Накопитель информации: Накопители информации кратко

Содержание

Накопители информации кратко

Краткий экскурс по видам информационных носителей

Накопители информации

Накопитель информации — это не механическое электронное запоминающее устройство на основе микросхем, магнитной записи или чипов флеш-памяти, используемое для хранения и передачи данных. В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с различными видами информационных носителей. Ниже представлен список наиболее распространенных из них:

HDD;SSD; USB-флеш-накопитель;CD-диски;DVD;BlueRay, карты памяти.

HDD

HDD, он же жесткий диск или винчестер

HDD, он же жесткий диск или винчестер — внешний накопитель для хранения информации в произвольном доступе. Это наиболее распространенный тип информационных носителей. Большая часть компьютеров во всем мире используют в качестве основного накопителя именно жесткий диск, так как зачастую объем его памяти гораздо больше, чем у альтернативных запоминающих устройств. Чаще всего используется как несъемный носитель информации.

SSD

SSD — скоростной твердотелый накопитель

SSD — скоростной твердотелый накопитель, который пришел на смену винчестеру. Его основным отличием является архитектура платы на основе микросхем. В большинстве случаев SSD используется в мобильных и компактных устройствах: ноутбуках, смартфонах, планшетах и нетбуках. Однако его также возможно установить на современную материнскую плату стационарного компьютера. Основными преимуществами твердого диска являются бесшумность, высокая скорость чтения и обработки файлов, низкое энергопотребление, компактность, выносливость.

USB-флешка

USB-флэш-накопитель

USB-флэш-накопитель — запоминающие устройство, которое использует в качестве носителя флеш-память. Подключается к компьютеру или другому устройству через USB-порт. Дешевые, легкие и компактные флешки пришли на замену гибким (CD и DVD) дискам. Они гораздо меньше, быстрее, обладают большим объемом памяти и куда надежнее своих предшественников. Бесшумная работа, малые габариты и устойчивость к механическим повреждениям — главные преимущества флешек.

CD- и DVD-диски

CD- и DVD-диски с дисководом

CD, он же компакт-диск — оптический накопитель информации в виде пластикового диска. При процессе записи и считывания информации используется лазер CD-Rom’а. Максимальная вместимость такого носителя — 900 мегабайт.
Со временем CD-диски развились до DVD и Blue-Ray, которые отличаются более плотной рабочей поверхностью. DVD может иметь одновременно два рабочих слоя на одной стороне, что позволят многократно увеличить вмещаемый объем данных. Для считывания DVD используется красный лазер, как и у компакт-дисков.

Blue-Ray

Blue-Ray Disc с дисководом

Blue-Ray Disc — вид оптического накопителя в виде диска, который используется для записи с повышенной плотностью хранения данных. Чаще всего на Blue Ray записывают видео высокого разрешения и консольные игры. Большинство крупных компаний, занимающиеся издательством и дистрибьюцией цифрового контента, сделали свой выбор именно в пользу Blue-Ray.

Карты памяти

Карта памяти

Карты памяти — компактное электронное запоминающее устройство, используемое для хранения цифровой информации. Современные карты памяти изготавливаются на основе флеш-памяти, хотя могут использоваться и другие технологии. Карты памяти широко используются в электронных устройствах, включая цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны, ноутбуки, портативные цифровые аудиопроигрыватели.

Накопители информации кратко. Автор: Челпанов Дмитрий Русланович. Редактор: Ларин Александр Вячеславович

Накопители информации

Накопитель информации – устройство, осуществляющее чтение и/или запись информации. Накопители информации бывают внутренними и внешними, со съёмными и несъёмными носителями информации, стационарные и переносные. Внутренние накопители находятся в системном блоке ПК и подключаются к специальным разъёмам на материнской плате. Внешние и переносные накопители находится в собственном корпусе и подключается к компьютеру через стандартные порты ввода/вывода. Внешние накопители информации используются для резервного копирования и хранения информации, а также для транспортировки данных с одного компьютера на другой. 

 


Носитель информации – это устройство, на котором непосредственно записана (хранится) информация. Накопитель и носитель информации могут быть выполнены в одном корпусе, т.е. составлять одно целое, например, жёсткий диск HDD. Накопитель может иметь съёмный носитель, например у привода DVD-RW съёмный носитель информации DVD-диск.
 


Двадцатый век ознаменовался бурным развитием компьютерной техники. Буквально за десятилетия из огромных комнат с тысячами ламп и маленьким монитором, компьютер превратился в миниатюрное устройство, доступное каждому. Вместе с эволюцией компьютера, шло развитие и носителей информации: от первых перфокарт до современных флешек и SSD дисков. Самым легким, доступным и популярным носителем информации в данный момент являются USB-флешки. Они миниатюрны, с большим объемом памяти, мобильны и удобны в использовании. А с появлением технологии USB 3.0, флешки выгодно шагнули вперед, ведь теперь скорость передачи данных с флешки и на нее возросла в несколько раз.

 


Внешние жесткие диски — своеобразная альтернатива USB-флешкам. Они больше по размеру, но зато имеют больше места под хранение данных. Конечно, есть и флешки с объемом более 1Тб, но их цена несравнимо велика по сравнению с внешним жестким диском такого же объема. Да и на жесткий диск можно устанавливать ПО, с которым можно работать прямо с диска. Если у вас ноутбук и необходимо расширить память, а винчестер под свой ноут покупать дорого, то внешний жесткий диск — идеальное решение для вас.
 


Но флешку и, тем более, внешний жесткий диск невозможно вставить в современные смартфоны. С завода все телефоны уже идут с определенной встроенной памятью, но человек устроен так, что ему всегда хочется больше. Закачать на смартфон музыки, видео, картинок, снимать на камеру фотографии, снимать на камеру видео, установить приложения, игры, скачивать и читать книги и много других желаний, под которые нужна память. И вот когда память смартфона заканчивается, на помощь приходят карты памяти microSD. Уже сейчас эти карты могут хранить на себе 256 Гб данных и больше. Они стоят дороже, чем флешки, но это та цена, которую мы вынуждены платить за размеры и удобство.

 


Есть у карт памяти и еще одно преимущество, кроме размера. Информацию с них можно не только хранить в телефоне, но и переносить на компьютер с помощью картридеров. Многие современные ноутбуки уже имеют встроенный картридер, но персональные компьютеры не могут похвастаться таким дополнением, а потому у нас в интернет-магазине вы без проблем можете подобрать и купить картридер для своего ПК.

 


Память человека не способна хранить все, что было ранее. Образы стираются, детали забываются, данные путаются. В окружающем нас мире все меняется очень быстро и динамично. Новые возможности рождаются каждый день, весь мир шагает вперед. И в этой гонке носители информации помогут нам не только хранить те данные, с которыми мы работаем сейчас, но и сохранять наши воспоминания в виде фото, видео, записей, заметок и рисунков. Качественные и надежные носители данных прослужат вам верой и правдой долгие годы, сохраняя ценную информацию.


История накопителей » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии

Если верить археологам, желание записать информацию у человека появилось примерно сорок тысяч лет назад. Самым первым носителем была скала. У этого стационарного хранилища данных была масса достоинств (надежность, устойчивость к повреждениям, большая емкость, высокая скорость считывания) и один недостаток (трудоемкость и неспешность записи). Поэтому с течением времени стали появляться все более и более продвинутые носители информации.

Перфорированная бумажная лента




В большинстве ранних компьютеров использовалась бумажная лента, намотанная на бобины. Информация хранилась на ней в виде дырочек. Некоторые машины, такие как Colossus Mark 1 (1944), работали с данными, которые вводились при помощи ленты в реальном времени. Более поздние компьютеры, например, Manchester Mark 1 (1949), считывали программы с ленты и для последующего выполнения загружали их в примитивное подобие электронной памяти. Перфорированная лента использовалась для записи и чтения данных на протяжении тридцати лет.

Перфокарты




История перфокарт уходит корнями в самое начало XIX века, когда они использовались для управления ткацкими станками. В 1890 году Герман Холлерит применил перфокарту для обработки данных переписи населения в США. Именно он нашел компанию (будущую IBM), которая использовала такие карты в своих счетных машинах.

В 1950-х годах IBM уже вовсю использовала в своих компьютерах перфокарты для хранения и ввода данных, а вскоре этот носитель стали применять и другие производители. Тогда были распространены 80-столбцовые карты, в которых для одного символа отводился отдельный столбец. Кто-то может удивиться, но в 2002 году IBM все еще продолжала разработки в области технологии перфокарт. Правда, в XXI веке компанию интересовали карточки размером с почтовую марку, способные хранить до 25 миллионов страниц информации.

Магнитная лента





Вместе с выходом первого американского коммерческого компьютера UNIVAC I (1951) в IT-индустрии началась эра магнитной пленки. Первопроходцем, как водится, снова стала IBM, потом «подтянулись» другие. Магнитная лента наматывалась открытым способом на катушки и представляла собой очень тонкую полосу пластика, покрытого магниточувствительным веществом.

Машины записывали и считывали данные при помощи специальных магнитных головок, встроенных в привод бобин. Магнитная лента широко использовалась во многих моделях компьютеров (особенно мейнфреймах и мини-компьютерах) вплоть до 1980-х, пока не изобрели ленточные картриджи.

Первые съемные диски





В 1963 году IBM представила первый винчестер со съемным диском – IBM 1311. Он представлял собой набор взаимозаменяемых дисков. Каждый набор состоял из шести дисков диаметром 14 дюймов, вмещавших до 2 Мб информации. В 1970-х многие винчестеры, к примеру, DEC RK05, поддерживали такие дисковые наборы, особенно часто их использовали производители миникомпьютеров для продажи программного обеспечения

Ленточные картриджи




В 1960-х производители компьютерного железа научились помещать рулоны магнитной ленты в миниатюрные пластиковые картриджи. От своих предшественниц, бобин, они отличались большим сроком жизни, портативностью и удобством. Наибольшее распространение они получили в 1970-е и 1980-е. Как и бобины, картриджи оказались очень гибкими носителями: если нужно было записать очень много информации, в картридж просто помещалось больше ленты.

Сегодня ленточные картриджи типа 800-гигабайтного LTO Ultrium используются для масштабной поддержки серверов, хотя в последние годы их популярность упала ввиду большего удобства переноса данных с винчестера на винчестер.

Печать на бумаге





В 1970-х благодаря относительно низкой стоимости популярность набирают персональные компьютеры. Однако существовавшие способы хранения данных многим оказались не по карману. Один из первых ПК, MITS Altair поставлялся и вовсе без носителей для записи информации. Пользователям предлагалось вводить программы при помощи специальных тумблеров на передней панели. Тогда, на заре развития «персоналок», пользователям нередко приходилось в буквальном смысле вставлять в компьютер листки с
написанными от руки программами. Позднее программы стали распространяться в печатном виде через бумажные журналы.

Дискеты



В 1971 году на свете появилась первая дискета IBM. Она представляла собой покрытый магнитным веществом 8-дюймовый гибкий диск, помещенный в пластиковый корпус. Пользователи быстро поняли, что для загрузки данных в компьютер «флоппи-диски» быстрее, дешевле и компактнее, чем стопки перфокарт. В 1976 году один из создателей первой дискеты, Алан Шугарт, предложил ее новый формат – 5,25-дюймов. В таком размер просуществовала до конца 1980-х, пока не появились 3.5-дюймовые дискеты Sony. Как это начиналось …

В конце 60-х годов американская фирма IBM предложила новое запоминающее устройство, которое использовало гибкий диск (флоппидиск). Гибкий диск работает так же, как и жесткий, но выполнен в виде упругой круглой пластинки с пластиковой основой, покрытой магнитным составом. Диск помещен в специальный гибкий конверт-кассету, предохраняющий его от механических повреждений и пыли.

Диск с конвертом устанавливается пользователем в специальное устройство (дисковод). В этом устройстве он вращается внутри конверта со скоростью около 300 об/мин.

Для уменьшения трения внутренняя часть конверта покрывается особым материалом. Через специально сделанные прорези магнитная головка считывания-записи дисковода контактирует с поверхностью диска и производит считывание или запись соответствующей информации. Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД) — сложное механическое устройство, оно требует подключения к компьютеру специального электронного блока-контроллера, который преобразует команды, поступающие от машины к накопителю, и следит за их выполнением, а также управляет процессом обмена данными.

Фирма IBM предложила использовать гибкие диски диаметром 203 мм (8 англ. дюймов) и разработала соответствующий стандарт на эти дисковые накопители.

Новое устройство внешней памяти начало приобретать большую популярность. В 1976 г. было продано около 200 тыс. устройств, в 1981 г. уже 3-4 млн, на общую сумму 2,3 млрд. долл., а в 1984 г. было поставлено 8,2 млн. НГМД на сумму 4,2 млрд. долл. Только в США в 1984 г. для НГМД было изготовлено 285 млн. гибких дисков.

Вместе с бурным развитием вычислительной техники усовершенствовались и НГМД. В начале 70-х годов американский изобретатель Ален Шугарт предложил уменьшить диаметр дисков до 133 мм (5,25 дюйма). В 1976 г. образованная им фирма «Шугарт Ассошиэйтс» выпустила первые накопители с гибкими дисками такого размера, получившие название минидисков (минифлоппи). Несмотря на первоначально меньший объем внешней памяти, эти накопители были вдвое дешевле стандартных с 203-мм дисками. Последнее обстоятельство сразу привлекло к ним внимание широкой группы пользователей ПК.

Улучшение качества записи и качества магнитных головок позволило перейти к гибким дискам с двойной плотностью записи.

Первые 203-мм и 133-мм гибкие диски использовали в работе только одну сторону диска. С целью увеличения объема внешнего накопителя были разработаны и начали поставляться устройства, в которых информация записывалась и считывалась с обеих сторон диска. Это увеличило объем памяти в 2 раза, а с учетом двойной плотности записи — в 4 раза.

Разработкой и производством НГМД занималось несколько десятков фирм в США, Японии, ФРГ и других странах. Эти устройства быстро вытеснили накопители на магнитной ленте во многих случаях применения ПК. Использование НГМД на порядок увеличивало быстродействие системы.

В настоящее время внешняя память на гибких магнитных дисках стала неотъемлемой частью типовой конфигурации большинства учебных и всех профессиональных ПК.

В каких направлениях шло дальнейшее техническое развитие НГМД?

Во-первых, продолжалось уменьшение физических размеров накопителей, в частности, по высоте. Многие фирмы выпускали накопители половинной высоты, т. е. в прежнем корпусе можно было разместить уже два устройства.

Во-вторых, были реализованы успешные попытки уменьшить диаметр дисков, а следовательно, и габариты накопителя.Так, японская фирма «Сони» разработала НГМД с дисками диаметром 89 мм (3,5 дюйма). Диск помещен в жесткий конверт размером 90×94 мм (3,54×3,7 дюйма) и толщиной 1,3 мм., оборудованный специальной металлической «шторкой». Когда диск вставляется в дисковод, «шторка» автоматически сдвигается и открывает прорезь в конверте, через которую магнитная головка взаимодействует с гибким диском. При двойной плотности записи подобный диск с односторонней записью вмещает 360 Кбайт, а при двусторонней записи — 720 Кбайт.

Стандартный накопитель фирмы «Сони» стоил примерно 10% дороже, чем накопитель на 133-мм дисках, а сами 89-мм диски были дороже аналогичных 133-мм дисков в 2-2,5 раза. Однако малый размер дисков и самого накопителя жесткая конструкция конверта с диском и защита поверхности диска с помощью «шторки» привлекли к этому типу НГМД значительное количество пользователей. Накопители с 89-мм дисками объемом 720 Кбайт нашли применение во многих портативных ПК, например в моделях японской фирмы «Тошиба» — T1100, Т1200, Т3100, американских фирм»Зенит Дейта Системс» — Z181, «Бондвелл Инк. » — Bondwell 8 и др. Фирма IBM в моделях ПК серии PS/2 использует НГМД c дисками диаметром 89 мм, объемом 720 Кбайт и 1,44 Мбайт.

В-третьих, за счет использования новых технических средств и технологий ряд фирм разрабатывали НГМД сповышенным объемом памяти.

Так, фирма IBM в PC AT применила накопители на 133-мм дисках объемом 1,2 Мбайт форматированной памяти. За счет перехода к большей плотности расположения дорожек на диске удалось более чем вдвое повысить объем внешнего накопителя ПК.

Японская фирма «Хитачи-Максвелл» объявила о разработке 133-мм гибких магнитных дисков с объемом памяти 19 Мбайт на диск. За короткий срок объем 89-мм дисков возрос с 360 Кбайт до 1,44 Мбайт.

К началу 1987 г. наиболее распространенными в мире были 133-мм диски для ПК фирмы IBM и практически пересталивыпускаться накопители на дисках диаметром 203 мм. Очень быстро растет рынок 89-мм НГМД.

По оценкам фирмы «Дейтаквест» (США) производство 133-мм накопителей росло с 8,2 млн. штук в 1985 г. до 11 млн.штук в 1987 г., а затем упало к 1991 г. до 7,3 млн. штук. Одновременно возросло производство 89-мм накопителей с 603 тыс. штук в 1985 г. до 14 млн. штук в 1991 г., т. е. к концу 80-х годов оно превысило производство 133-мм накопителей.

Стоимость стандартного накопителя для IBM PC с 133-мм дисками объемом 360 Кбайт составляла в США в середине 1987 г., 65 долл., а с 89-мм дисками объемом 720 Кбайт — 150 долл.

Компакт-кассеты




Компакт-кассета была изобретена компанией Philips, которая догадалась помесить две небольшие катушки магнитной пленки в пластиковый корпус. Именно в таком формате в 1960-х годах делались аудиозаписи. HP использовала такие кассеты в своем десктопе HP 9830 (1972), но по началу такие кассеты в качестве носителей цифровой информации особой популярностью не пользовались. Потом искатели недорогих носителей данных все же обернули свой взор в сторону кассет, которые с их легкой руки оставались востребованными до начала 1980-х. данные на них, кстати, можно было загружать с обычного аудиоплеера.

После появления первого устройства магнитного хранения данных (IBM RAMAC) рост поверхностной плотности записи достигал 25 % в год, а с начала 1990-х — 60 процентов. Разработка и внедрение магниторезистивных (1991 года ) и гигантских магниторезистивных (1997 года) головок еще больше ускорили увеличение поверхностной плотности записи. За 45 лет, прошедших с момента появления первых устройств магнитного хранения данных, поверхностная плотность записи выросла более чем в 5 миллионов раз.

В современных накопителях размером 3.5 дюйма величина этого параметра составляет 10-20 Гбит/дюйм2, а в экспериментальных моделях достигает 40 Гбит/дюйм2. Это позволяет выпускать накопители емкостью более 400 Гбайт.


ROM-картриджи


ROM-картридж – это плата, состоящая из постоянного запоминающего устройства (ROM) и коннектора, помещенных в твердую оболочку. Область применения картриджей – компьютерные игры и программы. Так, в 1976 году компания Fairchild выпустила ROM-картридж для записи ПО под видеоприставку Fairchild Channel F. Вскоре под использование ROM- картриджей были адаптированы и домашние компьютеры типа Atari 800 (1979) или TI-99/4 (1979).

ROM-картриджи были просты в использовании, но относительно дороги, из-за чего, собственно, и «умерли».


Великие эксперименты с дискетами




В 1980-х многие компании попробовали создать альтернативу дискете размером 3,5 дюйма. Одно такое изобретение (на фото вверху в центре) трудно назвать дискетой даже с натяжкой: картридж ZX Microdrive состоял из огромного мотка магнитной ленты, по принципу восьмидорожковой кассеты. Другой экспериментатор, Apple, создал дискету FileWare (справа), которая поставлялась вместе с первым компьютером Apple Lisa – худшим девайсом в истории компании по версии Network World, a также 3-дюймовый Compact Disk (внизу слева) и редкую сейчас 2-дюймовую дискету

LT-1 (вверху слева), использовавшуюся исключительно в ноутбуке Zenith Minisport 1989 года выпуска. Остальные эксперименты завершились созданием продуктов, которые стали нишевыми и не смогли повторить успех своих 5,25-дюймовой и 3,5-дюймовой предшественниц.

Оптический диск





Компакт-диск, изначально использовавшийся как носитель цифровой аудиоинформации, обязан своим рождением совместному проекту Sony и Philips и впервые появился на рынке в 1982 году. Цифровые данные хранятся на этом пластиковом носителе в виде микроуглублений на его зеркальной поверхности, а считывается информация при помощи лазерной головки.
Как оказалось, что цифровые CD как нельзя лучше подходят для хранения компьютерных данных, и вскоре те же Sony и Philips доработали новинку.

Так в 1985 году мир узнал о CD-ROMах.

На протяжении последующих 25 лет оптический диск претерпел массу изменений, его эволюционная цепочка включает DVD, HD-DVD и Blu-ray. Значимой вехой было появление в 1988 году CD-Recordable (CD-R), позволившего пользователям самостоятельно записывать данные на диск. В конце 1990-х оптические диски, наконец, подешевели, и окончательно отодвинули дискеты на задний план.

Магнитооптические носители



Как и компакт-диски, магнитооптические диски «читает» лазер. Однако в отличие от обычных CD и CD-R большинство магнитооптических носителей позволяют многократно наносить и стирать данные. Это достигается посредством взаимодействия магнитного процесса и лазера при записи данных. Первый магнитооптический диск входил в комплект компьютера NeXT (1988 год, фото справа внизу), а емкость его составляла 256 Мб. Самый  известный носитель этого типа – аудиодиск MiniDisc Sony (вверху в центре, 1992 год). Был у него и «собрат» для хранения цифровых данных, который назывался MD-DATA (слева вверху). Магнитооптические диски производятся до сих пор, однако из-за малой емкости и относительновысокой стоимости они перешли в разряд нишевых продуктов.

Iomega и Zip Drive




Iomega заявила о себе на рынке носителей информации в 1980-х, выпустив картриджи с магнитными дисками Bernoulli Box, емкостью от 10 до 20 Мб.

Более поздняя интерпретация этой технологии воплотилась в так называемом носителе Zip (1994 год), который вмещал до 100 Мб информации на недорогой 3,5-дюймовом диске. Формат пришелся по душе демократичной ценой и хорошей емкостью, и диски Zip оставались на гребне популярности до конца 1990-х. Однако на уже появившиеся в то время CD-R можно было записать до 650 Мб, и когда их цена снизилась до нескольких центов за штуку, продажи Zip-дисков катастрофически упали. Iomega сделала попытку спасти технологию и разработала диски размером 250 и 750 Мб, однако CD-R к тому времени уже окончательно завоевали рынок. Так Zip стал историей.

Флоппиобразные-диски



Первую супердискету выпустила компания Insight Peripherals в 1992 году. На 3,5-дюймовом диске вмещалось 21 Мб информации. В отличие от других носителей, этот формат был совместим с более ранними традиционными приводами для 3,5-дюймовых дискет. Секрет высокой эффективности таких накопителей крылся в сочетании гибкого диска и оптики, то есть данные записывались в магнитной среде при помощи лазерной головки, при этом обеспечивалась более точная запись и больше дорожек, соответственно, больше места. В конце 1990-х появились два новых формата – Imation LS-120 SuperDisk (120 Мб, справа внизу) и Sony HiFD (150 Мб, справа вверху). Новинки стали серьезными конкурентами Iomega Zip drive, однако в конечном итоге всех победил формат CD-R.

Бардак в мире портативных носителей




Громкий успех Zip Drive в середине 1990-х породил массу подобных устройств, производители которых надеялись отхватить кусок рынка у Zip. Среди основных конкурентов Iomega можно отметить SyQuest, который сначала раздробил собственный сегмент рынка, а потом погубил свою продуктовую линейку чрезмерным разнообразием – SyJet, SparQ, EZFlyer и EZ135. Еще один серьезный, но «мутный» соперник – Castlewood Orb, придумавший диск наподобие Zip емкостью 2,2 Гб.

Наконец, сама компания Iomega сделала попытку дополнить диск Zip другими типами съемных носителей – от больших съемных винчестеров (1- и 2-гигабайтные Jaz Drive) до миниатюрного Clik drive на 40 Мб. Но ни один не достиг высот Zip.

Flash наступает




В начале 1980-х Toshiba придумала флеш-память NAND, однако технология стала популярной только спустя десятилетие, вслед за появлением цифровых камер и PDA. В это время она начинает реализовываться в разных формах – от больших кредитных карт (предназначенных для использования в ранних наладонниках) до карточек CompactFlash, SmartMedia, Secure Digital, Memory Stick и xD Picture Card.

Карты флеш-памяти удобны, прежде всего, тем, что в них нет подвижных частей. Кроме этого, они экономичны, прочны и относительно недороги при постоянно увеличивающемся объеме памяти. Первые карточки CF вмещали 2 Мб, сейчас же их емкость достигает 128 Гб.

Куда уж меньше





На   промослайде IBM/Hitachi изображен крошечный винчестер Microdrive. Появился он в 2003 году и на какое-то время завоевал сердца компьютерных пользователей.

Дебютировавший в 2001 году iPod и другие медиа-плееры оснащены похожими устройствами на базе вращающегося диска, однако производители быстро разочаровались в таком накопителе: слишком уж он хрупок, энергоемок и мал по объему. Так что этот формат уже почти «похоронен».

1956 год — жёсткий диск IBM 350 в составе первого серийного компьютера IBM 305 RAMAC. Накопитель занимал ящик размером с большой холодильник и имел вес 971 кг, а общий объём памяти 50 вращавшихся в нём покрытых чистым железом тонких дисков диаметром 610 мм составлял около 5 миллионов 6-битных байт (3,5 Мб в пересчёте на 8-битные байты).

А вот то, что касается жестких дисков.
    * 1980 год — первый 5,25-дюймовый Winchester, Shugart ST-506, 5 Мб.
    * 1981 год — 5,25-дюймовый Shugart ST-412, 10 Мб.
    * 1986 год — стандарты SCSI, ATA(IDE).
    * 1991 год — максимальная ёмкость 100 Мб.
    * 1995 год — максимальная ёмкость 2 Гб.
    * 1997 год — максимальная ёмкость 10 Гб.
    * 1998 год — стандарты UDMA/33 и ATAPI.
    * 1999 год — IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 Мб.
    * 2002 год — стандарт ATA/ATAPI-6 и накопители емкостью свыше 137 Гб.
    * 2003 год — появление SATA.
    * 2005 год — максимальная ёмкость 500 Гб.
    * 2005 год — стандарт Serial ATA 3G (или SATA II).
    * 2005 год — появление SAS (Serial Attached SCSI).
    * 2006 год — применение перпендикулярного метода записи в коммерческих накопителях.
    * 2006 год — появление первых «гибридных» жёстких дисков, содержащих блок флеш-памяти.
    * 2007 год — Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 Тб.
    * 2009 год — на основе 500-гигабайтных пластин Western Digital, затем Seagate Technology LLC выпустили модели ёмкостью 2 Тб.[18]
    * 2009 год — Western Digital объявила о создании 2,5-дюймовых HDD объемом 1 Тб (плотность записи — 333 Гб на одной пластине)[19]
    * 2009 год — появление стандарта SATA 3.0 (SATA 6G).

Пришествие USB




В 1998 году началась эпоха USB. Неоспоримое удобство USB-девайсов сделало их практически неотъемлемой частью жизни всех ПК-пользователей. С годами они уменьшаются в физических размерах, но становятся все более емкими и дешевыми. Особенно популярны появившиеся в 2000 году «флешки», или USB thumb drives (от англ. thumb – «большой палец»), названные так за свой размер – с человечески палец. Благодаря большой емкости и маленькому размеру USB-накопители стали, пожалуй, самым лучшим носителем информации, придуманных человечеством.

Переход в виртуальность



На протяжении последних пятнадцати лет локальные сети и интернет постепенно вытесняют портативные носители информации из жизни ПК-пользователей. Поскольку сегодня практически любой компьютер имеет выход в глобальную сеть, пользователям нечасто требуется переносить данные на внешние девайсы или переписывать на другой компьютер. В наше время за перенос информации отвечают провода и электронные сигналы. Беспроводные стандарты Bluetooth и Wi-Fi и вовсе делают физические компьютерные соединения ненужными.

от времен IBM 1311 до наших дней. Часть 1 / Хабр


Что было, то и будет;
и что делалось, то и будет делаться,
и нет ничего нового под солнцем.

Книга Екклезиаста, 1:9

Вечная мудрость, вынесенная в эпиграф, применима практически к любой отрасли, в том числе и к такой стремительно меняющейся, как IT. На поверку оказывается, что многие ноу-хау, о которых начинают говорить только сейчас, основаны на изобретениях, сделанных несколько десятков лет назад и даже успешно (или не очень) использовавшихся в потребительских устройствах или в сфере B2B. Это касается и такого, казалось бы, новомодного направления, как мобильные гаджеты и портативные носители информации, о чем мы подробно поговорим в сегодняшнем материале.

За примерами далеко ходить не надо. Взять те же мобильные телефоны. Если вы полагаете, что первым «умным» устройством, у которого полностью отсутствовала клавиатура, является iPhone, появившийся лишь в 2007 году, то глубоко ошибаетесь. Идея создания самого настоящего смартфона, совмещающего в едином корпусе средство связи и возможности КПК, принадлежит отнюдь не Apple, а IBM, причем первый такой аппарат был представлен широкой общественности еще 23 ноября 1992 года в рамках выставки достижений телекоммуникационной отрасли COMDEX, прошедшей в Лас-Вегасе, а в серийное производство это чудо техники поступило уже в 1994 году.


Персональный коммуникатор IBM Simon — первый в мире смартфон с сенсорным экраном

Персональный коммуникатор IBM Simon стал первым мобильным телефоном, у которого в принципе отсутствовала клавиатура, а ввод информации осуществлялся исключительно с помощью сенсорного экрана. При этом гаджет совмещал в себе функциональность органайзера, позволял отправлять и получать факсы, а также работать с электронной почтой. При необходимости IBM Simon можно было подключить к персональному компьютеру для обмена данными или использования в качестве модема с производительностью 2400 bps. Кстати, ввод текстовой информации был реализован достаточно остроумным способом: у владельца был выбор между миниатюрной QWERTY-клавиатурой, которой, с учетом размера дисплея 4,7 дюйма и разрешения 160×293 пикселей, было не особо удобно пользоваться, и интеллектуальным помощником PredictaKey. Последний выводил на экран лишь следующие 6 символов, которые, по мнению предиктивного алгоритма, могли быть использованы с наибольшей вероятностью.

Лучший эпитет, которым можно охарактеризовать IBM Simon, — «опережающий время», что в конечном счете и определило полное фиаско данного устройства на рынке. С одной стороны, на тот момент еще не существовало технологий, способных сделать коммуникатор по-настоящему удобным: мало кому понравится таскать с собой девайс размером 200×64×38 мм и весом 623 грамма (а вместе с зарядной станцией — более 1 кг), действия аккумулятора которого хватало только на 1 час в режиме разговора и 12 часов — в режиме ожидания. С другой стороны, цена вопроса: 899 долларов с контрактом сотового оператора BellSouth, ставшего официальным партнером IBM в США, и свыше $1000 — без него. Также не забываем про возможность (а скорее даже необходимость) приобрести более вместительную батарею — «всего» за $78.


Визуальное сравнение IBM Simon, современных смартфонов и еловой шишки

С внешними накопителями информации тоже не все так просто. По гамбургскому счету, создание первого такого устройства можно приписать опять же IBM. 11 октября 1962 года корпорация анонсировала революционную систему хранения данных IBM 1311. Ключевой особенностью новинки являлось использование сменных картриджей, каждый из которых содержал шесть 14-дюймовых магнитных пластин. Хотя такой съемный накопитель весил 4,5 килограмма, это все равно стало важным достижением, так как, по крайней мере, можно было менять кассеты по мере заполнения и переносить их между установками, каждая из которых была размером с внушительный комод.


IBM 1311 — хранилище данных со сменными жесткими дисками

Но даже за такую мобильность пришлось расплачиваться производительностью и емкостью. Во-первых, дабы предотвратить повреждение данных, внешние стороны 1-й и 6-й пластин лишили магнитного слоя, и они, по совместительству, выполняли защитную функцию. Поскольку для записи теперь использовалось лишь 10 плоскостей, общая емкость съемного диска составила 2,6 мегабайта, что по тем временам было все еще достаточно много: один картридж успешно заменял ⅕ стандартной бобины с магнитной пленкой или 25 тысяч перфокарт, при этом обеспечивая произвольный доступ к данным.

Во-вторых, расплатой за мобильность стало снижение производительности: скорость вращения шпинделя пришлось уменьшить до 1500 оборотов в минуту, и в итоге среднее время доступа к сектору выросло до 250 миллисекунд. Для сравнения, у предшественника данного аппарата, IBM 1301, скорость вращения шпинделя составляла 1800 rpm, а время доступа к сектору — 180 мс. Тем не менее, именно благодаря использованию съемных жестких дисков, IBM 1311 стала весьма популярна в корпоративной среде, поскольку такая конструкция в конечном счете позволила заметно снизить стоимость хранения единицы информации, дав возможность сократить количество закупаемых установок и площадь, необходимую для их размещения. Благодаря этому устройство оказалось одним из самых долгоживущих по меркам рынка компьютерного железа и было снято с производства лишь в 1975 году.

Преемник IBM 1311, получивший индекс 3340, стал результатом развития идей, заложенных инженерами корпорации в конструкцию предыдущей модели. Новая система хранения данных получила полностью герметичные картриджи, за счет чего удалось, с одной стороны, нивелировать влияние факторов окружающей среды на магнитные пластины, повысив их надежность, и в то же время существенно улучшить аэродинамику внутри кассет. Картину дополнял ответственный за перемещение магнитных головок микроконтроллер, наличие которого позволило значительно повысить точность их позиционирования.


IBM 3340, по кличке Винчестер

Как результат, емкость каждого картриджа возросла до 30 мегабайт, а время доступа к сектору снизилось ровно в 10 раз — до 25 миллисекунд. При этом скорость передачи данных достигла рекордных по тем временам 885 килобайт в секунду. Кстати, именно благодаря IBM 3340 в обиход вошел жаргонизм «винчестер». Дело в том, что аппарат был рассчитан на одновременную работу с двумя съемными накопителями, из-за чего получил дополнительный индекс «30-30». Такой же индекс имела и всемирно известная винтовка Winchester с той лишь разницей, что если в первом случае речь шла о двух дисках емкостью 30 МБ, то во втором — о калибре пули (0,3 дюйма) и весе пороха в капсюле (30 гран, то есть около 1,94 грамма).

Floppy Disk — прообраз современных внешних накопителей

Хотя именно картриджи для IBM 1311 можно считать прапрапрадедушками современных внешних жестких дисков, все же эти устройства были бесконечно далеки от потребительского рынка. Но для того чтобы продолжить генеалогическое древо мобильных носителей информации, сперва нужно определиться с критериями отбора. Очевидно, за бортом останутся перфокарты, так как являются технологией «додисковой» эпохи. Также вряд ли стоит учитывать накопители на основе магнитных лент: хотя формально катушка обладает таким свойством, как мобильность, ее производительность не идет ни в какое сравнение даже с первыми образцами винчестеров по той простой причине, что магнитная лента обеспечивает лишь последовательный доступ к записанным данным. Таким образом, ближе всего к жестким дискам с точки зрения потребительских свойств оказываются диски «мягкие». И правда: дискеты достаточно компактны, при этом, подобно винчестерам, выдерживают многократную перезапись и способны работать в режиме произвольного чтения. С них и начнем.

Если вы ожидаете вновь увидеть три заветные буквы, то… вы абсолютно правы. Ведь именно в лабораториях IBM исследовательская группа Алана Шугарта искала достойную замену магнитным лентам, которые прекрасно подходили для архивирования данных, но проигрывали винчестерам в повседневных задачах. Подходящее решение предложил присоединившийся к команде старший инженер Дэвид Нобль, спроектировавший в 1967 году съемный магнитный диск с защитным кожухом, работа с которым осуществлялась при помощи специального дисковода. Спустя 4 года IBM представила первую в мире дискету, имевшую объем 80 килобайт и диаметр 8 дюймов, а уже в 1972 году свет увидело второе поколение флоппи-дисков, емкость которых составила уже 128 килобайт.


8-дюймовая дискета IBM емкостью 128 килобайт

На волне успеха дискет уже в 1973 году Алан Шугарт принимает решение покинуть корпорацию и основать собственную фирму, получившую название Shugart Associates. Новое предприятие занялось дальнейшим усовершенствованием накопителей на гибких дисках: в 1976 году компания вывела на рынок компактные дискеты размером 5,25 дюйма и оригинальные дисководы, получившие обновленный контроллер и интерфейс. Стоимость Shugart SA-400 mini-floppy на старте продаж составила 390 долларов США за сам дисковод и $45 — за комплект из десяти дискет. За всю историю существования компании именно SA-400 стал наиболее успешным продуктом: темп отгрузки новых устройств достигал 4000 единиц в день, и постепенно 5,25-дюймовые дискеты вытеснили с рынка громоздких восьмидюймовых собратьев.

Однако и компания Алана Шугарта не смогла долго доминировать на рынке: уже в 1981 году эстафету приняла Sony, представив еще более миниатюрную дискету, диаметр которой составлял всего 90 мм, или 3,5 дюйма. Первым ПК, использовавшим встроенный дисковод нового формата, стал HP-150, выпущенный Hewlett-Packard в 1984 году.


Первый персональный компьютер с 3,5-дюймовым дисководом Hewlett-Packard HP-150

Дискета от Sony оказалась настолько удачной, что быстро вытеснила все альтернативные решения, представленные на рынке, а сам форм-фактор просуществовал практически 30 лет: массовое производство 3,5-дюймовых дискет закончилось лишь в 2010 году. Популярность нового продукта была обусловлена несколькими факторами:

  • жесткий пластиковый корпус и сдвижная металлическая заслонка обеспечивали надежную защиту самого диска;
  • благодаря наличию металлической втулки с отверстием для правильного позиционирования, отпала необходимость проделывать отверстие непосредственно в магнитном диске, что также благоприятно сказалось на его сохранности;
  • с помощью сдвижного переключателя была реализована защита от перезаписи (ранее, чтобы блокировать возможность повторной записи, на дискете приходилось заклеивать скотчем контрольный вырез).


Нестареющая классика — 3,5-дюймовая дискета Sony

Наряду с компактностью, 3,5-дюймовые дискеты отличались и куда более высокой емкостью по сравнению с предшественниками. Так, наиболее совершенные 5,25-дюймовые дискеты высокой плотности, появившиеся в 1984 году, вмещали 1200 килобайт данных. Хотя первые 3,5-дюймовые образцы имели емкость 720 Кб и были в этом плане идентичны 5-дюймовым дискетам четырехкратной плотности, уже в 1987 году появились дискеты высокой плотности на 1,44 МБ, а в 1991 году — расширенной плотности, вмещающие уже 2,88 МБ данных.

Некоторые компании предприняли попытки создать еще более миниатюрные дискеты (например, Amstrad разработала дискеты диаметром 3 дюйма, которые использовались в ZX Spectrum +3, а Canon выпускала 2-дюймовые специализированные дискеты для записи и хранения композитного видео), однако они так и не прижились. Зато на рынке стали появляться внешние устройства, которые идеологически были уже куда ближе к современным внешним накопителям.

Ящик Бернулли от Iomega и зловещие «щелчки смерти»

Как ни крути, объемы дискет были слишком малы для хранения достаточно больших массивов информации: по современным меркам их можно сравнить с флешками начального уровня. Но что же в таком случае можно назвать аналогом внешнего жесткого диска или твердотельного накопителя? Лучше всего на эту роль подходит продукция компании Iomega.

Первым их устройством, представленным в 1982 году, стал так называемый ящик Бернулли (Bernoulli Box). Несмотря на большую для того времени вместимость (первые накопители имели емкость 5, 10 и 20 МБ), оригинальное устройство не пользовалось популярностью из-за, без преувеличения, гигантских размеров: «дискеты» от Iomega имели габариты 21 на 27,5 см, что идентично листу бумаги формата A4.


Так выглядели оригинальные картриджи для ящика Бернулли

Устройства компании обрели популярность начиная с Bernoulli Box II. Размеры накопителей удалось заметно снизить: они уже имели длину 14 см и ширину 13,6 см, (что сопоставимо со стандартными 5,25-дюймовыми дискетами, если не брать во внимание толщину 0,9 см), при этом отличаясь куда более внушительной емкостью: от 20 МБ у моделей стартовой линейки до 230 МБ у дисков, поступивших в продажу в 1993 году. Такие устройства были доступны в двух форматах: в виде внутренних модулей для ПК (благодаря уменьшенным размерам их можно было устанавливать на место считывателей 5,25-дюймовых дискет) и внешних систем хранения, подключаемых к компьютеру по интерфейсу SCSI.


Ящик Бернулли второго поколения

Прямыми наследниками ящика Бернулли стали Iomega ZIP, представленные компанией в 1994 году. Их популяризации во многом способствовало партнерство с Dell и Apple, которые стали устанавливать ZIP-приводы в свои компьютеры. Первая модель, ZIP-100, использовала накопители емкостью 100 663 296 байт (около 96 МБ), могла похвастаться скоростью передачи данных порядка 1 МБ/с и временем произвольного доступа не более 28 миллисекунд, причем внешние приводы могли подключаться к ПК по интерфейсу LPT или SCSI. Несколько позднее появились ZIP-250 емкостью 250 640 384 байт (239 МБ), а на закате серии — ZIP-750, имеющие обратную совместимость с накопителями ZIP-250 и поддерживающие работу с ZIP-100 в режиме legacy (с устаревших накопителей можно было только считывать информацию). Кстати, внешние флагманы даже успели получить поддержку USB 2.0 и FireWire.


Внешний привод Iomega ZIP-100

С появлением CD-R/RW, творения Iomega закономерно канули в Лету — продажи устройств пошли на спад, снизившись к 2003 году практически в четыре раза, а уже в 2007-м полностью сошли на нет (хотя ликвидация производства состоялась лишь в 2010 году). Возможно, все обернулось бы иначе, если бы у ZIP не было определенных проблем с надежностью.

Все дело в том, что впечатляющая для тех лет производительность устройств обеспечивалась за счет рекордного показателя RPM: гибкий диск вращался со скоростью 3000 оборотов в минуту! Наверняка вы уже догадались, почему первые аппараты назывались не иначе как ящик Бернулли: благодаря высокой скорости вращения магнитной пластины ускорялся и воздушный поток между пишущей головкой и ее поверхностью, давление воздуха падало, вследствие чего диск сближался с сенсором (закон Бернулли в действии). Теоретически эта особенность должна была сделать устройство более надежным, однако на практике потребители столкнулись с таким неприятным явлением, как Clicks of Death — «щелчки смерти». Любой, даже самый маленький, заусенец на магнитной пластине, движущейся с огромной скоростью, мог необратимо повредить пишущую головку, после чего привод парковал актуатор и повторял попытку считывания, что сопровождалось характерными щелчками. Подобная неисправность была «заразной»: если пользователь сразу не сориентировался и вставлял в поврежденный аппарат другую дискету, то она после пары попыток считываний также приходила в негодность, так как пишущая головка с нарушенной геометрией уже сама повреждала поверхность гибкого диска. В то же время дискета с заусенцами могла на раз «убить» и другой считыватель. Поэтому тем, кто работал с продукцией Iomega, приходилось тщательно проверять исправность дискет, а на более поздних моделях даже появились соответствующие предупреждающие надписи.

Магнитооптические диски: HAMR в стиле ретро

Наконец, если уж зашел разговор о портативных носителях информации, нельзя не упомянуть такое чудо техники, как магнитооптические диски (МО). Первые устройства данного класса появились еще в начале 80-х годов XX века, однако наиболее широкое распространение получили лишь в 1988 году, когда компания NeXT представила свой первый ПК под названием NeXT Computer, который оснащался магнитооптическим приводом производства Canon и поддерживал работу с дисками емкостью 256 МБ.


NeXT Computer — первый ПК, оснащенный магнитооптическим приводом

Само существование магнитооптических дисков лишний раз подтверждает верность эпиграфа: хотя о технологии термомагнитной записи (HAMR) активно заговорили лишь в последние годы, однако данный подход успешно использовался в МО более 30 лет назад! Принцип записи на магнитооптические диски аналогичен HAMR, за исключением некоторых нюансов. Сами диски изготавливались из ферромагнетиков — сплавов, способных сохранять намагниченность при температурах ниже точки Кюри (около 150 градусов Цельсия) в отсутствие воздействия внешнего магнитного поля. Во время записи поверхность пластины предварительно прогревалась лазером до температуры точки Кюри, после чего магнитная головка, расположенная с обратной стороны диска, изменяла намагниченность соответствующего участка.

Ключевое отличие данного подхода от HAMR состояло в том, что считывание информации осуществлялось также с помощью лазера малой мощности: поляризованный лазерный луч проходил сквозь пластину диска, отражался от подложки, а затем, пройдя сквозь оптическую систему считывателя, попадал на датчик, который фиксировал изменение плоскости поляризации лазера. Здесь можно наблюдать практическое применение эффекта Керра (квадратичный электрооптический эффект), суть которого заключается в изменении показателя преломления оптического материала пропорционально квадрату напряженности электромагнитного поля.


Принцип считывания и записи информации на магнитооптические диски

Первые магнитооптические диски не поддерживали перезапись и обозначались аббревиатурой WORM (Write Once, Read Many), однако позже появились модели, поддерживающие многократную запись. Перезапись осуществлялась за три прохода: сперва информация стиралась с диска, затем осуществлялась непосредственно запись, после чего проводилась проверка целостности данных. Такой подход обеспечивал гарантированное качество записи, что делало МО даже более надежными, чем CD- и DVD-диски. А в отличие от дискет, магнитооптические носители были практически не подвержены размагничиванию: по оценкам производителей, время хранения данных на перезаписываемых МО составляет не менее 50 лет.

Уже в 1989 году на рынке появились двусторонние 5,25-дюймовые накопители емкостью 650 МБ, обеспечивающие скорость чтения до 1 МБ/с и время произвольного доступа от 50 до 100 мс. На закате популярности МО на рынке можно было встретить модели, вмещавшие до 9,1 ГБ данных. Однако наибольшее распространение получили компактные 90-миллиметровые диски емкостью от 128 до 640 МБ.


Компактный магнитооптический диск емкостью 640 МБ производства Olympus

К 1994 году удельная стоимость 1 МБ данных, сохраненных на таком накопителе, варьировалась от 27 до 50 центов в зависимости от фирмы-изготовителя, что наряду с высокой производительностью и надежностью сделало их вполне конкурентным решением. Дополнительным преимуществом магнитооптических устройств по сравнению с теми же ZIP, являлась поддержка широкого спектра интерфейсов, включая ATAPI, LPT, USB, SCSI, IEEE-1394a.

Несмотря на все преимущества, магнитооптика имела и ряд недостатков. Так, например, накопители от разных брендов (а МО выпускали многие крупные компании, включая Sony, Fujitsu, Hitachi, Maxell, Mitsubishi, Olympus, Nikon, Sanyo и другие) оказывались несовместимыми друг с другом из-за особенностей форматирования. В свою очередь, высокое энергопотребление и необходимость в дополнительной системе охлаждения ограничивали использование таких приводов в лэптопах. Наконец, троекратный цикл существенно увеличивал время записи, причем данную проблему удалось решить лишь к 1997 году с появлением технологии LIMDOW (Light Intensity Modulated Direct Overwrite), объединившей два первых этапа в один за счет добавления встроенных в картридж с диском магнитов, которые и осуществляли стирание информации. В итоге магнитооптика постепенно утратила актуальность даже на поприще долгосрочного хранения данных, уступив место классическим стримерам LTO.

А мне всегда чего-то не хватает…

Все изложенное выше наглядно иллюстрирует тот простой факт, что каким бы гениальным ни было изобретение, оно, кроме всего прочего, должно быть своевременным. IBM Simon был обречен на провал, так как на момент его появления у людей не было потребности в абсолютной мобильности. Магнитооптические диски стали неплохой альтернативой HDD, однако остались уделом профессионалов и энтузиастов, так как на тот момент массовому потребителю куда важнее были скорость, удобство и, разумеется, дешевизна, ради которых рядовой покупатель был готов пожертвовать надежностью. Те же ZIP при всех преимуществах так и не смогли стать подлинным мейнстримом из-за того, что людям не особо хотелось разглядывать каждую дискету под лупой, выискивая заусенцы.

Именно поэтому естественный отбор в конечном счете четко разграничил рынок на два параллельных направления: съемные носители информации (CD, DVD, Blu-Ray), флеш-накопители (для хранения малых объемов данных) и внешние жесткие диски (для больших объемов). Среди последних негласным стандартом стали компактные 2,5-дюймовые модели в индивидуальных корпусах, появлению которых мы обязаны в первую очередь ноутбукам. Другая причина их популярности — экономичность: если классические 3,5-дюймовые HDD во внешнем кейсе сложно было назвать «портативными», при этом они в обязательном порядке требовали подключения дополнительного источника питания (а значит, с собой еще необходимо было таскать адаптер), то максимум, что могло понадобиться 2,5-дюймовым накопителям — дополнительный USB-разъем, а более поздним и энергоэффективным моделям не требовалось и этого.

Кстати, появлению миниатюрных HDD мы обязаны PrairieTek — небольшому предприятию, основанному Терри Джонсоном в 1986 году. Спустя всего три года с момента открытия PrairieTek представила первый в мире 2,5-дюймовый винчестер емкостью 20 МБ, получивший название PT-220. На 30% более компактный по сравнению с десктопными решениями, накопитель имел высоту всего 25 мм, став оптимальным вариантом для использования в ноутбуках. К сожалению, даже будучи пионерами рынка миниатюрных HDD, PrairieTek так и не смогли завоевать рынок, допустив фатальную стратегическую ошибку. Наладив производство PT-220, они сосредоточили усилия на дальнейшей миниатюризации, вскоре выпустив модель PT-120, которая при той же емкости и скоростных характеристиках имела толщину всего 17 мм.


2,5-дюймовый жесткий диск второго поколения PrairieTek PT-120

Просчет заключался в том, что, пока инженеры PrairieTek сражались за каждый миллиметр, конкуренты в лице JVC и Conner Peripherals наращивали объем винчестеров, и это оказалось решающим в таком неравном противостоянии. Пытаясь успеть на уходящий поезд, PrairieTek включилась в гонку вооружений, подготовив модель PT-240, вмещавшую 42,8 МБ данных и отличающуюся рекордно низким по тем временам энергопотреблением — всего 1,5 Вт. Но увы, даже это не спасло компанию от разорения, и в результате уже в 1991 году она прекратила свое существование.

История PrairieTek — еще одна наглядная иллюстрация того, как технические достижения, какими бы значительными они ни казались, в силу своей несвоевременности могут быть попросту невостребованы рынком. В начале 90-х потребитель еще не был избалован ультрабуками и сверхтонкими смартфонами, поэтому острой потребности в подобных дисках не было. Достаточно вспомнить первый планшет GridPad, выпущенный GRiD Systems Corporation в 1989 году: «портативное» устройство весило более 2 кг, а его толщина достигала 3,6 см!


GridPad — первый в мире планшет

И такой «малыш» в те времена считался вполне компактным и удобным: конечный пользователь попросту не видел ничего лучше. В то же время куда острее стоял вопрос дискового пространства. Тот же GridPad, к примеру, вообще не имел жесткого диска: хранение информации было реализовано на базе RAM-чипов, заряд в которых поддерживался встроенными аккумуляторами. На фоне подобных устройств появившийся позже Toshiba T100X (DynaPad) выглядел настоящим чудом уже благодаря тому, что нес на борту полноценный жесткий диск емкостью 40 МБ. То, что «мобильное» устройство имело толщину 4 сантиметра, мало кого смущало.


Планшет Toshiba T100X, более известный в Японии под названием DynaPad

Но, как известно, аппетит приходит во время еды. С каждым годом запросы пользователей росли, и удовлетворить их становилось все сложнее. По мере того, как емкость и быстродействие носителей информации увеличивались, все больше людей стало задумываться о том, что мобильные устройства могли бы быть и покомпактнее, да и возможность иметь в своем распоряжении переносной накопитель, способный вместить все нужные файлы, пришлась бы как нельзя кстати. Иными словами, на рынке появился спрос на принципиально иные с точки зрения удобства и эргономики девайсы, который было необходимо удовлетворить, и противостояние IT-компаний продолжилось с новой силой.

Здесь стоит вновь обратиться к сегодняшнему эпиграфу. Эра твердотельных накопителей началась задолго до нулевых: первый прототип флеш-памяти был создан инженером Фудзио Масуокой в недрах корпорации Toshiba еще в 1984 году, а первый коммерческий продукт на ее основе в лице Digipro FlashDisk появился на рынке уже в 1988-м. Чудо техники вмещало 16 мегабайт данных, а его цена составляла 5000 долларов США.


Digipro FlashDisk — первый коммерческий SSD-накопитель

Новый тренд поддержала Digital Equipment Corporation, представившая в начале 90-х 5,25-дюймовые устройства серии EZ5x с поддержкой интерфейсов SCSI-1 и SCSI-2. Не осталась в стороне и израильская компания M-Systems, анонсировавшая в 1990 году семейство твердотельных накопителей под названием Fast Flash Disk (или FFD), уже более-менее напоминавших современные: SSD имели формат 3,5 дюйма и могли вмещать от 16 до 896 мегабайт данных. Первая модель, получившая название FFD-350, увидела свет в 1995 году.


M-Systems FFD-350 на 208 МБ — прообраз современных SSD

В отличие от традиционных винчестеров, SSD были куда компактнее, обладали более высокой производительностью и, что главное, устойчивостью к ударам и сильной вибрации. Потенциально это делало их практически идеальными кандидатами для создания мобильных накопителей, если бы не одно «но»: высокие цены на единицу хранения информации, из-за чего подобные решения оказались практически непригодными для потребительского рынка. Они пользовались популярностью в корпоративной среде, применялись в авиации при создании «черных ящиков», устанавливались в суперкомпьютеры научно-исследовательских центров, однако о создании розничного продукта на тот момент не могло быть и речи: их никто не стал бы покупать даже в том случае, если бы какая-либо корпорация решилась продавать подобные накопители по себестоимости.

Но изменения рынка не заставили себя долго ждать. Развитию потребительского сегмента съемных SSD-накопителей в немалой степени поспособствовала цифровая фотография, ведь именно в данной отрасли ощущалась острая нехватка компактных и энергоэффективных носителей информации. Судите сами.

Первый в мире цифровой фотоаппарат появился (вновь вспоминаем слова Екклезиаста) еще в декабре 1975 года: его изобрел Стивен Сассон, инженер компании Eastman Kodak Company. Опытный образец состоял из нескольких десятков печатных плат, оптического блока, заимствованного у Kodak Super 8, и магнитофона (фотографии записывались на обычные аудиокассеты). В качестве источника питания для камеры использовались 16 никель-кадмиевых батарей, а весило все это добро 3,6 кг.


Первый прототип цифрового фотоаппарата, созданный Eastman Kodak Company

Разрешение ПЗС-матрицы такого «малыша» составляло всего 0,01 мегапикселя, что позволяло получать кадры 125×80 пикселей, причем на формирование каждого фото уходило 23 секунды. С учетом столь «впечатляющих» характеристик подобный агрегат проигрывал по всем фронтам традиционным пленочным зеркалкам, а значит, о создании коммерческого продукта на его основе не могло быть и речи, хотя в дальнейшем изобретение было признано одной из важнейших вех в истории развития фотографии, а сам Стив был официально включен в Зал славы потребительской электроники (Consumer Electronics Hall of Fame).

Спустя 6 лет инициативу у Kodak перехватила Sony, анонсировав 25 августа 1981 года беспленочный видеофотоаппарат Mavica (название является аббревиатурой от Magnetic Video Camera).


Опытный образец цифрового фотоаппарата Sony Mavica

Камера от японского гиганта выглядела куда интереснее: опытный образец использовал ПЗС-матрицу размером 10 на 12 мм и мог похвастаться максимальным разрешением в 570 х 490 пикселей, а запись велась на компактные 2-дюймовые дискеты Mavipack, которые были способны вместить от 25 до 50 кадров в зависимости от режима съемки. Все дело в том, что формируемый кадр состоял из двух телевизионных полей, каждое из которых записывалось как композитное видео, причем имелась возможность фиксировать как оба поля сразу, так и только одно. В последнем случае разрешение кадра падало в 2 раза, но зато и весила такая фотография вдвое меньше.

Изначально Sony планировала начать серийное производство Mavica в 1983 году, а розничная цена на камеры должна была составить $650. На практике первые промышленные образцы появились лишь в 1984 году, а коммерческая реализация проекта в лице Mavica MVC-A7AF и Pro Mavica MVC-2000 увидела свет лишь в 1986-м, причем камеры стоили практически на порядок дороже, чем планировалось изначально.


Цифровой фотоаппарат Sony Pro Mavica MVC-2000

Несмотря на баснословную цену и инновационность, назвать первые Mavica идеальным решением для профессионального использования не поворачивался язык, хотя в определенных ситуациях такие фотоаппараты оказывались практически идеальным решением. Так, например, репортеры телеканала CNN использовали Sony Pro Mavica MVC-5000 при освещении событий 4 июня на площади Тяньаньмэнь. Усовершенствованная модель получила две независимые ПЗС-матрицы, одна из которых формировала яркостный видеосигнал, а другая — цветоразностный. Такой подход позволил отказаться от использования цветного фильтра Байера и повысить горизонтальное разрешение до 500 ТВЛ. Однако главным преимуществом фотокамеры стала поддержка прямого подключения к модулю PSC-6, позволяющему передавать полученные снимки по радиоканалу напрямую в редакцию. Именно благодаря этому CNN смогли первыми опубликовать репортаж с места событий, а Sony впоследствии даже получила специальную премию «Эмми» за вклад в развитие цифровой передачи новостных фотографий.


Sony Pro Mavica MVC-5000 — та самая камера, благодаря которой Sony стала лауреатом премии «Эмми»

Но что, если фотографу предстоит длительная командировка вдали от цивилизации? В таком случае он мог взять с собой один из замечательных фотоаппаратов Kodak DCS 100, увидевших свет в мае 1991 года. Монструозный гибрид малоформатной зеркальной камеры Nikon F3 HP с цифровой приставкой DCS Digital Film Back, оснащенной вайндером, соединялся с внешним блоком хранения данных Digital Storage Unit (его приходилось носить на плечевом ремне) с помощью кабеля.


Цифровой фотоаппарат Kodak DCS 100 — воплощение «компактности»

Kodak предлагал две модели, каждая из которых имела несколько вариаций: цветную DCS DC3 и черно-белую DCS DM3. Все фотоаппараты линейки оснащались матрицами с разрешением 1,3 мегапикселя, однако отличались размером буфера, который определял максимально допустимое количество кадров при серийной съемке. Например, модификации с 8 МБ на борту могли снимать со скоростью 2,5 кадра в секунду сериями по 6 кадров, а более продвинутые, 32-мегабайтные, допускали длину серии в 24 кадра. В случае превышения данного порога скорость съемки падала до 1 кадра за 2 секунды до тех пор, пока буфер полностью не очищался.

Что же касается блока DSU, то он был оснащен 3,5-дюймовым жестким диском на 200 МБ, способным вместить от 156 «сырых» фото до 600 сжатых с помощью аппаратного JPEG-конвертера (докупался и устанавливался дополнительно), и ЖК-дисплеем для просмотра снимков. Умное хранилище даже позволяло добавлять к фотографиям краткие описания, однако для этого было необходимо подключать внешнюю клавиатуру. Вместе с аккумуляторами его вес составлял 3,5 кг, тогда как общий вес комплекта достигал 5 кг.

Несмотря на сомнительное удобство и цену от 20 до 25 тысяч долларов (в максимальной комплектации), за три последующих года было реализовано около 1000 подобных устройств, которыми, помимо журналистов, заинтересовались медицинские учреждения, полиция и ряд промышленных предприятий. Одним словом, спрос на такую продукцию был, как была и острая потребность в более миниатюрных носителях информации. Подходящее решение предложила компания SanDisk, представив в 1994 году стандарт CompactFlash.


Карты памяти CompactFlash, выпущенные компанией SanDisk, и адаптер PCMCIA для их подключения к ПК

Новый формат получился настолько удачным, что успешно применяется и в настоящее время, а созданная в 1995 году CompactFlash Association насчитывает на сегодняшний день более 200 компаний-участников, среди которых Canon, Eastman Kodak Company, Hewlett-Packard, Hitachi Global Systems Technologies, Lexar Media, Renesas Technology, Socket Communications и многие другие.

Карты памяти CompactFlash могли похвастаться габаритными размерами 42 мм на 36 мм при толщине 3,3 мм. Физический интерфейс накопителей по сути представлял собой урезанный PCMCIA (50 штырьков вместо 68), благодаря чему такую карту можно было легко подключить к разъему для карт расширения PCMCIA Type II с помощью пассивного адаптера. Посредством опять же пассивного переходника CompactFlash мог обмениваться данными с периферийными устройствами через IDE (ATA), а специальные активные адаптеры позволяли работать с последовательными интерфейсами (USB, FireWire, SATA).

Несмотря на сравнительно малую емкость (первые CompactFlash могли вместить лишь 2 МБ данных), карты памяти этого типа были востребованы в профессиональной среде благодаря компактности, экономичности (один такой накопитель потреблял около 5% электроэнергии по сравнению с обычными 2,5-дюймовыми HDD, что позволяло продлить срок автономной работы портативного девайса) и универсальности, которая достигалась за счет как поддержки множества различных интерфейсов, так и возможности работы от источника питания с напряжением 3,3 или 5 вольт, а главное — впечатляющей устойчивости к перегрузкам свыше 2000 g, что было практически недостижимой планкой для классических винчестеров.

Все дело в том, что создать по-настоящему ударопрочные жесткие диски в силу их конструкционных особенностей технически невозможно. При падении любой объект подвергается кинетическому воздействию в сотни, а то и тысячи g (стандартное ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с2) за менее чем 1 миллисекунду, что для классических HDD чревато рядом весьма неприятных последствий, в числе которых необходимо выделить:

  • проскальзывание и смещение магнитных пластин;
  • появление люфта в подшипниках, их преждевременный износ;
  • шлепок головок по поверхности магнитных пластин.

Наиболее опасной для накопителя является именно последняя ситуация. Когда энергия удара направлена перпендикулярно или под незначительным углом к горизонтальной плоскости HDD, магнитные головки сперва отклоняются от своего исходного положения, а затем резко опускаются к поверхности блина, задевая ее кромкой, в результате чего магнитная пластина получает поверхностные повреждения. Причем страдает отнюдь не только то место, куда пришелся удар (которое, к слову, может иметь значительную протяженность в том случае, если в момент падения осуществлялись запись или чтение информации), но и участки, по которым рассеялись микроскопические осколки магнитного покрытия: будучи намагниченными, они не смещаются под действием центробежной силы к периферии, оставаясь на поверхности магнитной пластины, препятствуя нормальным операциям чтения/записи и способствуя дальнейшему повреждению как самого блина, так и пишущей головки. Если же удар достаточно силен, это может и вовсе привести к отрыву сенсора и полному выходу накопителя из строя.

В свете всего вышеперечисленного, для фоторепортеров новые накопители были по-настоящему незаменимы: куда лучше иметь при себе десяток-другой неприхотливых карточек, чем таскать за спиной штуковину размером с видеомагнитофон, которая практически со 100-процентной вероятностью выйдет из строя от мало-мальски сильного удара. Однако для розничного потребителя карты памяти были все еще слишком дороги. Именно поэтому на рынке «мыльниц» успешно доминировала Sony с «кубиком» Mavica MVC-FD, сохранявшим фото на стандартные 3,5-дюймовые дискеты, отформатированные в DOS FAT12, что обеспечивало совместимость почти с любым ПК того времени.


Любительский цифрофой фотоаппарат Sony Mavica MVC-FD73

И так продолжалось практически до конца десятилетия, пока в дело не вмешалась IBM. Впрочем, об этом мы расскажем уже в следующем материале.

А с какими необычными девайсами сталкивались вы? Быть может вам довелось снимать на Mavica, собственными глазами наблюдать агонию Iomega ZIP или пользоваться Toshiba T100X? Делитесь своими историями в комментариях.

Внешние накопители данных: от времен IBM 1311 до наших дней. Часть 2

Автор: Наталья Хлудова

от перфокарт до DVD — Ferra.ru

Источник изображения

Последней вехой в развитии CD стал выпуск стандарта CD-RW (Compact Disc-Rewritable). В отличие от CD-R, записывать такой диск можно было многократно. Конструкция CD-RW была аналогична CD-R, за исключением слоя между поликарбонатом и отражателем. Если в CD-R использовался органический краситель, то в CD-RW его сменил специальный неорганический активный материал. Под воздействием мощного лазерного луча этот материал также темнел и имитировал питы. Затемнение происходило в результате перехода материала из агрегатного состояния в кристаллическое.

Пик популярности CD пришелся на 90-е и 2000-е годы. И даже при этом говорить об этом стандарте в прошедшем времени как-то неправильно, ведь компакт-диски используются и по сей день.

Стандарт DVD

Стандарт DVD (Digital Versatile Disc) был представлен публике в 1996 году. Разработка формата началась примерно за 5 лет до анонса. Точнее, изначально предполагалось создание двух независимых стандартов. Компании Philips и Sony трудились над технологией MMCD (Multimedia Compact Disc), а альянс из 8 компаний, в число которых входили Toshiba и Time Warner, разрабатывали Super Disc. Стараниями компании IBM усилия всех разработчиков удалось объединить — американской компании уж очень не хотелось повторения истории с конкуренцией между кассетными стандартами VHS и Betamax 70-х годов. Так и появился стандарт DVD.

Интересно, что изначально технология разрабатывалась с прицелом на видеоконтент. Ожидалось, что DVD придет на смену устаревающим видеокассетам. Именно поэтому первое время аббревиатура расшифровывалась как Digital Video Disc. К счастью, диск идеально подошел для хранения данных любых форматов, и расшифровку быстро сменили на Digital Versatile Disc.

Если вы думаете, что между DVD и CD очень большая разница, то вы ошибаетесь. Конструктивно DVD во многом повторяет своего предшественника. Главным отличием является то, что для считывания DVD использует красный лазер с длиной волны 650 нм, что на 130 нм меньше, чем у CD. Это позволило уменьшить размер светового пятна, а значит, и минимальный размер ячейки информации. Другими словами, увеличилась плотность записи. В итоге DVD мог вместить в 6,5 раз больше информации, чем CD.

В ОКБ Авиавтоматика разработан новый защищенный бортовой накопитель информации

В России разработана автоматическая аварийно-эксплуатационная система сбора и регистрации полетной информации нового поколения для летательных аппаратов.

«В ОКБ «Авиаавтоматика» разработан перспективный защищенный бортовой накопитель информации ЗБН-Т на основе твердотельного модуля памяти, который по всем параметрам превосходит установленные на серийных самолетах аналогичные приборы», — сообщил «Интерфаксу-АВН во вторник представитель отдела информации ОКБ.

По его словам, новый твердотельный бортовой накопитель информации предназначен для замены магнитных накопителей информации в системах типа БУР «Тестер УЗ-Л» или ЛК на серийных боевых самолетах.

«ЗБН-Т объединил в себе функции аварийного регистратора параметров полета, блока регистрации речевой информации и бортовой автоматизированной системы контроля», — сказал собеседник агентства.

Он отметил, что внедрение прогрессивного способа регистрации полетной информации на основе твердотельного модуля памяти без использования сменных носителей на магнитофонной ленте повышает надежность записи и сохранения данных объективного контроля и сокращает время считывания и обработки информации.

Главным элементом бортового накопителя информации является защищенный от внешнего воздействия модуль памяти ЗМП-К, который накапливает полетную информацию и сохраняет ее в случае катастрофы самолета.

«По выполняемым функциям твердотельный накопитель бортовой информации ЗБН-Т полностью соответствует заменяемым блокам, но превосходит их по объему памяти, надежности, степени защищенности информации при авиационном происшествии и по скорости считывания», — сказал представитель отдела.

Новый твердотельный модуль ЗМП-К вместо магнитной ленты имеет энергонезависимое устройство с памятью объемом не менее 256 мегабайт (МБ). У БУР «Тестер» объем этой памяти составляет 5 МБ.

Надежность (средняя наработка на отказ) у нового бортового накопителя информации ЗБН-Т составляет 8 тыс. часов, тогда как у БУР «Тестер» 1 тыс.

Значительно повышена и защищенность нового самолетного бортового накопителя по сравнению с ныне серийно выпускаемыми от экстремальных воздействий.

«Защищенный модуль памяти ЗМП-К выдерживает ударные перегрузки до 3 400 единиц, статическую нагрузку до 2 270 кг. Он сохраняет полетную информацию после длительного пребывания в морской воде и при температуре до 1 100 градусов по Цельсию с охватом пламенем и тепловым потоком в течение 30 мин», — сказал собеседник агентства.

Авторские права на данный материал принадлежат информационному агентству «Интерфакс-АВН». Цель включения данного материала в дайджест — сбор максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и качество данного материала.

Что такое ssd (твердотельный накопитель информации)?

Твердотельный накопитель — (от английского Solid State Disk, Solid State Drive, или сокращенно SSD) — это перезаписываемое, энергонезависимое компьютерное запоминающее устройство, у которого нет движущихся механических частей. Существуют твердотельные накопители, основанные на использовании как энергонезависимой памяти (Flash SSD или NAND), так и энергозависимой памяти(RAM SSD). NAND твердотельные накопители – это весьма перспективная разработка, и, по мнению многих аналитиков, в ближайшем будущем они вытеснят с рынка накопители на жестких дисках, и займут серьезную долю рынка накопителей. Сегодня же твердотельные накопители в основном применяют в специализированных вычислительных системах, а также в моделях некоторых ноутбуков (к примеру, ноутбуки фирмы Apple, Acer Aspire One, ASUS Eee PC). Твердотельный жесткий диск (SSD — Solid State Disk) был разработан для замены жесткого диска – достаточно хрупкую деталь переносного компьютера. SSD производятся с помощью обычных модулей флэш-памяти. Следовательно, SSD – это массив флэш-микросхем и контроллер, благодаря которому осуществляется взаимодействие с ноутбуков или компьютером по протоколам SATA или ATA. Сегодня SSD-диски попускаются во всех распространенных форм-факторах1,8″,2,2″, реже – 3,5″.

NAND SSD

Твердотельные накопители, основанные на использовании энергонезависимой памяти (NAND SSD), на рынке появились не так давно, но благодаря очень низкой цене они стали уверенно завоевывать рынок. Еще недавно они серьезно проигрывали традиционным накопителям в записи и чтении, но это частично компенсировалось (особенно в случае с чтением) поиском информации с высокой скоростью (которая сопоставима со скоростью оперативной памяти). Но сегодня уже производятся твердотельные накопители Flash, скорость чтения и записи которых может сравниться с традиционными накопителями, и уже разработаны модели, которые будут существенно превосходить их по всем параметрам. NAND твердотельные накопители отличаются низким энергопотреблением и компактными размерами. Они уже завоевали почти весь рынок ускорителей баз данных, и активно вытесняют традиционные диски на рынке мобильных приложений.

RAM SSD

Данные накопители основаны на использовании энергозависимой памяти (такая же память применяется в ОЗУ персональных компьютеров), они отличаются высокой скоростью поиска информации, записи и чтения. Среди недостатков главным будет очень высокая стоимость. RAM SSD по большей части применяют для ускорения работы мощных графических станций и крупных систем управления базами данных. Данные накопители часто оснащены аккумуляторами, чтобы избежать потери данных при отключении питания, а у дорогих моделей есть система оперативного и/или резервного копирования. Одна разновидностей этих накопителей — RIndMA диск, вторичный компьютер с программным RAM-накопителем, который подключается при помощи быстрого сетевого соединения. Цена этого компьютера на порядок ниже специализированных решений, но его не рекомендовано использовать при работе с критичными к потере данных приложениями.

Аккумулятор

Основное применение|Техническая информация|NIPPON ACCUMULATOR CO., LTD.|NACOL|Производство аккумулятора

НАКОПЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ

1. Аккумулятор энергии

За счет установки аккумулятора (ACC) можно уменьшить производительность масляного насоса и остановить работу электродвигателя на холостом ходу. Таким образом, первоначальные затраты на оборудование могут быть сведены к минимуму, а потребление электроэнергии может быть снижено.
За счет работы электродвигателя и гидравлического насоса на холостом ходу предотвращается повышение температуры жидкости в системе, и охладитель становится не нужным.Кроме того, может быть достигнуто предотвращение порчи жидкости в системе. Аккумулятор
также можно использовать в качестве источника гидравлического давления в экстренных случаях, таких как неисправность гидравлического насоса или источника гидравлического оборудования или сбой электричества.

2. ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

При изменении гидравлического давления в трубопроводе замкнутого контура в широких пределах из-за изменения температуры давление можно стабилизировать практически на постоянном уровне с помощью аккумулятора.
С другой стороны, аккумулятор может компенсировать падение давления, которое будет вызвано утечкой масла в оборудовании, которое требует поддержания постоянного давления в течение длительного времени (контур поддержания давления и т. д.), и, как результат, падение давления в такой схеме можно минимизировать.

ДЛЯ АМОРТИЗАТОРА

Быстрое открытие и закрытие клапанов может вызвать ударные волны в гидравлической системе. Установив аккумулятор, который также является «Энергосберегающим оборудованием», рядом с источником этих ударов, аккумулятор может поглощать удары.
Уменьшая удары в гидравлическом контуре, вибрация и шум гасятся, и можно предотвратить преждевременный выход из строя шлангов, фитингов и других компонентов.

ДЛЯ ГАШЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ

Установка аккумулятора рядом с источником пульсаций, создаваемых, например, насосом и т.п., аккумулятор (так называемое энергосберегающее оборудование) может ослабить пульсации давления в гидравлической линии.

ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО БАРЬЕРА

Аккумулятор барьерного типа можно использовать вместо гидравлического насоса, перекачивая или перекачивая жидкости, при этом камера работает как поршень, позволяя жидкости периодически поступать в аккумулятор и выходить из него.

Для защиты масляного бака от пыли

Dynaclean имеет функцию защиты гидравлической жидкости в масляном баке от загрязнения и окисления.

ГЛАВА 16: Аккумуляторы | Мощность и движение

Гидропневматические аккумуляторы

Гидроаккумуляторы

Аккумуляторы позволяют хранить полезные объемы практически несжимаемой гидравлической жидкости под давлением. Символы и упрощенные виды в разрезе на рис. 16-1 показывают несколько типов аккумуляторов, используемых в промышленности.Они не являются полными представлениями, но иллюстрируют общие принципы работы.

Контейнер емкостью 5 галлонов, полностью заполненный гидравлическим маслом при давлении 2000 фунтов на квадратный дюйм, выпустит только несколько кубических дюймов жидкости, прежде чем давление упадет до 0 фунтов на квадратный дюйм. Если бы один и тот же контейнер был заполнен наполовину маслом, а наполовину газообразным азотом, он мог бы слить более 1 1/2 галлона жидкости, в то время как давление упало бы всего на 1000 фунтов на квадратный дюйм. В этом большое преимущество гидропневматических аккумуляторов.

Типы аккумуляторов

Без сепаратора : Некоторые оригинальные аккумуляторы представляли собой емкости высокого давления со смотровым стеклом, показывающим уровень жидкости.Они были примерно наполовину заполнены маслом и наполовину газообразным азотом, и между ними не было разделительного барьера. Перед остановкой насоса запорный клапан на выпускном отверстии аккумулятора был закрыт, чтобы предотвратить утечку жидкости и газа. Этот тип аккумулятора сегодня не используется в новых схемах, но многие из них все еще находятся в эксплуатации.

Газонаполненная камера : Многие аккумуляторы теперь используют резиновую камеру для разделения газа и жидкости. Тарельчатый клапан в выпускном отверстии предотвращает выдавливание баллона, когда насос выключен.Первоначальная конструкция представляла собой ремонт днища, показанный слева на рис. 16-1. Он по-прежнему предлагается большинством производителей. Верхний вид ремонта справа теперь доступен и делает замену мочевого пузыря простой и быстрой.

Газонаполненный поршень : Газонаполненный поршневой аккумулятор имеет свободно плавающий поршень с уплотнениями для разделения жидкости и газа. Он работает и работает аналогично мочевому пузырю, но имеет некоторые преимущества в определенных приложениях. Поршневой газонаполненный аккумулятор может стоить в два раза дороже баллонного аккумулятора такого же размера.

Подпружиненный поршень : Подпружиненный поршневой аккумулятор идентичен газонаполненному, за исключением того, что пружина прижимает поршень к жидкости. Его главное преимущество в том, что нет утечки газа. Основным недостатком является то, что эта конструкция не подходит для высокого давления и большого объема.

Масса с нагрузкой : Все газонаполненные аккумуляторы теряют давление при выбросе жидкости. Это связано с тем, что газообразный азот был сжат поступающей жидкостью из насоса, и газ должен расширяться, чтобы вытолкнуть жидкость.Гидроаккумулятор на рис. 16-1 не теряет давление до тех пор, пока плунжер не достигнет нижнего предела. Таким образом, 100% жидкости используется при полном давлении в системе. Основным недостатком нагруженных аккумуляторов является их физический размер. Они занимают много места и очень тяжелые, если требуется большой объем. Они хорошо работают в центральных гидравлических системах, потому что обычно для них есть место в зоне силового агрегата. Однако центральные гидравлические системы теряют популярность, поэтому только на некоторых объектах используются гидроаккумуляторы.(Прокатные станы — это одно из приложений, где место для размещения больших предметов не является проблемой.) Обратите внимание, что для заполнения этих монстров часто требуется длительное время ожидания.

Мембранные аккумуляторы : Существуют также мембранные аккумуляторы с упругой или металлической диафрагмой. Они используются там, где хранимый объем невелик.

Рис. 16-1. Виды поперечного сечения и символы для гидроаккумуляторов

 

Для чего используются аккумуляторы?

Для увеличения расхода насоса: Чаще всего гидроаккумуляторы используются для увеличения расхода насоса.В некоторых контурах требуется большой объем потока в течение короткого времени, а затем в течение длительного периода используется небольшое количество жидкости или вообще не используется. Вообще говоря, когда половина или более машинного цикла не использует подачу насоса, приложение является вероятным кандидатом на схему аккумулятора.

Схема на рис. 16-2 использует несколько аккумуляторов для увеличения расхода насоса, поскольку время задержки составляет 45 секунд из 57,5-секундного времени цикла. Насос постоянного объема этого контура на 22 галлона в минуту работает под давлением в течение большей части цикла, чтобы заполнить цилиндр и аккумуляторы.Без аккумуляторов для этой схемы потребовался бы насос производительностью 100 галлонов в минуту, приводимый в движение двигателем мощностью 125 л.с. Первая стоимость меньшего насоса и мотора плюс аккумуляторы очень близка к стоимости более крупного насоса и мотора. Однако экономия энергии в течение срока службы машины делает изображенную схему гораздо более экономичной.

Рис. 16-2. Аккумуляторный контур, дополняющий подачу насоса

Одним из недостатков использования аккумуляторов для пополнения насоса является то, что контур должен работать при более высоком давлении, чем необходимо для выполнения работы.В схеме на рис. 16-2 для выполнения работы необходимо давление не менее 2000 фунтов на кв. дюйм. Это означает, что аккумуляторы должны быть заполнены до более высокого давления, чтобы они могли подавать дополнительную жидкость, не опускаясь ниже минимального давления. В этом контуре используется максимальное давление 3000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы хранить достаточное количество жидкости для цикла цилиндра за отведенное время и при этом иметь достаточную силу для выполнения работы. Регулирование потока в контуре необходимо, чтобы цилиндр не вращался слишком быстро. Аккумулятор выбрасывает жидкость с любой скоростью, с которой линии могут работать, при любом падении давления, когда канал потока открыт.

В контуре на рис. 16-2 используется насос фиксированного объема и клапан разгрузки и сброса аккумулятора. Клапан нагнетает поток насоса в аккумуляторы, когда давление падает примерно на 15% ниже максимального установленного давления. При установленном давлении разгрузочный клапан открывается, и весь поток насоса перетекает в резервуар при перепаде давления от 25 до 50 фунтов на квадратный дюйм. Пока насос работает в обход, обратный клапан предотвращает разгрузку аккумуляторов в резервуар. Клапан сброса (представляющий собой запорный клапан с высоким передаточным числом) удерживается закрытым за счет давления холостого хода насоса до тех пор, пока насос не отключится.

Для поддержания давления. Еще одним распространенным применением аккумуляторов является поддержание давления в контуре, когда насос не нагружен. Это особенно полезно при использовании насосов с фиксированным объемом в длительных циклах выдержки. Схема ламинирующего пресса на рис. 16-3 зажимает материал и удерживает его под нагрузкой от одной до пяти минут. Если бы насос протекал через предохранительный клапан под высоким давлением в течение этого промежутка времени, было бы выделено много тепла, что привело бы к потере энергии. С насосом с компенсацией давления потери энергии будут меньше, но система все равно может перегреться за короткое время.

Рис. 16-3. Использование аккумулятора для поддержания давления и/или восполнения утечки

Добавление аккумулятора, регулятора расхода и реле давления к контуру насоса с фиксированным объемом позволяет насосу разгружаться, когда давление находится на уровне или выше минимальной настройки реле давления. Если утечка через клапан или уплотнения цилиндра приводит к падению давления примерно на 5 %, реле давления переключает ходовой распределительный клапан, чтобы создать давление на конце крышки цилиндра и восстановить давление до максимального значения. Насос загружается только тогда, когда требуется жидкость.Эта схема будет непрерывно ламинировать детали и не требует теплообменника. Регулятор потока должен быть установлен на пониженную скорость, чтобы аккумулятор не сбрасывался слишком быстро, когда клапан управления направлением смещается для втягивания плиты. Поток для восполнения утечек незначителен и не требует высокой скорости.

Клапан сброса гидроаккумулятора, показанный на рис. 16-3, представляет собой обратный клапан с высоким передаточным числом, который удерживается в закрытом состоянии за счет низкого давления, когда насос не нагружен. Он открывается для сброса накопленной энергии при отключении насоса.

Для поглощения ударов: быстро движущиеся гидравлические контуры могут создавать скачки давления, вызывающие удары при резком прекращении потока. Аккумуляторы могут быть установлены в таких подверженных ударам контурах, чтобы уменьшить разрушительные скачки давления и расхода до приемлемого уровня или полностью устранить их. (Аккумуляторы могут справляться с другими проблемами, связанными с скачками давления, с некоторыми дополнительными клапанами для особых случаев.)

На рис. 16-4 показан аккумулятор, установленный для устранения скачка давления, вызванного внезапной закупоркой потока.Заправка азотом в этой установке должна быть на 5-10 % выше рабочего давления. Это удерживает аккумулятор вне контура, за исключением случаев скачков давления. Аккумулятор баллонного типа работает здесь лучше всего из-за его быстрой реакции на изменения давления. (Будьте осторожны, применяя аккумуляторы к ударным ситуациям. Фактически можно усилить удар, а не уменьшить или устранить его.)

Рис. 16-4. Использование аккумулятора для устранения ударов, вызванных внезапной остановкой потока

В качестве аварийного источника питания: Некоторым машинам с гидравлическим приводом всегда может потребоваться остановка в открытом положении, чтобы не повредить продукт или оборудование.Когда из-за сбоя питания гидравлический насос отключается, а машина находится в каком-либо положении, кроме открытого, должен быть какой-то способ открыть ее. Резервный насос с приводом от двигателя мог бы заполнить счет, а в некоторых случаях может быть лучшим средством. Другой вариант — использовать аккумуляторы, которые заряжаются перед первым циклом и удерживаются в таком состоянии до тех пор, пока машина не выключится. Накопленная энергия готова к циклу машины в открытое положение в случае сбоя питания.

Схема, показанная на рис. 16-5, управляет шиберным затвором на бункере для отходов, который открывается гидравлически для заполнения перегрузочного грузовика.Цепь расположена в отдаленном районе, подверженном перебоям в подаче электроэнергии, поэтому она была разработана для автоматического закрытия ворот в случае отключения электроэнергии.

Рис. 16-5. Использование аккумулятора в качестве аварийного источника питания

На принципиальной схеме показан цилиндр в состоянии покоя с работающим насосом. При запуске установки на соленоиды C и C2 на нормально открытых 2-ходовых распределителях подается питание. Они остаются под напряжением, пока работает насос. Первый поток насоса проходит через обратный клапан и заполняет аккумулятор жидкостью, достаточной для выдвижения цилиндра из любого открытого положения.Когда электричество доступно, ворота можно открывать и закрывать, чтобы сбрасывать отходы в ожидающий грузовик. Если грузовик заполняется и происходит сбой питания, насос останавливается, и все соленоиды обесточиваются. В этот момент аккумулятор подключается к концу крышки цилиндра, а жидкость в конце штока цилиндра имеет свободный путь к баку.

Обратите внимание на ручной дренаж, подключенный к линии между обратным клапаном и аккумулятором. Этот дренаж должен быть открыт перед работой с контуром. Табличка на машине предупреждает обслуживающий персонал о потенциальной опасности, если аккумулятор не слит.Аварийные источники питания являются единственным аккумуляторным контуром, который в большинстве случаев не может быть автоматически разряжен.

Меры предосторожности при работе с аккумулятором

  • Всегда принимайте меры для слива аккумулятора при выключении. (В конце этого раздела показано несколько способов автоматического слива аккумулятора. Кроме того, всегда есть старый запасной вариант — ручной слив.) Никогда не работайте с контуром с аккумулятором, пока не убедитесь, что давление в нем сброшено.
  • Убедитесь, что поток аккумулятора ограничен до разумного уровня во время работы, и отключите его, чтобы избежать повреждения машины или трубопровода.Аккумуляторы будут разряжать жидкость с любой скоростью, которую позволяет путь выходного потока. Такой высокий поток длится недолго, но ущерб, который он причиняет, наносится быстро.
  • Всегда изолируйте насос от аккумулятора обратным клапаном, чтобы жидкость не могла обратно течь в насос. Без обратного клапана обратный поток гидроаккумулятора может отбросить насос назад и в некоторых случаях привести к выходу из строя.
  • Проверяйте давление предварительной зарядки аккумулятора при установке и не реже одного раза в день в течение первой недели эксплуатации.Если за это время заметной потери давления не наблюдается, сделайте следующую проверку через неделю. Если все в порядке, после этого проводите плановую проверку каждые три-шесть месяцев. Всякий раз, когда предварительное давление в аккумуляторе падает ниже номинального, объем доступной жидкости уменьшается, и, наконец, цикл замедляется.

Один из способов проверить предварительную заправку гидроаккумулятора — выключить насос, дать гидроаккумулятору слить все масло обратно в бак, а затем соединить элементы зарядного комплекта, рис. 16-6.Сначала снимите крышку газового клапана и установите манометр комплекта заправки, шланг и Т-образную рукоятку в сборе на газовый клапан. Затем поверните тройник, чтобы открыть клапан и считать манометрическое давление. Однако каждый раз, когда выполняется эта операция, есть вероятность, что клапан не сядет на место и начнется утечка газа.

Рис. 16-6. Зарядка аккумулятора или проверка его давления предварительной зарядки с помощью набора для зарядки

Чтобы избежать потенциальной утечки газа, на рис. 16-7 показаны два неинвазивных метода проверки предварительной зарядки.И то и другое быстро, просто и может быть выполнено практически в любое время без длительного перерыва в производстве. Любой из этих способов обеспечивает быструю и достаточно тщательную проверку без вторжения в какую-либо сантехнику. Они не на 100 % точны, но будут в пределах ± 5 % от показаний манометра — практически любой, кто их использует. Метод слева наименее точен, особенно при использовании заполненного глицерином манометра.

Метод «Только запуск насоса» слева показывает скачок давления после запуска насоса, а затем устойчивый подъем до установленного давления.Этот первый скачок представляет собой давление предварительной зарядки, а устойчивый подъем происходит во время сжатия газа в камере или за поршнем. Продолжительность времени между первым скачком давления и достижением давления в системе зависит от объема аккумулятора и производительности насоса.

Рис. 16-7. Две неинвазивные процедуры проверки давления предварительной зарядки аккумулятора

Метод отключения насоса при полном давлении является самым простым и точным, особенно если клапан сброса аккумулятора управляется вручную.Жидкость можно медленно сливать с помощью ручного сброса, поэтому манометр медленно достигает давления предварительной зарядки.

При использовании этого метода система должна находиться под давлением, а аккумулятор должен быть заряжен как минимум выше давления предварительной зарядки. При отключении системы открывается либо автоматический, либо ручной дренаж, и давление начинает падать. Поскольку манометр считывает давление масла, а единственная причина, по которой существует давление, — это захваченный газ над ним, давление упадет до точки, а затем внезапно упадет до нуля. Считайте давление, когда манометр внезапно упадет до нуля, чтобы определить предварительную заправку газом.

Этот метод является наиболее точным, но не таким точным, как показания манометра, поэтому используйте его для беглой проверки так часто, как это необходимо, чтобы увидеть, держится ли заряд газа.

Предварительное давление аккумулятора

Обычно газонаполненные аккумуляторы предварительно заряжаются примерно до 85% минимального рабочего давления системы. Это гарантирует, что камера или поршень не сбрасывают всю жидкость во время каждого цикла. Если вся жидкость откачивается с высокой скоростью, баллоны могут застрять в тарельчатых клапанах, а поршни могут деформироваться, когда металл соприкасается с металлом.

В некоторых приложениях этот показатель 85% может быть низким, поскольку минимальное давление в системе низкое. В таком случае используйте гидроаккумулятор поршневого типа, поскольку поршень может перемещаться по стволу практически на любое расстояние без повреждений. Баллонный аккумулятор не следует использовать, если давление предварительной зарядки составляет менее половины максимального давления. Это позволяет избежать настолько сильного сжатия мочевого пузыря, что трение о самом себе приводит к образованию в нем отверстий.

Применение аккумуляторов

Многие приложения могут использовать аккумулятор любого типа с одинаковыми удовлетворительными результатами.Однако бывают случаи, когда один конкретный стиль более чувствителен или предлагает более длительный срок службы. Как упоминалось в предыдущем разделе, величина давления предварительной зарядки является одной из причин выбора баллонного или поршневого аккумулятора.

Аккумуляторы с грузом медленно реагируют на повышение давления, поэтому они плохо работают в качестве амортизаторов. Гидроаккумуляторы снижают, но не останавливают скачки давления. Поршневые аккумуляторы не так быстро, как баллонные, реагируют на быстрое повышение давления.Поэтому в таких ситуациях лучшим выбором является аккумулятор баллонного типа.

Некоторые контуры аккумуляторов устанавливаются для гашения скачков высокого давления на выходе из поршневых насосов. Поршневой аккумулятор в этом приложении не может реагировать достаточно быстро, чтобы выполнить работу. Кроме того, короткий ход поршня и уплотнений может вызвать чрезмерный износ отверстия и уплотнений. Баллонный аккумулятор лучше всего работает в этой схеме.

Калибровочные аккумуляторы

Большинство поставщиков аккумуляторов предлагают в своей литературе информацию о размерах аккумуляторов для любой из вышеперечисленных схем.Многие предлагают компьютерные программы, которые требуют только ввода системных требований. Затем программа вычисляет размер аккумулятора и выводит номер детали. Одна компания предлагает формулу и программное обеспечение для использования в Интернете.

Клапаны сброса аккумулятора

Во всех вышеперечисленных применениях аккумуляторов (кроме аварийного питания) жидкость аккумулятора сливалась автоматически при выключении. Это очень важно, потому что аккумуляторы хранят энергию, которая может представлять угрозу безопасности и может привести к повреждению машины.Ниже приведены примеры различных типов клапанов и контуров сброса аккумулятора.

На рис. 16-8 показана одна часто используемая схема. Нормально открытый двухходовой гидрораспределитель с соленоидным управлением вставлен в линию насоса между запорным обратным клапаном и аккумулятором. Соленоид подключен так, что на него подается питание при запуске насоса и обесточивается при остановке насоса. Отверстие перед двухходовым клапаном регулирует поток, когда аккумулятор разряжается, чтобы предотвратить повреждение клапана.Эта схема одинаково хорошо работает с насосами с постоянным рабочим объемом или с насосами с компенсацией давления.

Рис. 16-8. Цепь, использующая электромагнитный клапан для сброса аккумулятора

Предупреждение: некоторые электромагнитные клапаны, даже если они предназначены для непрерывной работы, сильно нагреваются при длительном включении. Такой перегрев может привести к образованию лаковых отложений и блокировке внутренних частей клапана в закрытом состоянии после отключения насоса. Это означает, что захваченная энергия не разряжается, и аккумулятор может причинить вред любому, кто работает с цепью.

Схема сброса на рис. 16-9 предназначена только для насосов с компенсацией давления. Упакованный набор клапанов изолирует аккумулятор во время работы насоса и автоматически сбрасывает его при отключении. Комплект состоит из запорного обратного клапана, обратного клапана с пилотным управлением и дроссельной заслонки.

Рис. 16-9. Контур с гидравлическим приводом, который изолирует и опорожняет аккумулятор, питаемый насосом с компенсацией давления

При запуске насоса поток поступает в контур и аккумулятор.Давление на выходе насоса смещает пилотный обратный клапан, блокируя поток в резервуар. Когда аккумулятор заполнен, насос компенсирует отсутствие потока, и контур ожидает нового цикла. Когда давление падает, насос возвращается на ход и компенсирует поток, поступающий в контур. При остановке насоса управляющее давление на обратном клапане, закрывающем пилот, падает, и клапан смещается в открытое положение. Теперь запасённая в аккумуляторе энергия передаётся в бак через отверстие. Эта схема очень надежна, поскольку закрытие и/или открытие клапанов зависит от давления в системе или насосе.

Насос с фиксированным объемом должен быть подключен к резервуару при очень низком давлении, когда его поток не выполняет работу. Общая схема разгрузки насоса фиксированного объема и сброса аккумулятора показана на рис. 16-10. Разгрузочный предохранительный клапан с внутренним управлением и встроенным обратным клапаном направляет весь поток насоса в контур и аккумулятор до тех пор, пока в системе не будет достигнуто заданное давление. Когда регулирующий шар начинает разгружаться, давление в системе давит на разгрузочный поршень и выталкивает его из седла.Это снимает все давление с верхней части тарелки предохранительного клапана. Насос разгружается в бак при давлении от 25 до 100 фунтов на квадратный дюйм, пока давление в системе не упадет примерно на 15%. После этого падения сила пружины толкает разгрузочный поршень назад, и поток насоса снова поступает в контур.

Рис. 16-10. Контур с гидравлическим приводом, который изолирует, разгружает и опорожняет гидроаккумулятор, питаемый насосом с постоянным рабочим объемом.

Клапан сброса гидроаккумулятора блокирует попадание жидкости в бак при работающем насосе и открывается для сброса накопленной энергии, когда насос отключается.Клапан сброса гидроаккумулятора представляет собой обратный клапан с высоким соотношением (до 200:1) пилот-закрытие, который удерживается в закрытом состоянии за счет разгруженного или рабочего давления насоса. При соотношении площадей тарельчатого клапана и управляющего поршня 200:1 давление 25 фунтов на квадратный дюйм в пилотном порте остановится на уровне 5000 фунтов на квадратный дюйм при закрытии тарельчатого клапана. Это удерживает жидкость в контуре гидроаккумулятора до отключения насоса. Затем вся хранящаяся под давлением жидкость быстро и безопасно перетекает в резервуар. (Один поставщик предлагает предохранительный клапан разгрузки и клапан сброса аккумулятора в одном корпусе.Эта комбинация упрощает прокладку труб, обеспечивая тот же эффект.)

Другие применения аккумуляторов

Аккумуляторы

также используются в системах, в которых тепловое расширение может вызвать избыточное давление. Цилиндры с заблокированными отверстиями в зоне с высокой температурой окружающей среды могут работать под высоким давлением, если расширяющейся жидкости некуда идти.

Аккумуляторы также используются в качестве барьера между двумя разными жидкостями. Насос, использующий гидравлическую жидкость, поддерживает давление в контуре, в котором используется вода или другая несовместимая среда.

Один поставщик предлагает аккумуляторы низкого давления в качестве дыхательных устройств для герметичных резервуаров. Это предотвращает попадание переносимых по воздуху загрязняющих веществ в гидравлическое масло при повышении и понижении уровня жидкости.

Для получения дополнительных схем и другой информации об аккумуляторах см. выходящую в свет электронную книгу автора «Объяснение гидравлических цепей».

Инструменты и техническая информация — Accumulators, Inc.

Запрос цен

Нажмите на ссылку выше, чтобы узнать цену и наличие любого из наших продуктов

Перекрестная ссылка

Мы поддерживаем обширную онлайн-базу данных о продуктах наших конкурентов.Мы свяжемся с вами в ближайшее время с техническими деталями, ценой и сроками поставки.

Инструмент для проверки совместимости резины

Используйте наш инструмент проверки совместимости каучуков, чтобы определить, какая резиновая смесь рекомендуется для вашего применения.

Калькулятор размера аккумулятора

Используйте наш онлайн-калькулятор размеров, чтобы определить подходящий размер аккумулятора и предварительную заправку газообразным азотом для вашего применения.

Общие области применения аккумуляторов

Существует множество применений аккумуляторов.Мы часто говорим, что это самый широко используемый и неизвестный продукт в мире.

Предупреждения и безопасность

Нашей целью является безопасное использование всей нашей продукции. Пожалуйста, следуйте всем предупреждениям на устройстве и прикрепленным к нему, а также инструкциям по технике безопасности, прилагаемым к продукту и размещенным на нашем веб-сайте.

Гарантия на продукт

Мы предлагаем самую сильную гарантию на оригинальные продукты в отрасли. Мы очень гордимся нашим качеством.

Техническое обслуживание и процедуры

Здесь вы можете найти обширную информацию по установке, вводу в эксплуатацию, техническому обслуживанию, хранению и эксплуатации наших аккумуляторов.Мы рекомендуем, чтобы все дистрибьюторы и конечные пользователи нашей продукции имели хотя бы базовые знания о нашей продукции, прежде чем продавать ее или использовать в полевых условиях. Это предотвратит дорогостоящие простои и ремонт из-за неправильного обращения и использования аккумуляторов.

Технические характеристики материалов

Нашей целью является безопасное использование всей нашей продукции. Пожалуйста, следуйте всем предупреждениям на устройстве и прикрепленным к нему, а также инструкциям по технике безопасности, прилагаемым к продукту и размещенным на нашем веб-сайте.
Чтобы получить помощь в определении подходящего размера аккумулятора для вашего приложения, свяжитесь с нами .

Как работают аккумуляторы | Чистые автомобильные технологии | Транспорт и качество воздуха

Аккумуляторы используют азот для поддержания давления гидравлической жидкости. Когда жидкость закачивается в аккумулятор, азот (N2) внутри аккумулятора сжимается. Когда вся гидравлическая жидкость находится в аккумуляторе, предназначенном для стороны высокого давления HHV, давление азота достигает 5000 фунтов на квадратный дюйм (psi).Если жидкость пуста, давление азота составляет около 2000 фунтов на квадратный дюйм. Давление азота в резервуаре низкого давления будет варьироваться от 60 фунтов на квадратный дюйм в пустом состоянии до 200 фунтов на квадратный дюйм в полном.

EPA использует два типа аккумуляторов в своих гидравлических гибридах:

Скачать видео: MP4 (13 секунд, 1256 КБ), WebM (13 секунд, 678кб), Ogg (13 секунд, 1024 КБ)

Баллонный аккумулятор Тип

В этом типе гидроаккумулятора гидравлическая жидкость сжимает заполненную азотом камеру для создания давления.В HHV аккумуляторы высокого давления могут работать от 2000 до 7000 фунтов на квадратный дюйм (psi).

Преимущество: Высочайшая эффективность: тесты показали сохранение энергии на уровне 97 процентов.

Недостаток: Азот со временем проникает в пенопластовый баллон, и его необходимо периодически перезаряжать.

 

 

 

Скачать видео: MP4 (13 секунд, 1087 КБ), WebM (13 секунд, 584кб), Огг (13 секунд, 994 КБ)

Поршневой аккумулятор Тип

В гидроаккумуляторах этого типа давление создается за счет сжатия азота в тонкостенной металлической оболочке цилиндра гидравлической жидкостью, давит на металлический поршень.

Преимущество: Практически не происходит утечек азота, поэтому их не нужно перезаряжать.

Недостаток: Немного тяжелее и менее эффективна, чем модель с мочевым пузырем.

К началу страницы

Модифицированная модель принятия решений с конкурирующим аккумулятором с утечкой с несколькими альтернативами: алгебраический подход Ли

Среди современных моделей принятия решений модель Конкурирующий аккумулятор с утечкой (LCA) 1,2,3,4,5,6 Число в последнее время стало довольно популярным, потому что было показано, что оно учитывает множество наборов поведенческих данных (в основном), связанных с двумя альтернативами.В соответствии с моделью накопление доказательств продолжается до тех пор, пока аккумулятор не достигнет определенного порогового уровня активации и не будет принято решение. Математически накопление доказательств в этой N -альтернативной модели описывается стохастическими дифференциальными уравнениями (с.д.э.) Ито:

$$\begin{aligned} dx_{i}&= \left( I_{i}-\ каппа x_{i}-\beta \sum _{j\ne i}x_{j}\right) dt+\xi dW_{i} \nonumber \\&= \left\{ I_{i}-\left( \ каппа -\beta \right) x_{i}-\beta N\left( \frac{1}{N} \sum _{j=1}^{N}x_{j}\right) \right\} dt+ \xi dW_{i} \end{выровнено}$$

(1)

для \(x_{i}\geqslant 0\) и \(i=1,2,3,\ldots ,N\).Здесь \(dx_{i}\) — изменение активации аккумулятора i , \(I_{i}\) — вход, dt — размер временного шага, \(\xi\) относится к шум, а \(dW_{i}\) обозначает стандартный процесс Вайнера. Кроме того, \(\kappa x_{i}\) и \(\beta \sum _{j\ne i}x_{j}\) количественно определяют потерю активации аккумулятора i из-за утечки (иногда называемой распадом). ) и ингибирование другими аккумуляторами соответственно. К сожалению, модель ОЖЦ не имеет известной функции правдоподобия 7 , и единственные доступные методы подбора модели к данным основаны на моделировании, т.е.е. модель LCA должна генерировать смоделированные данные для каждого предложенного набора параметров, чтобы рассчитать любую меру соответствия. Следовательно, процедуры подбора модели выполняются чрезвычайно медленно, а тщательное исследование процедур подбора модели, восстанавливаемости и идентифицируемости модели ОЖЦ не проводилось для многоальтернативных случаев 3 . Кроме того, недавние исследования показали, что модель LCA страдает от проблемы нестабильности в исследованиях восстановления параметров, поэтому выводы, сделанные непосредственно на основе оценочных значений параметров, ненадежны и малозначительны при применении к реальным данным 3,4,5,6 .

Несомненно, в дополнение к сложным взаимосвязям между набором С.Р.Е., основным препятствием в получении закрытой формы N -мерной совместной функции плотности вероятности (p.d.f.) является ограничение, что накопление свидетельств является положительно определенным, то есть \(\left\{x_{i}\geqslant 0\right\}\). Было замечено, что при разумных диапазонах параметров (т. е. когда входы \(\left\{ I_{i}\right\}\) не слишком малы) эффект пренебрежения ограничением незначителен 1,8,9, 10,11 , поэтому вполне оправдано отказаться от ограничения.Полученную модель иногда называют линейной моделью LCA 12 . Затем частный случай двух альтернатив можно смоделировать с помощью процесса Орнштейна-Уленбека (OU):

$$\begin{aligned} dx=\left\{ \left( I_{1}-I_{2}\right) -\left( \kappa -\beta \right) x\right\} dt+\sqrt{2}\xi dW \end{aligned}$$

(2)

где \(x\equiv x_{1}-x_{2}\). Процесс OU хорошо известен, и его свойства можно легко найти в литературе (см., например,грамм. 13 ). Таким образом, большая часть современных исследований в области принятия решений сосредоточена на выборе между двумя альтернативами. Очевидно, что в данном ОУ-процессе параметр утечки \(\каппа\) и параметр ингибирования \(\бета\) не могут быть откалиброваны отдельно, так как ОУ-процесс зависит только от их разности. Точно так же, чтобы существующие модели принятия решений имели отношение к решениям в реальной жизни, они должны быть применимы к пониманию решений среди более чем двух альтернатив.Соответственно, цель данного сообщения состоит в том, чтобы предложить новую переформулировку модели LCA таким образом, чтобы не только положительная определенность накопления свидетельств могла выполняться автоматически, но и N -мерный совместный p.d.f. можно вывести в закрытом виде.

Прежде всего, проводя аналогию между накоплением свидетельств и ростом населения, мы предлагаем моделировать накопление свидетельств путем обобщения стохастической версии закона Гомперца о росте населения.Если \(y\left( t\right)\) размер клетки в момент времени t , закон Гомперца моделирует рост клетки уравнением 14,15,16,17 :

$$\ begin{align} \frac{dy}{y}=\left( A_{1}-A_{2}\ln y\right) dt\quad \text {for}\quad A_{2}>0 , \end {выровнено}$$

(3)

где \(A_{1}\), собственная скорость роста клетки, представляет собой параметр, связанный с начальной скоростью митоза, а \(A_{2}\), фактор замедления роста, связан с антиангиогенными процессами .Однако следует подчеркнуть, что довольно часто существуют расхождения между клиническими данными и теоретическими предсказаниями, обусловленные более или менее интенсивными колебаниями окружающей среды. Таким образом, необходима лучшая модель для отражения внешней случайности, влияющей на поведение клеток при росте. Простейшую стохастическую версию закона Гомперца можно вывести, если предположить, что фактор замедления роста \(A_{2}\) не меняется, а изменчивость условий окружающей среды вызывает колебания внутренней скорости роста \(A_{1}\) 18 .Предполагая, что собственная скорость роста изменяется во времени в соответствии с

$$\begin{align} \theta \left( t\right) =A_{1}+\sigma \varepsilon \left( t\right) , \end {выровнено}$$

(4)

, где \(A_{1}\) — постоянное среднее значение \(\theta \left( t\right)\), \(\sigma\) — коэффициент диффузии, а \(\varepsilon \left( t\right)\) является гауссовским процессом белого шума, предлагаемая стохастическая версия закона Гомперца определяется s.{2}\право\} /A_{2}\). Очевидно, что положительная определенность размера y ячейки выполняется автоматически. Эта стохастическая модель Гомперца недавно широко применялась для моделирования роста опухолевых клеток и имитации эффектов терапии 19,20,21,22,23 . Кроме того, эта модель широко известна как модель Шварца для моделирования стохастического поведения цен на товары с возвратом к среднему в финансах 24 . Вне всякого сомнения, можно легко признать, что уравнение.{2}\) и \(i=1,2,3,\ ldots, N\).

Далее мы предлагаем новый метод, а именно алгебраический подход Ли, для работы с модифицированной моделью LCA с несколькими альтернативами. Используя симметрию Ли обратного уравнения Колмогорова (или уравнения Фоккера-Планка), связанного с моделью, и применяя теорему Вея-Нормана (см. Приложение A; 25 ), нам удалось вывести N -мерное pdf и маргинальный п.д.ф. для каждой альтернативы в закрытой форме. Затем может быть построена функция правдоподобия, и становятся возможными процедуры подбора модели.Что еще более важно, проблема нестабильности при восстановлении параметров полностью решена.

Этот документ организован следующим образом. Во втором разделе алгебраический подход Ли применяется для решения проблемы модифицированной модели LCA с N альтернативами. Оба N -размерный стык p.d.f. и маргинальный п.д.ф. для каждой альтернативы получаются в закрытом виде. В разделе «Численный анализ» обсуждаются некоторые откалиброванные результаты, основанные на моделировании временных рядов методом Монте-Карло, а в последнем разделе представлены выводы.

Калибровка гидроаккумуляторов для различных применений

Боб Войцик, инженер-гидротехник

Правильный выбор размера аккумулятора зависит от нескольких системных условий, которые необходимо полностью понять перед фактическим выбором размера аккумулятора для приложения.

Чтобы понять аккумуляторы, сначала определите различные приложения, в которых аккумуляторы могут быть полезны для гидравлических систем, а также проблемы или проблемы энергосбережения, присущие системе.

Во-вторых, изучите критические проблемы и аспекты системной схемы, которые необходимы для правильного определения размеров аккумуляторов.

Для правильного применения и подбора аккумуляторов требуется обширная информация. Поэтому в этой статье будет рассмотрено только первое из 10 приложений аккумуляторов. Quality Hydraulics & Pneumatics опубликует последующие статьи, посвященные другим девяти приложениям!

Существует 10 основных областей применения гидроаккумуляторов:

  1. Вспомогательный источник питания. Аккумулятор используется в качестве источника энергии/работы в сочетании с насосом гидравлической системы для обеспечения вспомогательного потока жидкости при высокой нагрузке.
  2. Компенсация утечки. Гидроаккумулятор может быть помещен в гидравлический контур для подачи подпиточной жидкости, если для этой цели нет другого источника потока и давления. Это также может быть энергосберегающим решением.
  3. Тепловое расширение. Компенсация Давление в системе, захваченное и подверженное изменениям температуры от низкой до высокой и/или расширению жидкости в условиях высокой температуры, может привести к расширению и повышению давления до небезопасного уровня.Аккумулятор может защитить гидравлическую систему от этих колебаний давления.
  4. Аварийный источник питания. В случае потери питания аккумулятор может выполнять необходимые функции, чтобы привести оборудование в безопасное состояние, обеспечивая накопленную жидкость и энергию.
  5. Устройство для подпитки жидкостью. В закрытой гидравлической системе аккумулятор может компенсировать разницу в объеме жидкости между штоковой и глухой частями гидроцилиндра.
  6. Гашение пульсаций и гидравлическое поглощение ударов. Когда эффект пульсации насоса и/или время реакции компенсатора являются критическими для работы системы, аккумулятор компенсирует эффект пульсации и реагирует на запросы контура быстрее, чем насос. Аккумулятор также амортизирует удары гидравлической линии.
  7. Источник питания в двойных контурах давления. При использовании двойного контура потока или давления аккумулятор может обеспечить более высокие скорости потока для части цикла высокого давления и, таким образом, снизить общую потребность системы в лошадиных силах.Таким образом, схема является более энергосберегающей.
  8. Удерживающие устройства. Если в контуре требуется поддерживать давление в функции в течение многих часов, аккумулятор может спасти ситуацию. Если бы насос работал все эти часы, система была бы очень энергоэффективной. Однако поддержание давления с помощью гидроаккумулятора, рассчитанного специально для этой функции, экономит много дорогостоящей энергии!
  9. Переносной барьер. Аккумулятор может допускать, чтобы две разные жидкости находились под давлением до одинакового давления, при этом одна используется в качестве источника давления, а вторая создает одинаковое давление.
  10. Диспенсер для жидкости. Жидкости и смазочные материалы можно хранить в аккумуляторе, а затем распределять по ряду подшипников машины точно по мере необходимости под контролируемым давлением.

Гидроаккумуляторы работают по закону газов Бойля!

Основное соотношение между давлением и объемом газа выражается уравнением: P1V1n= P2V2n, где P1 и P2 — начальное и конечное давление газа, а V1 и V2 — соответствующие объемы газа.

Следующим важным моментом при выборе размера аккумуляторов является понимание скорости, с которой газ будет расширяться в приложении. Будет ли газ расширяться быстро или медленно по сравнению с соответствующим требованием расхода? Скорость расширения газа может повлиять на работу и производительность аккумулятора в приложении, поэтому в уравнениях должны быть указаны правильные данные формулы для правильного определения размера аккумулятора.

Два типа или условия скорости расширения газа называются изотермическими и адиабатическими.Условие изотермической скорости — это когда сжатие и расширение газа происходят медленно, что дает достаточно времени для рассеивания выделяемого тепла. В изотермических расширениях коэффициент n в уравнении равен единице (1).

В случае условия адиабатической скорости сжатие и расширение газа происходит быстро. Это влияет на удельную теплоемкость газа, и коэффициент n в уравнении меняется на 1,4. Как правило, если сжатие или расширение газа происходит менее чем за одну минуту, применяется условие адиабатической скорости.В противном случае он изотермический.

Первая заявка:

Вот пример одного из наиболее распространенных применений аккумулятора. Это соответствует № 8 «Устройства удержания» в приведенном выше списке приложений.

В этом приложении используется аккумулятор для поддержания давления в контуре в течение длительного периода времени. Примером могут быть часы, когда машина выполняет «процесс отверждения».

Это приложение будет считаться изотермическим, так как фактическое время сжатия или расширения будет незначительным или вообще не будет учитываться.Одна вещь, которую следует учитывать в этих «удерживающих устройствах», заключается в том, что в связанных компонентах этой цепи может возникнуть утечка. Следовательно, для учета утечки необходимо учитывать некоторый объем под давлением. Пожалуйста, обратитесь к каталожной информации о каждом компоненте цепи, чтобы оценить необходимую компенсацию утечки.

Если, например, системе требуется 300 дюймов3 жидкости, чтобы компенсировать утечку и обеспечить необходимый цикл отверждения:

Поскольку мы установили, что это приложение является изотермическим, и мы знаем, что коэффициент «n» равен
. равен «1», мы будем игнорировать фактор «n» в уравнениях ниже!
Максимальное рабочее давление 3000 PSI,
это снижается до минимума 1500 фунтов на квадратный дюйм для требуемой удерживающей силы и
при заправке газом (азотом) 1000 PSI:

Известные факторы для решения:
V1 = ? (размер аккумулятора) в кубических дюймах – неизвестно
P1= 1000 фунтов на квадратный дюйм
P2 = 3000 фунтов на квадратный дюйм
P3 = 1500 фунтов на квадратный дюйм
Vx = 300 кубических дюймов

Аккумулятор следующего большего стандартного размера — 5 галлонов.

Другие примеры применения аккумуляторов будут опубликованы в последующих статьях о приложениях.

Чтобы получить немедленную помощь по конкретному применению гидроаккумулятора, обратитесь за помощью к сертифицированному специалисту по гидравлике и пневматике Quality Hydraulics & Pneumatics или к техническому менеджеру.

Аккумуляторы и резервуары

Аккумуляторы (иногда называемые резервуарами) являются неотъемлемой частью большинства систем перекачки жидкости. Эти важные устройства выполняют две основные функции:
  • Объем расширения для адаптации к изменениям плотности жидкости в широком диапазоне температур
  • Положительное давление жидкости на входе для обеспечения оптимальной работы системного насоса

PDT предлагает аккумуляторы самых разных конфигураций для использования в системах жидкостного охлаждения и гидравлических силовых системах.Наши аккумуляторы обеспечивают работу без обслуживания в суровых условиях, начиная от высокопроизводительных военных истребителей и заканчивая высотными беспилотными самолетами-разведчиками с длительным сроком службы и роботизированными транспортными средствами, работающими на Марсе. PDT разрабатывает и производит аккумуляторы, подходящие для использования с широким спектром жидкостей, включая воду/гликоль, гидравлическое масло, хладагенты и диэлектрические охлаждающие жидкости.

Аккумуляторы

PDT предлагаются в двух основных конфигурациях: поршневой и сильфонный. Поршневой аккумулятор имеет подвижный элемент, поддерживаемый эластомерными уплотнениями.Во многих устройствах винтовая пружина обеспечивает усилие, необходимое для обеспечения давления жидкости в рабочем диапазоне аккумулятора. В других случаях давление на поршень воздействует регулируемый внешний источник газа. Поршневые аккумуляторы обеспечивают многолетнюю надежную работу по привлекательной цене.

Для экстремальных условий или в системах с нулевой устойчивостью к утечкам вместо поршня используется сварной металлический сильфон. В этой конфигурации поршень заменен гибкой сильфонной капсулой, не имеющей эластомерных уплотнений, подверженных износу.Герметичный газовый заряд на одной стороне сильфона обеспечивает накопленную энергию для создания давления в жидкости системы. Гибкие металлические сильфоны рассчитаны на миллионы рабочих циклов и обычно служат в течение всего срока службы транспортного средства, в котором они установлены.

PDT также является экспертом в уникальных требованиях к самонадувающимся аккумуляторам. В этой конфигурации источник высокого давления воздействует на один конец двухзонного поршня; другая сторона поршня находится в контакте с жидкостью низкого давления.Благодаря соотношению площадей между двумя сторонами поршня достигается эффект увеличения давления, который обеспечивает повышение давления жидкости без необходимости использования пружин или герметичного газового заряда. Дополнительным преимуществом бутстрепной конфигурации является то, что после удаления источника высокого давления в жидкостной системе не остается остаточного давления, что повышает безопасность и упрощает техническое обслуживание системы.

Аккумуляторы

представляют собой идеальное место для установки датчиков уровня жидкости для системы охлаждения или гидравлической системы.PDT может предоставить электронные датчики уровня жидкости с масштабируемым электрическим выходом, визуальными индикаторами или обеими функциями в одном устройстве.

Конструкция аккумулятора зависит от нескольких ключевых переменных:
  • Выбор жидкости
  • Диапазон рабочих температур и температур хранения
  • Требуемое выходное давление (обычно зависит от выбора насоса)
  • Общий объем жидкости системы
  • Требования к датчику уровня

PDT использует эти входные данные вместе с информацией о системе и/или применении автомобиля для выбора оптимального аккумулятора для каждой установки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.