Изобретение относится к двигателестроению, в частности к инерционным силовым установкам с маховиками, и может быть использовано для привода транспортных средств. Сущность изобретения: маховичный двигатель содержит корпус 1, в котором установлен маховичный накопитель энергии, кинематически соединенный с приводом. Накопитель энергии выполнен в виде двух кинематически связанных групп маховиков-приводной 2, кинематически связанной с приводом, и накопительной 3, которая выполнена многовальной. На концах каждого вала 7 установлены маховики 8. Валы 7 установлены горизонтально и кинематически связаны между собой через шестерни 9, при этом маховики 8 в каждой группе соединены последовательно между собой механически с одинаковой частотой обращения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к инерционным силовым установкам с маховиками, и может быть использовано для привода сухопутных и морских транспортных средств.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2Похожие патенты:
Изобретение относится к механике и может быть использовано в отраслях промышленности, занятых производством накопителей энергии, а также нагруженных тел вращения в различных машинах и механизмах
Изобретение относится к машиностроению, в частности к супермаховикам
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств, а также приводах различных машин
Изобретение относится к механике
Изобретение относится к машиностроению, в частности к инерционным накопителям энергии
Изобретение относится к накопителям механической энергии и предназначено, преимущественно, для экологически чистых транспортных средств, например электромобиля
Изобретение относится к машиностроению , в частности к устройствам, аккумулирующим энергию с помощью маховика
Изобретение относится к устройствам для накопления энергии и может быть использовано в машинах с неравномерным вращающим моментом на главном валу, например, поршневых двигателях
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в качестве пневмо-гравитационной энергетической установки
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в качестве пневмо-гравитационного двигателя
Изобретение относится к вибровозбудителям инерционных двигателей и может быть использовано в машиностроении и транспорте при получении направленной периодической силы инерции для совершения полезной работы или передвижения транспортного средства
Изобретение относится к преобразователям энергии колебаний систем в полезную работу и может быть использовано в качестве приводных двигателей различных машин и механизмов
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в качестве силовой установки во всех отраслях народного хозяйства
Изобретение относится к области гравитационных двигателей с внешним подводом тепла и может быть использовано для преобразования энергии низкопотенциальных источников тепла в механическую энергию с более высоким КПД
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к инерционным силовым установкам с маховиками, и может быть использовано для привода транспортных средств
www.findpatent.ru
Сегодня ученые со всего мира безуспешно пытаются создать недорогой, легкий, компактный и невероятно емкий аккумулятор. А между тем такой накопитель энергии уже существует.
Николай Корзинов
23 ноября 2008 12:00
Мир электроники и электричества наступает! Милые поклонникам механики устройства все чаще уступают место машинам с электромоторами и электронными схемами. Однако мир будущего станет более механическим! Так считает профессор Нурбей Гулиа. За последние десятилетия механические накопители энергии заметно прибавили в энергоемкости, и именно их, по мнению ученого, будут использовать во многих устройствах вместо привычных электрохимических аккумуляторов.
Во всем мире вряд ли найдется человек, который посвятил себя разработке маховичных накопителей энергии в большей мере, чем Нурбей Гулиа. Ведь делом своей жизни изобретатель начал заниматься в 15 лет. Тогда советский школьник Нурбей решил изобрести «энергетическую капсулу» — так он назвал накопитель энергии, который должен был стать столь же энергоемким, как бак с бензином, но при этом копить в себе абсолютно безвредную для человека энергию. Первым делом любознательный школьник опробовал аккумуляторы различных типов. Одним из самых безнадежных вариантов оказался пружинный накопитель. Чтобы обычный легковой автомобиль проехал с таким аккумулятором 100 км пути, последний должен был весить 50 т.
От маховиков к супермаховикам В качестве накопителей энергии маховики применяют уже несколько столетий, однако качественный скачок в области их энергоемкости произошел только в 1960-е году, когда были созданы первые супермаховики. 1. Супермаховик в работе Супермаховик выглядит, как обычный, но внешняя его часть свита из прочной стальной ленты. Витки ленты обычно склеены между собой. 2. Супермаховик после разрыва Если разрыв обычного маховика разрушителен, то в случае супермаховика лента прижимается к корпусу и автоматически затормаживает накопитель — все совершенно безопасно.
Резиновый аккумулятор показался куда перспективней: накопитель с зарядом на 100 км мог весить «всего» 900 кг. Заинтересовавшись, Нурбей даже разработал резиноаккумулятор инновационной конструкции для привода детской коляски. Один из прохожих, очарованный самоходной коляской, посоветовал разработчику подать заявку в Комитет по изобретениям и даже помог ее составить. Так Гулиа получил первое авторское свидетельство на изобретение.
Вскоре резину сменил сжатый воздух. И опять Нурбей разработал инновационное устройство — относительно компактный гидрогазовый аккумулятор. Однако, как выяснилось в ходе работы над ним, при использовании сжатого газа энергетический «потолок» был невысок. Но изобретатель не сдался: вскоре им был построен пневмокар с подогревом воздуха горелками. Эта машина получила высокую оценку у его друзей, но по своим возможностям была еще далека от того, чтобы конкурировать с автомобилем.
Маховики на транспорте можно использовать как в качестве аккумуляторов энергии, так и в виде гироскопов. На фотографии изображен маховичный концепт-кар Ford Gyron (1961), а впервые гиро-кар был построен в 1914 году русским инженером Петром Шиловским.
Особенно тщательно будущий профессор отнесся к проработке варианта «электрической капсулы». Нурбей оценил возможности конденсаторов, электромагнитов и, разумеется, собрал всю возможную информацию об электрохимических аккумуляторах. Был даже построен электромобиль. В качестве аккумулятора для него конструктор использовал батарею МАЗа. Однако возможности тогдашних электрохимических аккумуляторов Гулиа не впечатлили, не было и оснований ожидать, что в области энергоемкости произойдет прорыв. Поэтому из всех накопителей энергии наиболее перспективными Нурбею Владимировичу показались механические аккумуляторы в виде маховиков, несмотря на то что в то время они ощутимо проигрывали электрохимическим накопителям. Тогдашние маховики, даже сделанные из самой лучшей стали, в пределе могли накопить только 30−50 кДж на 1 кг массы. Если раскручивать их быстрее, они разрывались, приводя в негодность все вокруг. Даже свинцово-кислотные аккумуляторы с энергоемкостью 64 кДж/кг смотрелись на их фоне крайне выигрышно, а щелочные аккумуляторы с плотностью энергии 110 кДж/кг были вне конкуренции. Кроме того, уже тогда существовали страшно дорогие серебряно-цинковые аккумуляторы: по удельной емкости (540 кДж/кг) они примерно соответствовали самым емким на сегодня литий-ионным аккумуляторам. Но Гулиа сделал ставку на столь далекий от совершенства маховик…
Чем выше частота вращения маховика, тем сильнее его частицы «растягивают» диск, пытаясь его разорвать. Поскольку разрыв маховика дело страшное, конструкторам приходится закладывать высокий запас прочности. В результате на практике энергоемкость маховика раза в три ниже возможной, и в начале 1960-х годов самые совершенные маховики могли запасать всего 10−15 кДж энергии на 1 кг. Если же применить более устойчивые к разрыву материалы, прочность маховика станет выше, но такой скоростной маховик становится опасным. Получается порочный круг: прочность материала возрастает, а предельная энергоемкость увеличивается незначительно. Нурбей Гулиа поставил своей задачей вырваться из этого замкнутого круга, и в один памятный день он испытал момент внезапного прояснения. На глаза изобретателю попался тросик, свитый из проволок, — такие обычно применяют в тренажерах для подъема тяжестей. Тросик был примечателен тем, что обладал высокой прочностью и никогда не рвался сразу. Именно этих качеств и не хватало тогдашним маховикам.
Накопитель Сегодня благодаря высокой энергоемкости супермаховики применяют во многих областях — от применения в спутниках связи в качестве аккумулятора энергии до использования в электростанциях для повышения их КПД. На схеме изображен маховичный накопитель, который применяют на американских электростанциях для повышения их КПД. Потери энергии в супермаховиках составляют всего 2% - это достигается, в том числе, за счет того, что он вращается в вакуумном кожухе на магнитных подшипниках.
Ученый принялся за работу: сначала поэкспериментировал с тросом, скатав из него маховик, а потом заменил проволочки тонкой стальной лентой такой же прочности — ее намотка была плотнее, а для надежности можно было склеить витки ленты между собой. Разрыв такого маховика уже не представлял опасности: при превышении предельной скорости первой должна была оторваться наиболее нагруженная внешняя лента. Она прижимается к корпусу и автоматически затормаживает маховик — никаких несчастных случаев, а оторванную ленту можно приклеить снова.
Первое испытание, когда ленточный маховик Гулиа раскручивался от скоростного электромотора пылесоса, прошло успешно. Маховик вышел на максимальную частоту вращения без разрыва. А затем, когда ученому удалось испытать этот маховик на специальном разгонном стенде, выяснилось, что разрыв наступал только при скорости обода почти 500 м/c или плотности энергии около 100 кДж/кг. Изобретение Гулиа в несколько раз превзошло по плотности энергии самые передовые на то время маховики и оставило позади свинцово-кислотные аккумуляторы.
Механический гибрид Гулиа (1966) Это возможно первый в мире гибридный автомобиль. Его передние колеса приводились от ДВС, тогда как задние от вариатора и маховика. Такой опытный образец оказался вдвое экономичней, чем УАЗ-450Д.
В мае 1964 года Гулиа первым в мире подал заявку на изобретение супермаховика, но из-за бюрократизма советской патентной системы получил необходимый документ только через 20 лет, когда срок его действия уже истек. Но приоритет изобретения за СССР сохранился. Жил бы ученый на Западе — давно бы стал мультимиллионером.
Через какое-то время после Гулиа супермаховик изобрели и на Западе, и спустя годы ему находят множество применений. В разных странах разрабатываются проекты маховичных машин. Американские специалисты создают беспилотный вертолет, в котором вместо двигателя используют супермаховики. Отправляют супермаховики и в космос. Там для них особенно благоприятная среда: в космическом вакууме нет аэродинамического сопротивления, а невесомость устраняет нагрузки на подшипники. Поэтому на некоторых спутниках связи применяются супермаховичные накопители — они долговечнее электрохимических аккумуляторов и могут долгое время снабжать аппаратуру спутника энергией. Недавно в США стали рассматривать возможность применения супермаховиков в качестве источников бесперебойного питания для зданий. Там уже работают электростанции, которые во время пика потребления энергии увеличивают мощность за счет маховичных накопителей, а при спаде, обычно в ночное время, направляют избытки энергии на раскручивание маховиков. В итоге у электростанции значительно повышается КПД работы. Кроме того, потери энергии в супермаховиках составляют всего 2% - это меньше, чем у любых других накопителей энергии.
Профессор Гулиа тоже времени зря не терял: создал очень удобную маховичную дрель, разработал первый в мире гибридный маховичный автомобиль на базе УАЗ-450Д — он оказался вдвое экономичней обычной машины. Но главное — профессор постоянно совершенствует разные элементы своей маховичной концепции, чтобы сделать ее по-настоящему конкурентоспособной.
Можно ли вывести супермаховик на уровень самых емких аккумуляторов? Оказывается, это не проблема. Если вместо стали использовать более прочные материалы, то пропорционально вырастет и энергоемкость. Причем, в отличие от электрохимических аккумуляторов, здесь практически нет потолка.
Супермаховик из кевлара на испытаниях при той же массе накапливал в четыре раза больше энергии, чем стальной. Супермаховик, навитый из углеволокна, может в 20−30 раз превзойти стальной по плотности энергии, а если использовать для его изготовления, например, алмазное волокно, то накопитель приобретет фантастическую энергоемкость — 15 МДж/кг. Но и это не предел: сегодня с помощью нанотехнологий на основе углерода создаются волокна фантастической прочности. «Если из такого материала навить супермаховик, — рассказывает профессор, — плотность энергии может достичь 2500−3500 МДж/кг. А значит, 150-килограммовый супермаховик из такого материала способен обеспечить легковому автомобилю пробег в два с лишним миллиона километров с одной прокрутки — больше, чем может выдержать шасси машины».
Маховичные машины Если объединить в одну схему супермаховик и супервариатор расход привычного автомобиля можно снизить ниже 2 л/100 км, считает Нурбей Гулиа. На фото приведена схема работы маховичной машины на топливных элементах, справа автомобиля с ДВС.
За счет того что супермаховик вращается в вакууме, а его ось закреплена в магнитной подвеске, сопротивление при вращении оказывается минимальным. Возможно, такой супермаховик может крутиться до остановки многие месяцы. Однако машина, способная работать в течение всего срока службы без заправок, пока еще не изобретена. Мощности современных электростанций определенно не хватит для зарядки таких серийных чудо-махомобилей.
Но именно автотранспорт, считает профессор, самая подходящая сфера применения супермаховиков. И показатели машин проекта Гулиа, на которых он планирует использовать супермаховики, не менее удивительные. По оценке ученого, «здоровый» расход топлива у бензинового автомобиля должен составлять примерно 1,5 л на 100 км, а у дизельного — 1,2 л.
Как такое возможно? «В энергетике есть неписаный закон: при одинаковых капиталовложениях всегда более экономичен привод, в котором нет преобразований видов и форм энергии, — поясняет профессор. — Двигатель выделяет энергию в виде вращения, и ведущие колеса автомобиля потребляют эту энергию тоже в виде вращения. Значит, не надо преобразовывать энергию двигателя в электрическую и обратно, достаточно передавать ее от двигателя к колесам через механический привод».
www.popmech.ru
www.freepatent.ru
Вся жизнь есть Энергия ...
Энергия — вечный восторг.
Уильям Блеик
В 1929 г. английский археолог Леонард Вулли, производя раскопки Урского могильника в долине реки Евфрат в Месопотамии (территория современного Ирака), обнаружил массивный диск из обожженной глины диаметром около метра с круглым отверстием в центре. Близ периферии диска было и отверстие поменьше, в которое, по-видимому, когда-то была вставлена палка — рукоять. Наличие этого небольшого отверстия и решило судьбу диска — это был первый на Земле маховик, использовавшийся в качестве гончарного круга. Диск сидел на примитивной цапфе своим большим отверстием, а за рукоять его периодически раскручивал мастер. Массивный диск после раскрутки некоторое время вращался, расходуя накопленную кинетическую энергию, т. е. выполняя роль маховика. Гончар в это время обрабатывал стоящее на диске изделие. Был определен возраст этого первого маховика — его изготовили около 3500 лет до нашей эры.
Естественно, что древний гончар, пользуясь маховиком, и не подозревал, что его творение станет одним из самых перспективных двигателей через пять с половиной тысячелетий, в период невиданного расцвета науки и техники.
Чем же так перспективен инерционный или проще маховичный двигатель? Ведь сегодня его основные показатели все еще оставляют желать много лучшего. Дело в том, что современное развитие техники подготовило хорошую базу для резкого, можно сказать, качественного скачка полезных показателей этих двигателей. Они способны кратковременно развивать колоссальные мощности, недоступные другим двигателям.
Трудно назвать двигатель, который был бы проще, надежнее и долговечнее маховичного. Экономичность его чрезвычайно высока, так как, кроме того что маховичный двигатель имеет высокий к.п.д., он единственный из двигателей, который способен с большой эффективностью использовать (рекуперировать) механическую энергию машины на спусках и при торможениях. И, наконец, нет двигателя, который в меньшей степени загрязнял бы окружающую среду вредными выделениями при работе.
Не стоит, наверное, даже упоминать о плачевной роли двигателя внутреннего сгорания в загрязнении атмосферы продуктами сгорания. Небезопасны в этом отношении и электрические силовые агрегаты с электроаккумуляторами: хотя вредные выделения их незначительны, при широком распространении этих
аккумуляторов возникают новые проблемы. Маховичные же двигатели практически лишены каких-либо выделений при работе, что чрезвычайно важно с экологической точки зрения, очень актуальной в наше время.
Уже сегодня они могли бы применяться с большей эффективностью, чем двигатели других типов, на общественном городском транспорте — автобусах и рельсовых машинах, внутризаводском транспорте, транспорте специального назначения — аэродромном, почтовом, прогулочном, рудничном и троллейном, в энергосистемах кратковременного действия, ручном инструменте и во многих других случаях.
А в перспективе! Сейчас трудно даже представить, какую роль в технике будущего будут играть маховичные двигатели.
Предвижу некоторое недоверие, даже скепсис читающих эти строки. Печальный опыт швейцарских гиробусов — маховичных автобусов, наших ветряков и транспортных машин с маховиками сделал свое дело — престиж маховичных двигателей был серьезно подорван.
А вместе с тем в США намечена к выпуску первая партия гиробусов для г. Сан-Франциско. Тщательные исследования научных центров — Университета им. Дж. Гопкинса, фирм «Локхид», «Юнайтед Эркрафт Корпорейшн», опыты применения маховичных двигателей в Нью-Йоркском метрополитене, на автомобильных гибридах, летательных системах говорят совсем о другом — о несомненной перспективности маховичных двигателей. О том же говорят и исследования, проводимые Курским политехническим институтом в содружестве с рядом других организаций.
Но в целом — раздвоенность мнений, неопределенность.
Обходят маховичные двигатели осторожные конструкторы, закладывая в проект силовые установки для перспективных машин. Обходят их исследователи, ждущие «краткосрочно-диссертабельных» тем для своего научного поприща. Обходят изобретатели и рационализаторы, желающие завтра же внедрить новшество. Обходят студенты и преподаватели, не имеющие литературы по маховичным двигателям. И дело стоит. Правда, находятся энтузиасты среди ученых и конструкторов, руководителей и изобретателей, преданные этой идее, энергией и пылом которых уже кое-что сделано. Но как этого мало!
В одной из бесед с автором советский ученый-машиностроитель профессор Г. С. Маслов сказал, что для того «чтобы дать ход инерционным двигателям, прежде всего надо преодолеть инерционность взглядов».
Это побудило автора написать книгу об инерционных (маховичных) двигателях. Автора долго мучили сомнения — писать ли книгу академичную, содержащую обильный теоретический материал, но для узкого круга специалистов, или же популярную, доступную широкому читателю. И выбор был сделан в пользу второй книги. Академик И. В. Петрянов-Соколов говорил: «По моему глубокому убеждению, будущее науки зависит не столько от специальной литературы, сколько от научно-популярной». Действительно, надо сперва доказать реальность маховичных двигателей, их перспективность, развеять мифы о тождественности их peripetuum mobile, зародить в душах читателей симпатию к ним и новые, беспокойные мысли.
Словом, проделать всю ту работу, преодолеть все те противоречия, что так неизбежны при становлении чего-нибудь нового, или вернее, хорошо забытого старого. А затем! Но... все по порядку.
motoavto.su
Если возьметесь за разработку маховичного двигателя, не думайте, что это свеженькая задача. В раскопках, проводившихся в Месопотамии, был найден маховик—примитивный диск из необожженной глины. Он служил гончарным кругом мастеру, жившему еще 5 тысяч лет назад. На краю диска есть отверстие, в которое, надо полагать, вставлялась рукоятка. Дергая за нее, древний мастер заставлял на некоторое время крутиться гончарный круг, не подозревая, что тем самым передает энергию диску, а тот аккумулирует ее и затем медленно расходует при вращении. В этом физический смысл маховика.
В последующие тысячелетия человечество обходилось без оригинального изобретения, предпочитая живую силу, заключенную в рабах и домашних животных.
В средние века о маховике вспомнили вновь и применяли его, так сказать, на подсобных работах, например, для выравнивания хода различных машин.
В 1860 году русский инженер В. И. Шуберский впервые попытался использовать маховик в качестве самостоятельного аккумулятора — двигателя. Об этом не все помнят, а за рубежом начинают новейшую историю этого механизма с маховичной торпеды, построенной в 1883 году английским адмиралом Хауэллом. Его соотечественники братья Ланчестеры в 1905 году сконструировали первый маховичный экипаж.
Решающее, даже победное на долгие годы слово сказал русский инженер-самоучка из города Курска А. Г. Уфимцев. О нем тоже почему-то не знают за рубежом. А жаль. До него изобретатели старались отодвинуть основную массу маховика как можно дальше от центра, не понимая, что при этом центробежным силам тем легче разорвать маховик, чем обороты больше. Уфимцев поступил иначе. Он сделал диск массивным в центре и утончающимся к периферии. На больших скоростях вращения такой маховик становился равнопрочным и не разрывался. Соответственно, удельная энергоемкость его, то есть количество энергии, которую он может запасти, приходящееся на единицу веса, была очень высокой. Пределом служила лишь прочность материала, из которого изготовлялся диск.
Все остальные конструкции, появившиеся позднее, например, инерционный аккумулятор «Электрогиро», построенный в 1947 году швейцарской фирмой «Эрликон», или появившиеся после 1960 года рекуператоры «Гиректа», «Гидректа» английской фирмы «Кларк» не могли превзойти конструкцию Уфимцева. Его инерционный аккумулятор для ветроэлектростанции в городе Курске образцово выдержал проверку времени и сохранил работоспособность по сей день.
Маховичный экипаж Ланчестера
Инерционный аккумулятор А. Г. Уфимцева с механической передачей: 1 — маховик, 4—корпус, 5—6—зубчатая пара, 8—уплотнение
Значит, дело за материалом одновременно легким и прочным, чтобы маховик можно было бы разогнать до больших скоростей, не боясь аварии.
В качестве таковых можно использовать сравнительно недавно появившиеся высокопрочные стеклянные, кварцевые волокна, сверхпрочные монокристаллы — «усы». Причем маховик не надо делать сплошным, а навивать волокна на ось. Об этом я говорил еще в 1965 году (см. ИР, 12, 65). Тогда выдвигалась скорее идея, хотя и обоснованная расчетами и эскизами. Сегодня уже есть реальная конструкция. В качестве исходного материала была выбрана тонкая стальная лента. Из такой делают лезвия бритв. В крохотной да еще и сугубо теоретической по профилю лаборатории, где я тогда работал, развернуться было негде. Пришлось срочно переоборудовать под мастерскую собственную квартиру.
Станок для навивки сочинили из дисков моей спортивной штанги и стульев. Работал он на живой силе (не путать его с кинетической энергией, которую по старинке называют так же) — крутили его моя жена и двоюродный брат. Я был распорядителем работ и склейщиком. Задача была такова: на десятиметровую стальную ленту надо было нанести ровным слоем (с помощью фитиля из старой фетровой шляпы) клей БФ-2 и одновременно крутить диск из стеклопластика, позднее из дюраля с такой скоростью, чтоб успеть намотать на него злосчастную упругую полосу, пока клей не засох. Не каждый раз это удавалось. Лента хлопала по полу и потолку, оставляя неистребимые следы, резала руки. Тогда-то я убедился в живительных антисептических и коагуляционных свойствах БФ-2, Попадая в порезы, он вызывал жгучую боль, но зато я сейчас здоров и бодр. Чтобы сталь лучше склеивалась, ее надо было протирать спиртом. С большим трудом удалось добыть целый литр. Но стоило мне отлучиться, как брат случайно разбил бутылку. Он сам показывал осколки, но почему-то от них не пахло спиртом, а весь запах впитался в дорогого братца.
Наконец, три маховика диаметром в полметра и весом около 10 килограммов были сделаны и прошли термообработку (нагрев до 150 градусов на кухонной плите).
Маховик выдержал 28 тысяч оборотов в минуту. Таким образом, его энергоемкость оказалась равной 8 тысячам килограммометров на килограмм веса. Почти в шесть раз больше, чем у маховика швейцарского гиробуса! Такого запаса энергии вполне хватит, чтобы автобусу проехать 20—30 километров с одной зарядки.
Мои зарубежные коллеги тоже использовали новые материалы и создали многообещающие конструкции. Кстати, по удачному предложению доктора Рабенхорста их теперь называют супермаховиками. В 1965 году я и не знал, что проектирую супер, а не оскандалившийся маховик.
Сейчас можно выделить три типа этих механизмов; ободковые, разработанные нами, стержневые — фирмой «Локхид», и клиновые — доктором Рабенхорстом.
Супермаховик Рабенхорста
Маховичный автомобиль Рабенхорста
Диаграмма удельной энергоемкости аккумуляторов
Второй тип назван так из-за своей формы, напоминающей толстый стержень, равнопрочный при вращении. Это обстоятельство позволяет полнее использовать свойство анизотропности стеклопластиков, из которых выполнен супермаховик, хорошо работающих при одноосном нагружении. Фирма провела тщательные и всесторонние испытания своей конструкции и собирается устанавливать их на автобусах, собранных по гибридной схеме (маховик плюс двигатель), а также, видимо, будет использовать по прямому своему профилю — в авиации. В прессе эти материалы еще не освещались. О них сообщила мне фирма, прислав свой новейший технический отчет, датированный 30 апреля 1971 года.
Разработанная конструкция теоретически имеет, пожалуй, самую высокую удельную энергоемкость, относительно безопасна при разрыве, так как не образуется при этом крупных и твердых осколков, легко уравновешивается. Такие положительные качества несколько блекнут, однако, из-за недостатков. Маховик все-таки громоздкий. В камере необходим высокий вакуум, чтобы стержень мог легко вращаться, а не терять энергию из-за плохих аэродинамических качеств.
Доктор Рабенхорст создал клиновой тип маховика. К сожалению, в своем письме он не останавливается на технических подробностях, сосредоточив все внимание на теоретической стороне дела, но приложенные чертежи дают представление о конструкции. Маховик представляет собой двухлопастный винт с углом подъема 7—8 градусов. Вид его настолько необычен даже для специалиста, что я его вначале принял за насос. Ну это курьезная деталь. А серьезно, конструкция более компактна по сравнению с предложенной фирмой «Локхид». Однако изготовить ее и сбалансировать гораздо сложнее.
Сравнивая два зарубежных супермаховика с нашим, можно удовлетворенно отметить, что отечественный, ободковый тип имеет больше положительного. Он самый маленький, при разрыве его легко починить и запустить снова, внутри обода можно разместить некоторые важные детали — вал генератора, редуктор, муфты, магнитную подвеску и прочее, кому как удастся. А круг, согласитесь, легко уравновесить.
Сначала я думал, что удельная энергоемкость меньше, чем у американских маховиков, но когда уже заканчивал эту статью (писал, конечно, не один день), детальные математические расчеты показали, что разница незначительна.
Но, в общем, основные показатели супермаховиков близки друг к другу и, самое главное, они заставляют иначе посмотреть на перспективность маховиков как конкурентов двигателей и электроаккумуляторов.
По мнению доктора Д. В. Рабекхорста, супермаховики найдут себе применение не только на автотранспорте, но и на подводном и воздушном флоте, метро, планетоходах, ручном инструменте, сельскохозяйственных машинах и пр. Во всяком случае, легковой автомобиль, сделанный в университете имени Дж. Гопкинса (США), с маховиком весом около 40 кг уже способен пройти с одной подзарядки 180 километров со средней скоростью 90 километров в час. (Появление маховика после долгих лет забвения оказалось сенсационно неожиданным. Первая же конструкция маховичного автомобиля превзошла электромобили.)
По нашему, более осторожному, мнению, сегодня наиболее эффективная и актуальная область применения супермаховиков, в частности ободкового типа из стальной ленты,— городские автобусы с пробегом до 25—30 км между конечными станциями. Подзарядка будет осуществляться на этих станциях мощными стационарными электродвигателями за 3—5 минут. Правда, эти работы пока не предусматривают полную замену двигателя на маховик. Разработана лишь система маховичной рекуперации энергии торможения автобуса, но это первый и необходимый шаг в создании маховичных автобусов.
pandia.ru
Маховичные или твердовращательные движители в теории могут стать альтернативой ракетным двигателям, которые работают на жидком топливе. Многие физические теории, в том числе и эйнштейновская, утверждают, что вращающееся тело изменяется в весе. На этом и построена идея маховичного двигателя.
Многие новейшие теории, или, как их называют, альтернативные, подтверждают эффект обезвешивания. Спор идет о том, в какой закономерности и насколько меняется вес тела, и может ли он достигнуть нуля. Это связано с тем, что любому летательному аппарату для улучшения полетных характеристик нужно обезвеситься полностью, а не просто стать несколько меньше весом.
В этом направлении работают Н.А.Козырев, сотрудник Пулковской обсерватории, который первым предсказал эффекты обезвешивания, и экспериментально проверил их. Его труды широко обсуждались, но приняты как руководство к действию были лишь в Японии. Кандидат технических наук Г.В.Талалаевский, Москва, написал формулы вращающегося тела. По его теории, сила тяги находится в зависимости от скорости вращения. Ему же приписывают расчеты критической скорости вращения, согласно которым летательный аппарат может обезвеситься при скорости вращения в 365 000 оборотов в минуту.
Японские физики Х. Хайясака и С. Такеучи установили, что ротор, который вращается горизонтально, легче неподвижного, ротор, который вращается по часовой стрелке, легче того, что вращается против часовой. Ими было заявлено о возможности полного нарушения притяжения и получения антигравитации. Эти выводы они сделали по результатам своих экспериментов.
В данной области заслуживают внимания еще множество разработок ученых из стран бывшего СНГ. Основная проблема, с которой они сталкиваются, состоит в том, что добиться вращения больших объектов на сверхскоростях очень сложно из-за ограниченной прочности самих материалов. Предлагались возможные способы, посредством которых можно усилить маховики, но этот вопрос находится в разработке и требует вливания новых сил.
Нужно сказать, что Г.Н. Федоров и С.Королева проводили опыты с вращающимися гироскопами и добились обезвешивания примерно на 1,5 тонны. А московский физик А.Ф. Черняев в настоящее время находится на этапе фиксирования признаков антигравитации экспериментальным путем.
zaryad.com
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к инерционным силовым установкам с маховиками, и может быть использовано для привода сухопутных и морских транспортных средств. Известен маховичный двигатель, содержащий герметичный вакуумированный корпус, в котором установлен супермаховик. Вал супермаховика соединен с валом электродвигателя-генератора с помощью магнитной муфты. Корпус супермаховика подвешен на упругих амортизаторах для предохранения от тряски и уменьшения гироскопических воздействий [1]Недостатки известного маховичного двигателя: при использовании на транспортном средстве необходима трансмиссия, что приводит к усложнению конструкции и снижает надежность двигателя; для разгона супермаховика необходим электродвигатель, что приводит к расходу электроэнергии; малая грузоподъемность транспортного средства при использовании маховичного двигателя, например при полной массе автомобиля 600 кг полезный груз 150 кг. Наиболее близким к изобретению, выбранным в качестве прототипа является маховичный двигатель, содержащий корпус, в котором установлен маховичный накопитель энергии, кинематически соединенный с приводом. Накопитель энергии содержит вал и установленный на нем аккумулирующий элемент в виде последовательно размещенных дисков. Один из крайних дисков жестко установлен на валу, а накопитель снабжен последовательно установленными на валу муфтами свободного хода. Каждый последующий диск, имеющий внутренние фрикционные поверхности, жестко связан со звездочкой соответствующей муфты свободного хода, а каждый диск, кроме второго крайнего, снабжен подпружиненным в направлении вала грузом с фрикционными накладками, который установлен в диске с возможностью перемещения в направлении фрикционной поверхности последующего диска [2]Недостатки известного маховичного двигателя: для разгона маховиков необходим электродвигатель, что приводит к большому расходу электроэнергии; для получения значительной мощности необходимы большие размеры маховиков, что приводит к громоздкости конструкции; применение дисков и муфт с внутренними поверхностями усложняет управление маховиками и всю трансмиссию. Изобретение направлено на решение технической задачи повышения энергоемкостных характеристик маховичного двигателя, а именно увеличение выходной мощности при снижении мощности на привод. Для решения указанной технической задачи в маховичном двигателе, содержащем корпус, в котором установлен маховичный накопитель энергии, кинематически соединенный с приводом, согласно изобретению маховичный накопитель энергии выполнен в виде двух кинематически связанных групп маховиков приводной, кинематически связанной с приводом, и накопительной, при этом последняя выполнена многовальной, на концах каждого вала установлены маховики, а валы, установленные горизонтально-кинематически, связаны между собой через шестерни, кроме того, маховики в каждой группе соединены последовательно между собой механически с одинаковой частотой обращения, шестерни групп маховиков выполнены с различными диаметрами. Совокупность признаков изобретения позволяет достичь следующие технические результаты: повышение выходной мощности маховичного двигателя по сравнению с приводной мощностью, уменьшение суммарной массы маховичного двигателя за счет применения n маховиков малых масс, упрощение конструкции из-за отсутствия трансмиссии и фрикционных муфт, упрощение запуска маховичного двигателя, так как для этого достаточно нарушить условие равновесия двух групп маховиков приводной и накопительной, использование как экологически безопасного двигателя в сухопутных и морских транспортных средствах. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый маховичный двигатель, вид сверху; на фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1, расположение шестерен в накопительной группе. Маховичный двигатель содержит корпус 1, в котором установлен маховичный накопитель энергии, выполненный в виде двух кинематически связанных групп маховиков: приводной 2 и накопительной 3. Приводная группа 2 маховиков состоит из маховиков 4, размещенных на горизонтальном концах вала 5, кинематически связанного с приводом 6. Нокопительная группа 3 маховиков выполнена многовальной, на концах каждого вала 7 установлены маховики 8. Валы 7 установлены горизонтально и кинематически связаны между собой через шестерни 9. Маховики 8 в каждой группе соединены последовательно, между собой механически с одинаковой частотой обращения. Приводная 2 и накопительная 3 группы маховиков соединены последовательно между собой через шестерни 9 и 10, размещенные в корпусе 1 и выполненные с различным диаметром. Для приведения в движение маховичного двигателя к приводному валу 5 присоединен привод 6. Вращение через шестерню 10 передается на группу шестерен 9, а затем через конические шестерни 11 на кардан 12 транспортного средства. Маховичный двигатель работает следующим образом. При вращении привода 6 (электродвигателя или педальной тяги) через шестерни 10 и 9 передается кинематический момент инерции на группу маховиков 8, которые вращаются с большей скоростью пропорционально коэффициенту передачи. Через конические шестерни 11 вращение передается на кардан 12 транспортного средства.
1. МАХОВИЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, в котором установлен маховичный накопитель энергии, кинематически соединенный с приводом, отличающийся тем, что маховичный накопитель энергии выполнен в виде двух кинематически связанных групп маховиков приводной, кинематически связанной с приводом, и накопительной, при этом последняя выполнена многовальной, на концах каждого вала установлены маховики, а валы, установленные горизонтально, кинематически связаны между собой через шестерни, кроме того, маховики в каждой группе соединены последовательно между собой механически с одинаковой частотой обращения. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что шестерни групп маховиков выполнены с различным диаметром.
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 35-2001
Извещение опубликовано: 20.12.2001
bankpatentov.ru
