Samara Portal Technology, Computers

Самарский портал "Технологии, компьютеры"

А теперь,
забыв о высоком стиле,
ты должна, вся в поту и в мыле,
размещать на большом формате,
как вкусны бычки в томате,
как дымят наши папиросы,
как сосут наши пылесосы,
как продлит жизни срок
морковный сок!
Марк Фрейдкин, Сергей Костюхин 

Начать хотелось бы именно с искусства. Меня всегда раздражало, что нетиражируемую вещь считают произведением искусства и готовы выкладывать за неё несусветные суммы, в то время как к устройству, требующему для своего создания не только творческого порыва, но ещё и базовых знаний, исследований, конструкторской проработки, испытаний и много ещё чего, относятся достаточно прохладно. Ну да, получилась качественная вещь – а как же ей не получиться, если у нас технический прогресс.

На самом деле всё, конечно, не так. Сначала у инженера в голове рождается идеальный образ устройства, которое хотелось бы создать. При этом техническая квалификация должна подсказать ему физические принципы, на которых могло бы работать устройство, ограничения, накладываемые законами природы и множество других вещей. Сейчас модно говорить, что устройства создаются на основе потребностей пользователя, что первичен так называемый «user expirience». Не верьте! Пользователю хотелось бы иметь пылесос размером с авторучку, который сосал бы как вытяжка у хорошей лесопилки, и при этом работал бы в автономном режиме целый день. Но, как говорится, «съесть-то он съест, да кто ж ему даст?».

Надо также понимать, что задуманного устройства может и не получиться – какая-нибудь ложка дёгтя сломает весь замысел и не даст ему осуществиться. Например, в 2005 году корпорация Intel показывала очень компактные компьютеры, но, поскольку тогда ещё не было ни активных экранов, ни энергоэффективных процессоров, эти концепты так и стались концептами.

Наладонный компьютер на форуме IDF-2005 в Москве. Фото: Владислав Бояров.

Трудно предположить, с чего начиналась разработка пылесоса Dyson DC45 Up top, тем более что это вообще процесс итерационный. Скорее всего это был компрессор - именно он является сердцем всего устройства, определяя расход воздуха и создаваемый перепад давления. Строго говоря, никаких революций здесь не сделано, однако для того, чтобы компрессор столь малого диаметра обеспечивал необходимые характеристики, пришлось создавать специальный высокооборотный двигатель.

Следует отметить, что высокие обороты двигателя пылесоса Dyson DC45 Up top являются вынужденной мерой, вызванной малым диаметром центробежного компрессора. Центробежный компрессор, как следует из его названия, использует для сжатия воздуха центробежное ускорение, равное квадрату угловой скорости, умноженной на радиус.

Формула центробежного ускорения.

Соответственно, чтобы не потерять степень сжатия воздуха, при уменьшении радиуса крыльчатки необходимо увеличивать обороты. Отсюда также становится ясно, что некорректно сравнивать обороты компрессора пылесоса и авиационного двигателя – его лопасти (поскольку сейчас подавляющее большинство авиадвигателей имеют осевые компрессоры – то лопатки) при таких оборотах попросту оторвёт.

Двигатель Dyson DC45 Up top не имеет коллектора, его цельный ротор (без обмоток) изготовлен из неодима и представляет собой постоянный магнит. Вспомним, что чаще всего выходит из строя в электродвигателях – это изнашиваются щётки и горят обмотки ротора. Так вот в двигателе пылесоса Dyson эти компоненты попросту отсутствуют. Конечно, остаются подшипники, поэтому вечной жизни никто не обещает, но долговечность против «обычных двигателей» выросла многократно. Вопрос с раскруткой синхронного электродвигателя (а двигатель с постоянными магнитами является таковым) тоже непрост: Википедия говорит, что необходим специальный разгонный двигатель. Здесь уже помогли современные цифровые технологии: если в классических синхронных двигателях на обмотки статора подаётся ток постоянной частоты, то в этом двигателе существует контур обратной связи по оборотам, цифровая обработка сигнала и генерирование той частоты, которая необходима в каждый момент времени.

Пылесос Dyson DC45 Up top.

Пылесос Dyson DC45 Up top.

Часто весь двигательно-компрессорный узел называют двигателем. Технически это неправильно: здесь два элемента – электродвигатель, вращающий вал и компрессор, протягивающий воздух по тракту.

Следующим важным компонентом пылесоса Dyson DC45 Up top является система отделения пыли от всасываемого воздуха. Именно отделения, а не фильтрации, поскольку в пылесосах Dyson для этой цели использовано то же физическое явление, что и для нагнетания воздуха – центробежная сила. Из всасывающего патрубка воздух попадает в ёмкость для пыли через тангенциальный вход, в ёмкости закручивается, и самые крупные частицы пыли осаждаются прямо здесь. Далее – набор параллельно установленных циклонов малого диаметра, в которых от потока воздуха отделяются более мелкие частички и в финале – матерчатый фильтр. В конструкции системы отделения решаются две задачи: обеспечить минимальное сопротивление потоку и максимальное удобство удаления пыли. Использование циклонов служит обеим целям: они создают меньшее сопротивление, чем фильтры, а опорожнять контейнер легче, чем мыть те же самые фильтры.

Теперь остаётся найти компромисс между временем автономной работы и массой устройства (фактически речь идёт о массе аккумулятора). Как я уже говорил, проектирование – процесс итерационный: если оказывается, что при первоначально заданной мощности двигателя пылесос работает неприемлемо малое время и при этом имеет неприемлемо большую массу (то есть компромисса не существует), следует уменьшать мощность двигателя. Если же при уменьшении мощности двигателя получаются неприемлемо низкие параметры всасывания (расход и перепад давления) – значит надо продолжать совершенствование компонентов, либо… признать задачу на данном этапе технического развития нерешаемой. Как мы уже знаем, задачу решить удалось: шестисекционный литий-ионный аккумулятор позволяет пылесосу работать 20 минут (22 минуты по результатам тестирования). Для особых случаев имеется турборежим: выигрываем в мощности, проигрываем во времени автономной работы (8 минут по паспорту, 10 – по результатам тестирования).

Пылесос Dyson DC45 Up top. Фото: Владислав Бояров.

Остальное – дело техники. Съёмный аккумулятор, как самый тяжёлый узел пылесоса, расположен под рукояткой и немного выступает назад. Двигатель и компрессор, как более лёгкие – над рукояткой. Перед рукояткой находится фильтр тонкой очистки. Кнопка включения подпружинена, как кнопка звонка, т.е. пылесос работает только при ее удерживании. Перед фильтром пристёгивается ёмкость с циклонами. Всё легко разбирается и всё модульно, т.е. при необходимости каждый элемент можно модернизировать, сохранив присоединительные размеры.

Пылесос Dyson DC45 Up top. Фото: Владислав Бояров.

Пылесос Dyson DC45 Up top. Фото: Владислав Бояров.

Поскольку Dyson DC45 Up top изначально разрабатывался как мобильное устройство, очень важным является удобство его установки и снятия с док-станции. Эта задача решена мастерски: снимается и ставится легко, фиксируется надёжно, при этом в карман вставляется как раз выступающая за рукоятку часть аккумулятора. Надо честно отметить, что Dyson DC45 Up top не является рекордсменом по мощности, поэтому выигрыш достигается за счёт гибкости применения. Если у обычного пылесоса нужно размотать шнур и вставить его в розетку, то снять со стены это устройство столь же легко, как взять стоящий в углу веник. Поэтому «электровеник» будет для него самым подходящим названием. Удалять из него пыль тоже очень просто, достаточно открыть нижнюю крышку контейнера.

Пылесос Dyson DC45 Up top. Фото: Владислав Бояров.

Щётки можно насаживать как непосредственно на патрубок контейнера, так и через трубу. Компьютер удобнее пылесосить без трубы, а вентилятор процессора – и без насадков, мощности пылесоса хватает для его раскрутки и очистки радиатора.

Пылесос Dyson DC45 Up top. Фото: Владислав Бояров.

Пылесос Dyson DC45 Up top. Фото: Владислав Бояров.

А вот шкуру байдарки после похода – с трубой.

Пылесос Dyson DC45 Up top. Фото: Боярова Ольга.

Конечно, этот пылесос незаменим при чистке салона автомобиля.

Отдельный разговор о щётках и насадках. На патрубок контейнера выведены контакты, а на обеих щётках имеются электродвигатели, поэтому очистка разнообразных поверхностей производится очень эффективно.

Пылесос Dyson DC45 Up top. Фото: Владислав Бояров.

Пылесос Dyson DC45 Up top. Фото: Боярова Ольга.

Щётка покрупнее оснащена карданным шарниром, что позволяет ей проделывать акробатические номера. Правда, здесь не обошлось без «особенностей» - сквозь шарнир проходит гофрированный шланг (типа сильфона), в котором накапливается пыль. Возможно, просто пыль бы и не оставалась, но для крупных соринок, собачьей шерсти и волос это уже серьёзное препятствие. Волосы наматываются и на вал щётки. Вал легко достать из щётки, и его очистка не очень сложна, но, тем не менее, требует времени. Возможно, когда-нибудь получится решить и эту задачу, но пока это выглядит так.

Пылесос Dyson DC45 Up top. Фото: Владислав Бояров.

Всё вместе оставляет ощущение технического и эстетического восторга. С одной стороны с блеском реализована главная идея – создание мобильного пылесоса с автономным питанием, что было бы невозможно без глубоких знаний газодинамики и электротехники. С другой стороны – ювелирная проработка деталей, обеспечивающая удобство эксплуатации и.. вот этот самый технический и эстетический восторг. Если на стены вешают картины, то отчего бы не повесить на видное место вот эту красоту?

OSS-2017 от OCS в Самаре

OSS-2017 от OCS в Самаре. Статья Владислава Боярова

USB Type-C: кабелиные страсти

USB Type-C: кабелиные страсти. Статья Владислава Боярова