Техника - молодёжи 1972-11, страница 39

Электромеханический рекуператор,

снабженный весьма большим маховиком, почти не применялся только для рекуперации, он служил обычно и для движения экипажа на перегонах. Впервые был применен швейцарской фирмой «Эрликон» на известных ги-робусах (см. рис. 1).

Трансмиссия машины и маховик соединены с соответствующими мотор-генераторами, а последние, уже электрически, — друг с другом. Мотор-генератор трансмиссии машины при торможении питает током мотор-ге-нератор маховика, замедляя машину и ускоряя маховик. При разгоне машины особая система управления обеспечивает обратный процесс. Схема в принципе-то работоспособна, однако любой инженер знает, как нерационально питать ускоряющийся двигатель замедляющимся генератором. Эффективность подобной системы очень мала, отсюда и низкий к.п.д. — около 10%. Поэтому использовать эту систему лишь для наших целей не имеет смысла.

Рекуператор с упругим звеном.

Зная о высокой энергоемкости маховика и хорошей («мягкой») характеристике накопления и выделения энергии у статических — пружинных и резиновых — аккумуляторов, еще в 30-х годах пытались создать гибридную схему — маховичный рекуператор с упругим звеном (рис. 2).

Трансмиссия машины соединяется с маховиком через промежуточный упругий (резиновый) элемент. Последний призван «принять на себя» энергию, выделившуюся в результате несоответствия угловых скоростей трансмиссии и маховика. Все, казалось бы, продумано, но, увы, резиновый элемент был не в состоянии аккумулировать столь большие энергии, и... разрушался. Так погибла еще одна принципиально правильная идея маховичного рекуператора. Справедливости ради следует отметить, что подобная схема работоспособна

при малых энергиях и, возможно, будет применяться на легковых электромобилях.

Планетарный маховичный рекуператор. Идея планетарного рекуператора с маховиком была впервые высказана советским профессором Н. К. Куликовым в 1951 году. В жизнь эта идея претворена не была из-за отсутствия варьирующего звена, но вскоре, в 1956 году, появился британский патент № 744876 на имя Р. С. Кларка. Его проект поразительно напоминает проект Куликова. Однако Кларк разрубил гордиев узел — он просто обошел «основную проблему»: вместо варьирующего элемента применил ступенчатую коробку передач и буксующую фрикционную муфту. Схожесть схем, однако, нисколько не может поколебать авторитет Р. С. Кларка, директора фирмы «Кларк, Кинг, Пойнтер и К⁰», известного специалиста, давно работающего в- этой области, пламенного энтузиаста применения маховиков.

Рекуператор Кларка работал на автобусах «додж», обеспечивая экономию горючего до 50%. Экономия эта, впрочем, порождалась не столько к.п.д. рекуператора — 16—20%, а использованием энергии двигателя при его работе на остановках. Сам рекуператор изображен в упрощенном виде на рисунке 3.

Однако детище Кларка имело все-таки низкий к.п.д., было чрезвычайно сложным, дорогим и тяжелым. Все это способствовало опорочиванию идеи планетарного рекуператора, и с 1964 года о работах Кларка ничего не слышно.

...и будущее

Как видим, обзор попыток рекуперации энергии торможения привел к неутешительному результату. Мы

опять возвращаемся к «основной проблеме»: необходим механизм, позволяющий интенсивно и плавно ускорять один вал при замедлении второго и наоборот, простой, небольшого веса, но высокого к.п.д.! Один лишь перечень этих требований дает все основания для скептицизма.

Как обычно бывает, решение пришло неожиданно. Его подсказал... магнитофон. При перемотке кассеты магнитофона вращаются с различной скоростью в зависимости от количества намотанной ленты. Повернув переключатель, можно перемотать ленту в обратном направлении, причем режим работы кассет изменится. Нельзя ли воспользоваться таким принципом действия? Установим маховик на одной огромной кассете, трансмиссию машины соединим со второй. Кассеты будут перематывать друг с друга стальную ленту. Чтобы каждую кассету не вращать поочередно в разных направлениях, смонтируем их на подвижном каркасе, который будем поворачивать на 180°.

Авторские свидетельства на новый механизм я получил в 1965 году, но потребовалось пять лет поисков, чтобы идею претворить в первый образец рекуператора для автобуса,

Рис. 4. Схема рекуператора с дискретным ленточным вариатором, предложенного автором статьи.

Общий вид рекуператора (без ленты) показан на снимке в центре.

Посмотрите на график. Кривая 1 показывает зависимость доли (%) «потерянной» энергии Е от скорости движения V (км/ч). Расстояние между остановками S = 300 м, сопротивление движению R=1,5% от веса машины. Кривая 2 показывает ту же зависимость, но при разных расстояниях между остановками при скорости движения V=60 км/ч, а кривая 3 — при разных сопротивлениях движению R, но при постоянном — 300 м— расстоянии между остановками. Видно, что доля «потерянной» энергии почти во всех случаях очень велика: 50 —90о/₀!

ЗУБЧАТЫЕ ПОЛУМУФТЫ

П0В0 ИДЯ КЯРЕ

КАССЕТЫ

ДЛЯ

ЛЕН1ГЫ

МАХОВИК /В КОРПУСЕ-/

мотки/

ЛЕНТЫ \

Ф

Щ

IV'.I 1-7:1

щ

МАХОВИК ■ #>

/БЧЯТЫЕ /

ЗУБЧАТЫЕ МУФТЫ ФРИКЦИОННАЯ /ч МУФТА

Лч >

%

'I'

ПОВОРОТНАЯ КАРЕТКА КОЛЕСО

МАШИНЫ