředí. I když mají tato řešení samozřejmě ještě daleko k proslulému perpetuu mobile, umožnila vznik pozoruhodných zařízení a aplikací, které jsou do značné míry autonomní pokud jde o jejich provoz.
Díky bezdrátovým technologiím a moderním senzorům dokáží monitorovat svůj provoz a v případě potřeby předat potřebné informace. Dálková diagnostika umožňuje i provést řadu servisních zásahů na dálku z řídicího centra, aniž by byl nutný výjezd servisního technika. To je např. v případě kosmických letů. Bez vyspělých hydraulických a pneumatických systémů by nebyl možný např. kosmický a letecký průmysl, výzkum Měsíce či Marsu. Fungují díky nim raketoplány i robotičtí průzkumáci vzdálených světů. Ale obdobné principy a možnosti se v širokém měřítku uplatňují i v běžných průmyslových zařízeních. Například právě roboty používané v průmyslu jsou příkladem vyspělosti moderních hydraulických a pneumatických systémů, s jejichž výkonností se tradiční výroba založená na lidské práci už nemůže měřit.

Z průmyslu a speciálních zařízeních do běžného života
Hydraulické a pneumatické systémy nás ostatně provázejí v běžném životě prakticky všude. Bez nich by nejezdila auta (hydraulika je základem brzdového systému), bez ní by nefungovaly výtahy založené na hydraulickém zdvihacím systému, dopravníky a výrobní linky, stejně jako nejrůznější stroje, zejména stavební a manipulační technika. Závisí na nich celá odvětví, při jejichž výpadku by naše civilizace rychle zkolabovala jako třeba letecká doprava či velkosériová průmyslová výroba. A co víc – tyto systémy se už postupně přesouvají i z průmyslového segmentu, který byl dosud jejich tradiční doménou i do dalších aplikací, jako jsou např. automatizované inteligentní systémy budov apod. Firmy zaměřené na vývoj a výrobu těchto zařízení se tedy o budoucnost rozhodně bát nemusí – bez jejich produkce se dnes už lidstvo jednoduše neobejde.
 

Publikováno: 13. 2. 2012 | Počet zobrazení: 3966 657