Техника - молодёжи 1972-11, страница 37

н. ГУЛИА, кандидат технических наук, г. Курск

НЕ ТРАТЬ СИЛУ ПОПУСТУ,

или Размышления о том, как использовать энергию торможения

Как ни парадоксально, чем совершеннее ходовая система транспортной машины и выше скорости движения, тем большая часть энергии пропадает в тормозах. Посмотрите на график: машины с достаточно интенсивным циклом движения — автобусы, троллейбусы, трамваи — теряют в тормозах ни много ни мало от 50 до 90% всей энергии, выработанной двигателем! В будущем же по мере повышения скоростей доля «потерянной» энергии будет все увеличиваться. И самое обидное, эта кинетическая энергия, обреченная на гибель в тормозах, накапливается при разгоне машины, то есть тогда, когда двигатель работает на самом невыгодном режиме, сжигая значите \ьно больше топлива и выбрасывая в воздух значительно больше токсичных продуктов сгорания, чем при установившемся движении!

А что, если не растрачивать попусту энергию, «отнятую» у транспортного средства для его остановки, а запасать ее в особых аккумуляторах и потом использовать по мере надобности? Вот этот важный для народного хозяйства вопрос мы и обсудим в статье.

Запасаясь, тратить

Не следует думать, что об огромных энергетических резервах энергии торможения не знали раньше. Знали и даже пытались их использовать. В 1860 году наш соотечественник инженер В. И. Шуберский предложил поставить на экипаж маховик. Этот маховик, по замыслу автора, подтормаживая экипаж на спусках, помогал бы ему преодолевать подъемы. Увы, несовершенство тогдашней техники не позволило осуществить столь оригинальный проект.

Да, кинетическую энергию транспорта легко «истребить» в тормозах (перевести в тепло и пр.), но чрезвычайно трудно временно «законсервировать». Сохранив же эту энергию, самым рациональным бы\о бы напра-

2*

Нурбей Владимирович Гулиа около испытательного стенда для отработки конструкции рекуператора.

вить ее на последующий разгон машины. Словом, использование или, обращаясь к языку специалистов, рекуперация энергии торможения должна включать в себя три основных этапа:

1. Накопление в аккумуляторе кинетической энергии, предназначенной для поглощения в тормозах. Аккумулятор находится на самой машине или связан с ней каким-либо энергетическим каналом. Аккумулирование протекает при интенсивном замедлении машины, то есть при непрерывном снижении оборотов ее трансмиссии.

2. Сохранение (консервация) накопленной энергии в течение необхо

димого промежутка времени, например на остановках. Потери энергии при консервации должны быть минимальными

3. Выделение энергии, накопленной аккумулятором, и разгон ею машины. Процесс идет при непрерывном увеличении скорости транспорта, а следовательно, и оборотов трансмиссии.

Итак, нам нужен аккумулятор, могущий в считанные секунды торможения накопить энергию движущейся машины, сохранить ее, а затем в столь же короткий срок выделить с наименьшими потерями. Кроме того, он должен иметь малый вес и размеры, а также тормозить и разгонять транспорт плавно, без резких толчков, чтобы не доставить пассажирам неприятностей.

Парад аккумуляторов

Какие же аккумуляторы энергии подготовила нам современная техника? Рассмотрим их с позиций применения для рекуперирования механической энергии.

Тепловые аккумуляторы. Им может быть, например, расплавленный металл в особом термосе. Разумеется, механическую энергию надо предварительно превратить в тепловую Та-кий аккумулятор позволяет накопить очень много энергии, но использовать ее в виде механической чрезвычайно трудно: нужна тепловая машина, например паровая, у которой, помимо всего прочего, весьма мал к.п.д. Установка, рекуперирующая энергию только одного автомобиля, по размерам не уступала бы небольшому заводику!

Электрические аккумуляторы.

Можно перевести механическую энергию в электрическую с помощью мотор-генератора, а копить — в конденсаторных батареях или в сверхпроводящем"⁴ кольце, помещенном в жидкий гелий. Но вот в чем загвоздка: в первом случае энергия выделяется в виде огромных искр, а во втором — при повышении температуры гелия — взрывообразно. Это делает рекупера-

Рис. 1. Схема электромеханического рекуператора.