Техника - молодёжи 1976-05, страница 22
ОПЕРАЦИЯ «ВНЕДРЕНИЕ» ЧИСТАЯЭНЕРГИЯКОЛЕСААНАТОЛИЙ МАТВЕЕВ, инженер Даже легное велосипедное колесо, раскрученное вручную, будет вращаться по инерции несколько минут. Если н шине приложить нолесино ротора велосипедной фары, загорится лампочна за счет накопленной в колесе кинетической энергии. Еще древние шумеры за 5 тыс. лет до н. э. использовали инерцию глиняного маховика для вращения гончарного круга. С тех пор мысль человена постоянно возвращалась н маховику как двигателю. Но до сих пор всерьез используется лишь одно из многих его достоинств — способность сохранять неизменной ось вращения. Это гиро-иомпас, без которого не обходится сейчас ни одно крупное судно. А попытки создать инерционный двигатель пока не выходят за рамки технического эксперимента (см. «ТМ» № 6 за 1973 год). И вот новый опыт, на редкость удачный и показательный. Он родился в ходе смотра научно-технического творчества молодежи. В 1972 году в группе НТТМ при МГК ВЛКСМ была организована секция «Проблемы инерционных машин». В ней на общественных началах работает группа молодых инженеров. Они создали двига-тель-супермаховин и недавно провели первые испытания, подтвердившие его высокие качества. Авторы прислали свой проект в журнал на конкурс «Операция «Внедрение». Пока еще супермаховин нигде не внедрен, но уж очень заманчива и, мы надеемся, перспективна идея его применения. Может быть, читателей заинтересует публикуемая ниже статья о супермаховике руководителя сенции, инженера Анатолия Матвеева, и они выскажут свои мнения о возможностях и путях использования нового двигателя. В наше время интерес инженеров к созданию промышленного инерционного двигателя значительно возрос. Получившие колоссальное распространение в производстве и особенно на транспорте двигатели внутреннего сгорания все больше и больше проявляют свои недостатки: загрязнение окружающей среды. высокий уровень шума, расход дефицитного топлива. Этих отрицательных качеств нет у маховика. И у него не существует ограничения по мощности: он может отдавать свою энергию любыми порциями — либо понемногу, либо всю сразу, и при этом не имеет реактивного момента. Наконец, он стабилизирует в пространстве любое техническое устройство за счет гироскопического эффекта. Однако, как подсказывает опыт, маховик можно использовать как двигатель только в том случае, если он существенно поднимет свою удельную энергоемкость, то есть станет супермаховиком. Такие возможности сейчас есть. Появились высокопрочные легкие материалы, такие, как ориентированные стеклопластики и упрочненные стекла. Энергоемкость стеклянного маховика выше в десять раз по сравнению со стальным. Промышленность освоила метод упрочнения массивного стекла. Оно травится в плавиковой кислоте и покрывается защитной пленкой из смолы или клея. Вообще, нынешний уровень развития науки и техники открывает большие возможности для создания супермаховика. Освоена сверхточная обработка деталей, созданы надежные и долговечные подшипники качения... Стеклянный маховик уже удалось раскрутить до 1 км/с. И это далеко не предел. Теоретическая прочность стекла составляет 1000—1500 кг/мм2, что позволит в будущем довести энергоемкость стеклянного супермаховика до 1 кВт-ч/кг, а сейчас она уже на уровне 0,2 кВт-ч/кг, то есть в десять раз больше, чем у свинцовых аккумуляторов! А не опасно ли иметь такие «космические» скорости вращения? Что произойдет, если маховик вдруг разорвется? Да, стальной маховик в этом случае, даже при сравнительно невысокой скорости вращения, пробивает толстую защитную стенку. Стеклянный же маховик при своем разрушении превращается в облако мельчайших частиц, «оторые не пробивают даже тонкую оболочку. Это происходит благодаря высокой хрупкости стекла. Следовательно, стеклянный маховик оказался и полностью безопасным. Учтем также, что стекло — самый дешевый материал, поскольку запасы сырья для него (песка) неисчерпаемы. Итак, материал для супермаховика мы нашли, изготовили из него диски и поместили их в герметичный кожух. Современные средства позволили нам легко создавать в нем и поддерживать вакуум. К тому же вакуум для инерционного' аккумулятора может быть не очень глубоким. Достаточно разрежения в 10—3 тор, чтобы аэродинамические потери энергии стали ничтожны. Потери же в подшипниках удалось снизить до минимума за счет прецизионной балансировки маховика и применения магнитного подвеса. В таких условиях супермаховик может вращаться месяцами. Но для раскручивания (зарядки) супермаховика нужно подвести к нему энергию. Это лучше всего сделать электрическим или магнитным способом. Нашей промышленностью сейчас вырабатываются материалы, которые дали нам возможность изготовить компактную магнитную передачу в вакуум. Разумеется, она же будет использоваться и для обратной передачи энергии на производство полезной работы. Корпус нашего супермаховика в зависимости от области применения можно укреплять с помощью упругой подвески либо карданова подвеса. Долго мы не могли решить вопрос о компенсации момента количества движения, действующего на корпус аккумулятора, если вдруг маховик все же разорвется. Но наконец и эта трудность была пройдена: создан двухроторный маховик (мы говорили, что в кожух поместили два диска). Так вот, стеклянные роторы расположены параллельно друг другу и вращаются в противоположные стороны с одинаковой скоростью. 8 случае разрыва одного из них мгновенно разрушается и другой, имеющий одинаковый с первым момент количества движения, но противоположного знака. Суммарно момент количества движения относительно корпуса будет равен нулю, а кинетическая энергия превратится в тепловую при трении встречных потоков стеклянной пыли. На схеме показана кинематическая схема нашего двухроторного инерционного аккумулятора. Он может быть использован не только в любом виде транспорта, но также и в качестве автономного привода других машин и механизмов. Передача энергии с супермаховика происходит с максимальным КПД, так как не требуется преобразовывать энергию из одного вида в другой, необходима лишь трансформация момента и скорости. Например, КПД гиротранспорта можно поднять до значений 0,9 и даже выше, что превышает КПД других видов транспортных трансмиссий в несколько раз. Говоря о применении супермаховиков на транспорте, следует обратить внимание на одно специфическое свойство — гироскопический стабилизирующий эффект, то есть стремление к сохранению направления главной оси вращения маховика. Этим свойством можно воспользо 20 |
