Техника - молодёжи 1974-06, страница 20

^ ₄- ШШШНМ | j'-ШШ 1 ^# Шшшш

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ МЕХАНИЗМОВ

ХРАНИ ЭНЕРГ

Нурбей ГУЛИА,

заведующий кафедрой теоретической механики Курского политехнического института

Сейчас очень много говорят о накопителях энергии. Аккумуляторы — электрические, механические, тепловые и прочие — так и не сходят со страниц научных и популярных журналов. Чем же объяснить «моду» на них? Только одним — человечество уже не хочет пользоваться энергией тут же, на месте и в момент ее получения, а считает нужным вырабатывать «централизованным» порядком и «запасать впрок». На ум невольно приходит аналогия: дикари сразу же пожирали мясо убитого животного, не оттягивая столь приятную процедуру; став же цивилизованным, человек предпочел съедать это мясо на некотором удалении от места убийства зверя и несколько попозже. Правда, мясо приходилось варить или жарить, но эти усилия с лихвой окупались — пища становилась вкуснее н полезнее.

Примерно та же эволюция происходит и с использованием энергии. Раньше люди поступали весьма просто: ставили паровую машину прямо в цехе, у станков, и протягивали ленты привода. Затем научились передавать энергию на значительное расстояние — тут неоценимую роль сыграло электричество. Теперь же настало время сделать третий шаг — временно запасать энергию и использовать ее по мере надобности. Увы, пока аккумуляторы, несмотря на многолетнюю и даже многовековую известность, применяются лишь эпизодически. На большей, части машин до сих пор стоят тепловые двигатели, этакие «фабрики по выработке энергии», причем фабрики неэкономичные и, самое главное, негигиеничные, сильно отравляющие окружающую среду. Куда разумнее установить бы на машинах аккумуляторы, которые время от времени можно было бы «заправлять» энергией от централизованного источника, например электросети.

Справедливости ради отметим, что в деле создания эффективных накопителей энергии уже достигнуты определенные успехи. Построены электрические аккумуляторы, способные приводить в движение электромобили, начали активно разрабатываться одни из самых перспективных аккумуляторов будущего — супермаховики (см. «ТМ», № 6, 1973).

И наконец, делаются попытки усовершенствовать аккумуляторы «упругой» энергии. К последним относятся всевозможные пружины, резиновые элементы, сжатый газ и пр. Эти аккумуляторы широко распространены в технике и зарекомендовали себя с самой лучшей стороны: они хранят энергию многие годы, дольше, чем любой другой аккумулятор; их удобно «накачивать» энергией и затем отбирать ее; у них удобная «мягкая» рабочая характеристика. К.п.д. статических аккумуляторов иногда бывает весьма высок. Недостаток же, в общем, один: они пока накапливают очень мало энергии в единице веса, в тысячи раз меньше, чем, например, маховики. Но это пока...

Основные типы н схемы

Поднятый груз (рис. 1), пожалуй, самый простой и древний аккумулятор механической энергии. Он знаком каждому из нас по ходикам, копрам, трамбовкам.

Кстати, если мы уж заговорили о ходиках, стоит вспомнить о важнейшей части всех Настенных часов — маятнике (рнс. 2). Этот аккумулятор во многом схож с предыдущим. Отклоняясь, груз поднимается на некоторую высоту, накопляя при этом потенциальную механическую энергию. Стремясь к равновесному положению, груз разгоняется, преобразуя потенциальную энергию в кинетическую, которая снова «загоняет» груз на ту же высоту.

Однако у этих и им подобных аккумуляторов настолько малая удельная энергоемкость, что они не идут ни в какое сравнение с аккумуляторами, имеющими упругие элементы, например пружинными. Обладая ценными свойствами, те обеспечили себе прочное место во многих машинах и механизмах. Практически все мы владельцы как минимум двух пружинных аккумуляторов: заводной пружины и пружины маятника ручных часов.

Упругий элемент пружинных аккумуляторов работает либо на рас-тяжение-сжатие, либо на кручение (сдвиг), либо на изгиб. Рас-