Техника - молодёжи 1973-06, страница 25

ды; сдвигались же они к центру пружинами при выпуске жидкости (рис. XIII). Устройство предназначалось для легкого запуска двигателя самолета — проблема актуальная и по сей день Но анализ нагрузок, действующих на пружины при вращении маховика, показал неприемлемость этой интересной схемы.

И вообще основная ошибка изобретателей маховиков переменного момента инерции состояла в том, что они, увлекаясь кинематикой устройства, не учитывали динамических нагрузок. А они здесь огромны и без труда могут разорвать и монолитный диск, не говоря уже о тонких и нежных механизмах.

Автор разработал маховик переменного момента инерции, где динамические нагрузки (центробежные силы) воспринимаются наиболее прочными ленто- и нитевидными материалами. Упрощенная схема такого маховика показана на рисунке XIV. Из высокопрочной ленты, как это уже описывалось выше, навит обод. С него она двумя или несколькими ветвями переходит на внутренний барабан, сидящий в ободе на подшипниках и связанный с машиной. Крутящее усилие (момент) передается с обода на барабан натянутыми центробежной силой ветвями ленты. В свободном состоянии обод и внутренний барабан вращаются вместе. Попробуем теперь остановить барабан — лента станет навиваться на него, сматываясь с обода. Уменьшается момент инерции обода — растут его обороты, растет и центробежная сила. Кроме того, увеличивается и диаметр барабана за Счет намотки на него ленты. Все это вызывает столь быстрое повышение крутящего момента на барабане, что мы будем уже не в силах удерживать его. При отсутствии нагрузки под действием центробежных сил лента смотается обратно с барабана на обод, и все будет как прежде. Конечно, действительное устройство маховика и процессы, происходящие в нем, значительно сложнее описанных.

Такой маховик, помимо других работ, способен рекуперировать энергию торможения машин (см. «ТМ» № 11, 1972 год). Этот процесс может проиллюстрировать любой читатель, изготовив упрощенную модель маховика. К торцам жестяной банки из-под сгущенного молока прикрепляются фанерные или пластмассовые дисковые щеки. Банку насаживают на спицу толщиной 2,5—3 мм и привязывают к ней (банке) шнурок с грузом (гайкой или свинцовым шариком). Стоит левой рукой взяться за спицу, а правой резко раскрутить полученную катушку, как мы станем свидетелями интересного явления (рис. XV). Катушка, проделав несколько оборотов, приостановится, а затем опять закрутится, как ни странно, в ту же сторону Так произойдет несколько раз

подряд, пока энергия разгона не иссякнет. При этом груз на шнурке будет описывать замысловатую спираль вокруг катушки. Длину шнурка и вес груза следует подбирать опытным путем: слишком короткий шнурок и малый груз не доведут катушку до остановки, а длинный шнур или тяжелый груз вызовут даже рывок катушки в противоположную сторону.

Маховичок-игрушка назван «кинетическим маятником». Подобное движение совершает любая часть трансмиссии машины при рекуперативном торможении и разгоне. При остановке маховичка-катушки всю ее кинетическую энергию набирает грузик, который снова возвращает ее при разгоне катушки через натяжение шнурка.

Упругий маховик (рис. XVI). Раскручиваясь, даже обычный маховик увеличивается по диаметру из-за упругих деформаций. Что же говорить о супермаховиках, вращающихся с гигантской скоростью, — они растягиваются весьма сильно. Тут есть свои «плюсы» и «минусы». Последние таковы: затруднения при креплении супермаховика к валу. Но если их преодолеть, остаются одни «плюсы»: «растяжимый» маховик «запасает»_: кроме кинетической, и потенциальную энергию, которая может дать прибавку в общий «энергетический котел»,

3. Высокий к.пд.

Борьба за высокий к.п.д. охватила сейчас все отрасли техники. Не обошла она и маховики. Получить высокий к.п.д. — значит уменьшить потери энергии. Для маховиков это по-

Рис. XX. Магнитное вакуумное уплотнение (1 — вакуум, 2 — постоянный кольцевой магнит,

3 — ферромагнитные полюса,

4 — немагнитный вал, 5 — магнитная жидкость).

Рис. XXI. Маховик в герметичном вращающемся корпусе; съем вращения с корпуса (1 — герметичный корпус, 2 — зубчатые венцы, 3 — шестерни, в нижней части корпуса — маховик).

Рис. XXII. Обычная подвеска маховика (1 — упор, 2 — ради-ально-упорные подшипники, 3 — посадка скольжения, 4 — радиальный подшипник, 5 — маховик).

Рис. XXIII. Магнитный подвес маховика в постоянных магнитах (1 — корпус, 2 — кольцевые магниты осевой намагниченности, 3 — притяжение и 4 — отталкивание между магнитами, 5 — маховик, 6 — фиксирующие опоры).

Рис. XXIV. Подвеска маховика системы Д. В. Рабенхорста (1 — выходной вал, 2 — магнитная муфта для вывода вращения из кожуха, 3 — неметаллическая и немагнитная пластина, 4 — подшипники сухого трения, 5 — маховик, 6 — герметичный корпус, 7 — магнитные опоры).

Рис. XXV. Маховик в магнитном следящем подвесе ультрацентрифуги (1 — сердечник, 2 — электромагнит, 3 — маховик, 4 — следящая система).

и к

XX

23