Техника - молодёжи 1973-06, страница 23

Напечатанная в № 11 за прошлый год статья ученого из Курска Нурбея Владимировича Гулиа «Не трать силу попусту, или Размышления о том, как использовать энергию торможения» вызвала живейший отклик читателей. Причем многих заинтересовал вопрос о маховиках. «Автор делает верный вывод, что для рекуперирования механической энергии лучше всего подходят динамические аккумуляторы — маховики, — пишет из Тулы кандидат технических наук И. Троицкий. — Однако совсем нелегко создать эффективный маховик. Не могла бы редакция поместить статью, рассказывающую о том, как обстоят дела в этом направлении?» Читатель В. Пономарев (г. Воронеж) прислал нам

описание своего маховика, наполненного жидкостью, «с плавной регулировкой инерционной массы при его постоянном весе и габаритах». Он считает, что подобные «аккумуляторы» решат все проблемы. О различных конструкциях маховиков просят рассказать В. Стефаненко (г. Томск), А. Улизко (г. Алма-Ата), И. Попов (г. Красноуральск), А. Килимнюк (г. Уссурийск), В. Баделин (г. Горький), А. Бондаренко (г. Новосибирск), И. Федянин (г. Кемерово), Ф. Киров (г. Одесса) и многие, многие другие наши читатели.

Мы выполняем их просьбу и публикуем новую обзорную статью Н. В. Гулиа, посвященную исключительно маховикам.

энергию и еще долго качало воду даже при полном штиле.

В эпоху Ренессанса были созданы сложные машины, например, для распиловки бревен, приводимые в движение энергией текущей воды. И здесь для сглаживания пульсаций скорости при возвратно-поступательном движении пилы на коленчатом валу, приводящем полотно, установили маховик (рис. III). Выглядит он почти современно.

Век пара, наконец, принес маховикам постоянную работу: на каждой паровой машине обязательно присутствовало колесо, похожее на тележное, в виде тонкого широкого обода со спицами (рис. IV). Такая форма маховика сохранялась довольно долго. Все как будто хорошо продумано: почти вся масса расположена на периферии, где наивысшая скорость; момент инерции маховика максимален. Но... при попытках увеличения энергоемкости за счет повышения скорости вращения маховики рвались, подобно пушечным ядрам, вызывая большие разрушения и жертвы. Известен случай, когда крупный осколок маховика, разорвавшегося в подвале фабрики, пробил два этажа и вылетел наружу, а падая вниз, снова пробил крышу злополучного здания.

Оказывается, маховик в виде обода дает (теоретически) хорошие результаты, если не учитывать напряжений в материале. А они слишком велики при сколько-нибудь быстром вращении. Окружные скорости выше 150 м/сек недоступны для ободьев со спицами даже из самых прочных отливок.

Научный подход к делу показал: как ни парадоксально, лучшая для маховиков форма та, при которой почти вся масса сосредоточена в центре. Маховик этой формы, названной диском равной прочности, изготовил в 1918 году знаменитый русский изобретатель-самоучка из города Курска А. Г. Уфимцев. Его инерционный аккумулятор (рис. V) завидной энергоемкости — трехсоткилограммовый маховик, будучи раскручен, вращал генератор, питавший в течение часа лампы в тысячу свечей!

Казалось бы, лучшего и желать нечего: формы совершенней, чем диск

равной прочности, не придумаешь! Действительно, автор этих строк, в свое время предложивший оценку маховиков по коэффициенту формы, подсчитал, что если у тонкого обода со спицами этот коэффициент равен 0,5, у диска без отверстия в центре —

0.6, то у диска равной прочности —

1, и это предел. Но вот в чем загвоздка. Чрезвычайно высокие скорости диска равной прочности вызывали повышенную опасность его случайного разрыва. Учитывая это, иногда близ края диска протачивали «поясок безопасности» (рис. VI). Однако он ненамного облегчал положение: хотя маховик уже и не разрушался целиком, его периферийные участки легче трескались, разбрасывая осколки. Одним словом, требования безопасности эксплуатации более чем втрое «снижали энергетические возможности маховиков, причем отнюдь не гарантируя от аварии.

Выход из положения нашли практически одновременно у нас и в США: создали супермаховик. Его делают из волокон или лент, которые гораздо крепче исходных материалов. Так, стальная проволока почти в 10 раз прочнее слитка стали, из которого ее волочили. Во столько же раз увели-

Рис. VI. Скоростной маховик в виде диска равной прочности 1 с проточенным на нем «пояском безопасности» 2.

Рис. VII. Супермаховик фирмы «Яокхид» стержневого типа.

Рис. VIII. Супермаховии обод-кового типа (отечественный).

Рис. IX. Супермаховик, разработанный доктором Д. В. Рабенхор-стом (университет имени

Дж. Гопкинса, США).

Рис. X. Ленточный супермаховик (1 — обод из стальной ленты, 2 — несущий диск, 3 — упругий элемент). На общем рисунке показано, что при разрыве маховика отклеивается лишь небольшой кусок ленты.

Рис. XI. Маховик переменного момента инерции, наполняемый жидкостью (1 — полость маховика, куда подается вода, 2 — переборки, 3 — ступица, 4 — спицы).

Рис. XII. «Реактивный» маховик, разгоняемый водой (1 — сопло, 2— поступающая вода, 3 — полость маховика, 4 — вытекающая вода, 5 — коллектор).

МАХОВИКИ

21