بغض النظر عن وظيفته وتصميمه، يحتوي كل نظام هيدروليكي على حد أدنى من المكونات الأساسية بالإضافة إلى وسيلة يتم من خلالها نقل السائل، ويتكون النظام الأساسي من مضخة وخزان وصمام اتجاهي وصمام فحص وصمام تخفيف الضغط وصمام محدد ومشغل ومرشح.
أنواع الأنظمة الهيدروليكية الأساسية
أولًا: أنظمة هيدروليكية مفتوحة المركز Open Center Hydraulic Systems
نظام المركز المفتوح: هو نظام يحتوي على تدفق مائع، ولكن لا يوجد ضغط في النظام عندما تكون آليات التشغيل خاملة، وتقوم المضخة بتدوير السائل من الخزان عبر الصمامات المحددة، والعودة إلى الخزان.
قد يستخدم نظام المركز المفتوح أي عدد من الأنظمة الفرعية، مع صمام محدد لكل نظام فرعي على عكس نظام المركز المغلق، فإنّ صمامات التحديد لنظام المركز المفتوح متصلة دائمًا في سلسلة مع بعضها البعض، وفي هذا الترتيب يمر خط ضغط النظام عبر كل صمام محدد يُسمح دائمًا للسوائل بالمرور الحر عبر كل صمام محدد، والعودة إلى الخزان حتى يتم وضع أحد الصمامات المحددة لتشغيل آلية.
عندما يتم وضع أحد الصمامات المحددة لتشغيل جهاز تشغيل، يتم توجيه السائل من المضخة عبر أحد خطوط العمل إلى المشغل مع وجود الصمام المحدد في هذا الوضع، يتم حظر تدفق السائل عبر الصمام إلى الخزان يتراكم الضغط في النظام للتغلب على المقاومة وتحريك مكبس أسطوانة التشغيل، ويعود السائل من الطرف المقابل للمشغل إلى الصمام المحدد ويتدفق مرة أخرى إلى الخزان، ويعتمد تشغيل النظام بعد تشغيل المكون على نوع صمام الاختيار المستخدم.
تُستخدم عدة أنواع من صمامات التحديد جنبًا إلى جنب مع نظام المركز المفتوح نوع واحد يتم تعشيقه يدويًا وفصله يدويًا أولاً، يتم نقل الصمام يدويًا إلى وضع التشغيل بعد ذلك، تصل آلية التشغيل إلى نهاية دورة التشغيل الخاصة بها، حيث يستمر خرج المضخة حتى يخفف صمام تنفيس النظام الضغط.
ينفصل صمام التنفيس ويسمح للسائل بالتدفق مرة أخرى إلى الخزان يظل ضغط النظام عند ضغط ضبط صمام التنفيس، حتى يتم إرجاع صمام التحديد يدويًا إلى الوضع المحايد هذا الإجراء يعيد فتح تدفق المركز المفتوح، ويسمح لضغط النظام بالهبوط إلى ضغط مقاومة الخط يشبه نوع الصمام المحدد الذي يتم تشغيله يدويًا وفك ضغطه الصمام، وعندما تصل آلية التشغيل إلى نهاية دورتها، ويستمر الضغط في الارتفاع إلى ضغط محدد مسبقًا يعود الصمام تلقائيًا إلى الوضع المحايد ويفتح تدفق المركز.
ثانيًا: أنظمة هيدروليكية مغلقة المركز Closed-Center Hydraulic Systems
في نظام المركز المغلق، يكون السائل تحت الضغط عندما تعمل مضخة الطاقة يتم ترتيب المحركات الثلاثة بالتوازي وتعمل وحدات التشغيل B وC في نفس الوقت، بينما وحدة التشغيل A لا تعمل يختلف هذا النظام عن نظام المركز المفتوح في أنّ المحدد أو صمامات التحكم الاتجاهية مرتبة بالتوازي، وليس على التوالي تختلف وسائل التحكم في ضغط المضخة في نظام المركز المغلق، وفي حالة استخدام مضخة توصيل ثابتة يتم تنظيم ضغط النظام بواسطة منظم ضغط، ويعمل صمام الإغاثة كجهاز أمان احتياطي في حالة فشل المنظم.
في حالة استخدام مضخة متغيرة الإزاحة، يتم التحكم في ضغط النظام بواسطة معوض آلية الضغط المتكامل للمضخة يقوم المعوض تلقائيًا بتغيير حجم الإخراج، عندما يقترب الضغط من ضغط النظام العادي يبدأ المعوض في تقليل ناتج التدفق للمضخة يتم تعويض المضخة بالكامل (بالقرب من الصفر) عند الوصول إلى ضغط النظام الطبيعي، وعندما تكون المضخة في هذه الحالة التي تم تعويضها بالكامل، فإنّ آلية الالتفافية الداخلية الخاصة بها توفر دوران السوائل عبر المضخة للتبريد والتشحيم.
يتم تثبيت صمام تنفيس في النظام كنسخة احتياطية للسلامة ومن مزايا نظام المركز المفتوح على نظام المركز المغلق أنّه يتم التخلص من الضغط المستمر للنظام، نظراً لأنّ الضغط يتراكم تدريجياً بعد نقل الصمام المحدد إلى وضع التشغيل، فهناك القليل جدًا من الصدمات الناتجة عن ارتفاعات الضغط.
يوفر هذا الإجراء تشغيلًا أكثر سلاسة لآليات التشغيل العملية أبطأ من نظام المركز المغلق، حيث يكون الضغط متاحًا في اللحظة، والتي يتم فيها وضع صمام الاختيار نظراً لأنّ معظم تطبيقات الطائرات تتطلب تشغيلًا فوريًا، فإنّ أنظمة المركز المغلق هي الأكثر استخدامًا.
وتوفر الأنظمة الهيدروليكية في الطائرات وسيلة لتشغيل مكونات الطائرات يتم تنفيذ تشغيل معدات الهبوط واللوحات، وأسطح التحكم في الطيران والفرامل إلى حد كبير باستخدام أنظمة الطاقة الهيدروليكية.
يختلف تعقيد النظام الهيدروليكي من الطائرات الصغيرة التي تتطلب السوائل فقط للتشغيل اليدوي لمكابح العجلات إلى طائرات النقل الكبيرة، حيث تكون الأنظمة كبيرة ومعقدة لتحقيق التكرار والموثوقية اللازمين، قد يتكون النظام من عدة أنظمة فرعية يحتوي كل نظام فرعي على جهاز لتوليد الطاقة (مضخة) وخزان ومجمع ومبادل حراري ونظام ترشيح.
كيفية تنظيف النظام الهيدروليكي
عندما يشير فحص المرشحات الهيدروليكية أو تقييم السائل الهيدروليكي إلى أن السائل ملوث، فقد يكون من الضروري تنظيف النظام، كما يجب أن يتم ذلك وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة ومع ذلك فإنّ الإجراء المعتاد للتنظيف هو كما يلي:
- القيام بتوصيل حامل اختبار هيدروليكي أرضي بمنافذ اختبار مدخل ومخرج النظام.
- التحقق من أن سائل الوحدة الأرضية نظيف ويحتوي على نفس سائل الطائرة.
- القيام بتغيير مرشحات النظام.
- القيام بضخ سائل نظيف ومفلتر من خلال النظام، والقيام بتشغيل جميع الأنظمة الفرعية حتى لا يتم العثور على علامات تلوث واضحة أثناء فحص المرشحات، والتخلص من السوائل الملوثة والفلتر
- فصل حامل الاختبار وقم بتغطية المنافذ.
- التأكد من ملء الخزان حتى مستوى الخدمة الكامل أو مستوى الخدمة المناسب.
من المهم جداً التحقق مما إذا كان السائل الموجود في منصة الاختبار الهيدروليكي نظيفاً قبل بدء عملية التنظيف يمكن أن يلوث حامل الاختبار الهيدروليكي الملوث الطائرات الأخرى بسرعة، إذا تم استخدامه لعمليات الصيانة الأرضية.
ملاحظة: الفحص البصري للفلاتر الهيدروليكية ليس فعالًا دائماً.
الصحة والتعامل
سوائل (Skydrol): عبارة عن سوائل أساسها فوسفات الإستر ممزوجة بإضافات أخرى، استرات الفوسفات مذيبات جيدة وتذيب بعض المواد الدهنية من الجلد قد يؤدي التعرض المتكرر أو المطول إلى جفاف الجلد، والذي إذا لم تتم مراقبته، فقد يؤدي إلى مضاعفات، مثل التهاب الجلد أو حتى العدوى الثانوية من البكتيريا.
يمكن أن تسبب سوائل (Skydrol) حكة في الجلد ولكن لم يُعرف عنها أنها تسبب طفح جلدي من النوع التحسسي، حيث يجب استخدام دائمًا القفازات المناسبة وواقي العين عند التعامل مع أي نوع من السوائل الهيدروليكية.
عندما يكون من الممكن التعرض والضباب للبخار، يجب ارتداء جهاز تنفس قادر على إزالة الأبخرة العضوية والضباب يجب تجنب ابتلاع أي سائل هيدروليكي، وعلى الرغم من أنّ الكميات الصغيرة لا تبدو شديدة الخطورة، يجب اختبار أي كمية كبيرة وفقًا لتوجيهات الشركة المصنعة ومتبوعة بعلاج الموصى به تحت إشراف المستشفى.
