Техника - молодёжи 1972-11, страница 38

РЕЗИНОВЫИ _л ДИСК ^ f

ВЯЛ --—I

ТРАНСМИССИИ I АВТОМОБИЛЯ ш!

г

Рис. 2. Схема рекуператора с упругим звеном.

Экспериментальной автомобильный стенд для опробования рекуператора в режиме движения.

тор опасным для использования, не говоря уж о том, что нужно сложное оборудование для обуздания и преобразования столь бурно выделяющейся энергии и что мотор-генератор, рассчитанный для больших мощностей при торможении и разгоне, весьма громоздок и тяжел.

Электрохимические аккумуляторы

известны почти каждому по стартер-ным батареям автомобилей. Выделяемую ими электроэнергию можно перевести в механическую с помощью того же мотор-генератора. Однако его габариты и вес играют отрицательную роль и здесь. А потом электрохимические аккумуляторы слишком медленно (часами) заряжаются. Это явно неприемлемо для обычного — неаккумуляторного — городского транспорта с его частыми остановками.

Механические аккумуляторы бывают разных типов — например, в виде поднятого груза, уйругой пружины или резины, раскрученного маховика. Все эти аккумуляторы принципиально подходят для наших целей — они не требуют преобразования изначальной механической энергии, при зарядке и разрядке позволяют кратковременное развитие больших мощностей. Первые два типа аккумуляторов, так называемые статические, несмотря на очень удобную «мягкую» характеристику накопления и выделения энергии, имеют весьма малую энергоемкость. А это означает — вес рекуператора со статическими аккумуляторами должен быть едва ли не выше веса самой машины, что, конечно, нереально. Для аккумулирования очень малых энергий можно применить резиновые упругие элементы типа муфт, но вес их слишком велик, а к.п.д. мал; кроме того, резина недолговечна.

Остаются лишь маховики — динамические аккумуляторы. Им присущи малый вес, высокие мощности при за

рядке и разрядке; энергия не только не преобразуется в другие виды, но даже остается в первоначальной форме — кинетической. Нетрудно догадаться теперь, почему практически все построенные образцы рекуператоров энергии торможения представляют собой маховики с трансмиссией того или иного принципа действия. Да, нынешние инерционные (маховичные) рекуператоры отличаются друг от друга только типом трансмиссии, соединяющей колеса машины с маховиком. Однако именно создание эффективной трансмиссии и стало камнем преткновения на пути внедрения рекуператоров.

Основная проблема рекуперации

Как мы уже говорили, маховичный рекуператор впервые был предложен в России. С последующими многочисленными конструкциями его роднит не столько техническое сходство, сколько... неработоспособность. Толстые папки патентов так и пестрят проектами инерционных устройств, использующих энергию торможения, но почти все из них остались лишь на бумаге.

Маховик накапливает энергию при выделении ее машиной во время торможения, а машина, разгоняясь, — при выделении ее маховиком. Значит, уменьшение угловой скорости любого из валов трансмиссии машины сопровождается увеличением угловой скорости соединенного с ней махоьика, а увеличение угловой скорости маховика— уменьшением ее у валов трансмиссии. Чем соединять маховик и трансмиссию машины? В этом и состоит основная проблема рекуперации энергии торможения. Ведь ни один из нынешних приводов — ни механический, ни электрический, ни гидравлический — не сможет обеспечить нужные характеристики при сколь-нибудь приемлемых значениях к.п.д. Если бы существовал привод, позволяющий

эффективно варьировать скорость хотя бы одного звена при постоянной скорости второго, то проблема создания бесступенчатых коробок передач была бы окончательно решена. Для рекуперации же необходимо изменять угловые скорости обоих звеньев — маховика и трансмиссии машины, причем в противоположные стороны по величине! Диапазон же варьирования почти в десять раз больший, чем требуется для коробки передач. И все это надо иметь при весьма значительных мощностях, гораздо больших мощности основного двигателя, и очень высоком к.п.д.!

Есть над чем поломать голову.

Рекуператоры: прошлое, настоящее...

Как же пыталась инженерная мысль решить основную проблему рекуперации? Рассмотрим этот вопрос на трех основных примерах.

Рис. 3. Схема рекуператора Кларка <8 упрощенном виде).

36