Техника - молодёжи 1982-06, страница 13

он способен вращаться тысячи часов. Мощность у него изымает асинхронный двигатель-генератор, только свернутый в кольцо.

Всем хорош этот накопитель: плотность энергии огромна и достигает 1500 МДж/м³, КПД высок и составляет 0,9. Но для того чтобы собрать 10¹³ Дж энергии, потребуется от 100 до 1000 таких устройств.

Как видим, из всех перечисленных «резервуаров» один лучше, другой хуже, но в общем-то они одинаковы по своим возможностям. Неужели нельзя придумать нечто более совершенное? Несколько лет назад, ломая голову над этой проблемой, молодые ученые О. Юдов-ский, М. Очан и автор этих строк каждую пятницу уезжали на дачу в подмосковное Расторгуево. Там усаживались, подобно Ньютону, под яблоней и до хрипоты спорили, памятуя, что истина чаще всего в такой обстановке и рождается. Забраковав почти все известные варианты накопителей, мы занялись маховиками. И тут нам на память пришли... астероиды, мчащиеся с огромной скоростью по своим орбитам.

А что, если такой «астероид» загнать в громадный кольцевой корпус, подвесив его там, подобно маховику, в магнитном поле? К примеру, вообразите: вдоль обочины автострады, окружающей Москву, вырыта траншея размером метр на метр, а в нее уложена кольцевая алюминиевая или пластмассовая труба. Одну ее половину заняли бруски постоянных магнитов, обращенные одноименными полюсами внутрь, другую — сцепленные «астероиды», также оснащенные магнитами. В нижней части трубы на фундаменте укладывается поддерживающее магнитное полотно (линейный двигатель).

Рис. Владимира Барышева

3

Остается откачать воздух из трубы и разогнать «астероиды» линейным двигателем. Набирая скорость, они начнут прижиматься к неподвижным боковым магнитам, при этом сцепка чуть растянется. Когда силы отталкивания возрастут, расстояние между сцепленными массами и боковыми магнитами будет постоянным. А при торможении «астероиды» отойдут от боковых магнитов.

Допустим, что при минимальном зазоре сила отталкивания превышает силу тяжести магнитов в 100 раз, Стало быть, нормальное ускорение «астероидов» достигнет 100g. Для маховиков это величина небольшая, но скорость «поезда» окажется действительно космической — 4 км/с!

Надо сказать, в Институте физики металлов Уральского научного центра АН СССР уже созданы постоянные магниты, способные развивать силу в 1000 раз большую, чем сила их тяжести. Так вот, если сила отталкивания магнитов только в 100 раз превысит силу тяжести подвижных магнитов, то скорость мчащейся по кольцу сцепки составит 12,6 км/с!

Мы подсчитали полную энергию,

накопленную таким «поездом» при скорости 4 км/с и получили 2.10¹⁵ Дж — в 200 раз больше, чем в гигантском сверхпроводящем накопителе. А при скорости 12,6 км/с количество зарезервированной энергии возрастет в 10 раз.

Конечно, таких запасов пока и не нужно. Поэтому можно пойти либо на уменьшение размеров сверхнакопителя, либо на замену сильных, но дорогих магнитов дешевыми и слабыми. Тогда расходы на постройку супераккумулятора сравняются оо стоимостью прокладки 100 км путей для поездов на магнитной подвеске.

А теперь попробуем рассчитать размеры сверхнакопителя энергии на 10¹¹ Дж. Его «канаву» радиусом полкилометра можно протянуть вокруг крупной атомной или тепловой электростанции, не затронув «чужой» территории. При ускорении 1000 g скорость «вагончиков» достигнет всего-навсего 2,4 км/с. Плотность энергии окажется fgj 12 500 МДж/м³, а общий объем подвижных магнитов (сечением 5X5 см) — 8 м³. Выходит, что сооружение такого агрегата особых трудностей не вызовет.

Судя по всему, через 5—10 лет в мире начнутся интенсивные разработки и строительство мощных накопителей для энергосистем. Хотелось бы, чтобы и наш сверхнакопитель пришелся «ко двору».