Маховик — это колесо с массивным ободом, вращающееся на оси. Само определение несколько устарело. Но оно позволяет понять «классические» принципы накопления энергии; ее запас будет тем больше, чем выше скорость вращения маховика, больше радиус и масса обода.
Есть и другие способы увеличить емкость таких аккумуляторов энергии. Например, предложено сделать маховик… из резины.
Если резиновый диск раскрутить, то он будет запасать энергию как обычный маховик из монолитного материала. Но одновременно каждая частица диска будет стремиться удалиться от оси вращения. Иными словами, диск начнет растягиваться, увеличиваясь в диаметре, и запасать энергию в самом материале, как резина. Дополнительный «заряд» энергии даст и выросший диаметр. А в сумме емкость такого аккумулятора будет вдвое больше, чем у обычного.
Сегодня уже существуют стальные маховики, способные при весе в 20 килограммов накопить и вернуть кинетическую энергию полностью загруженного городского автобуса. А суперма" овики, свитые из высокопрочных во""кон, решают эту задачу при собственном весе 5-10 килограммов. Сде"^ попытки применить маховики и на ^здах метро, где они экономят до процентов энергии. Но все это, по ^ экспериментальные работы. Что
же сдерживает широкое применение маховиков? Оказывается, привод.
Колеса автобуса не свяжешь с маховиком напрямую и даже через обычную коробку передач — это сразу бы кончилось поломкой. Судите сами: когда автобус трогается с места, его колеса должны вращаться медленно, а маховик в это время вращается с максимальным числом оборотов. К концу же разгона колеса должны крутиться вовсю, а маховик, отдав энергию, едва вращается.
Словом, чтобы устранить это противоречие в режимах работы, нужен бесступенчатый привод. А он, как правило, не только дорог и сложен, но и тяжел. Например, маховик для поезда метро должен весить 250 килограммов, а бесступенчатый электропривод — в виде генератора, вырабатывающего ток, и моторов, питающихся от него, — будет иметь вес более 2 тонн.
Проблема умерла бы сама собой, если бы удалось создать накопители энергии с так называемой «мягкой» характеристикой. Прототип такого устройства всем нам хорошо известен: это часовая пружина. Но она, к сожалению, запасает на единицу массы в тысячи раз меньше энергии, чем маховик или электроаккумулятор. Лишь недавно удалось найти емкость пружинного накопителя, его надо… вращать.
Специалисты заметили: пружина взрывателя пушечного снаряда становится намного сильнее во время его полета, когда он делает до 20 тысяч оборотов в минуту. Дело в том, что и здесь при вращении витки пружины отбрасываются от центра с большой силой. Причем на больших скоростях она намного превосходит силы упругости самой пружины.
Отсюда и родился замысел: изготовить пружину по размерам махоцика, вставить в него, как в корпус, и вращать с обычными для маховиков скоростями. Расчеты показывали, что такая пружина при заводе накопит в тысячи раз больше энергии, чем неподвижная.
272
273
И одновременно будет играть роль бесступенчатого привода, который так необходим маховикам.
Несмотря на кажущуюся фантастичность замысла, он теоретически обоснован. Разработан и построен экспериментальный «пружинный» маховик. А затем и действующая модель аккумулятора энергии для городских автобусов, которая сочетает емкость супермаховика с «мягкостью» часовой пружины. Теперь дело за его испытаниями.
РАБОТАЕТ ВОЗДУХ
Ученые Московского автомеханического института успешно провели испытания устройства, позволяющего увеличивать мощность автомобильного двигателя.
…Ныне сотни миллионов автомобилей мчатся по дорогам планеты. От их «нашествия» на улицах городов и на шоссейных дорогах с каждым годом становится все теснее. Резко повышать скорости движения автомашин затруднительно. Поэтому, считают специалисты, создавать новые модели двигателей повышенной мощности нет необходимости. А уж если предоставляется возможность прокатиться "с ветерком", то лучше воспользоваться средствами наддува воздуха, позволяющими форсировать процесс сгорания топлива, и тем самым почти на треть увеличить мощность двигателя.
Каким путем можно осуществлять наддув?
Это техническое решение можно реализовать двумя способами. С помощью турбокомпрессора или ротационного насоса. Турбокомпрессор, работающий на энергии выхлопных
газов, содержит две крыльчатки миниатюрные турбинки. Одна из ~~ получая вращение от струи газов п ^ водит в движение вторую, закачив^ щую в цилиндры двигателя возд^ Ротационный насос имеет набор л^ ток и приводится в движение от раб чего вала двигателя.
Сравнительные испытания этих двух средств наддува показали важные npL имущества ротационного насоса. Он компактен и может запускаться в работу по желанию водителя автомашины. Его работа не тормозит струю выхлопных газов и тем самым не влияет на ход двигателя.
В отечественном транспорте широко используется наддув воздуха в дизельных двигателях грузовых машин. Массовое применение наддува дает значительный экономический эффект.
Накопленный опыт по применению наддува позволяет использовать его и в карбюраторных бензиновых двигателях. Это откроет путь к периодическому повышению мощности двигателя в дорожных условиях.
Ученые автомеханического института ведут исследования по повышению мощности двигателей совместно со специалистами автозавода имени Ленинского комсомола.
ВОЛНА ВМЕСТО КОЛЕСА
Колесо в технике — самый распространенный тип движителя, то есть устройства, которое осуществляет само движение (у автомобиля движитель ~~ колесо, у самолета — винт, у рыбы — плавники и хвост). Сотрудники Сибирского автомобильно-дорожного
^а имени В. В. Куйбышева предложи
создать для перевозки крупных и ^желых грузов транспортное средство необычным движителем: вместо коgca или тракторной гусеницы испольygi-ся волнообразное движение «подошвы». Эта «подошва» представляет собой опорно-несущую оболочку, прикрепленную к корпусу платформы. ^ежду корпусом и оболочкой находится герметичная полость, которая заполнена сжатым воздухом. Давление воздуха должно быть достаточным, чтобы поднять платформу вместе с грузом.
Движение происходит за счет того, что опорная оболочка — «подошва» совершает волнообразные движения. Система специальных насосов откачивает воздух из одного участка оболочки и накачивает его на другом участке. Этот процесс происходит в таком порядке, что на поверхности оболочки, соприкасающейся с землей, создается бегущая волна. Благодаря волнообразному движению корпус с грузом перемещается по поверхности земли. Действующая модель устройства показала, что при большой грузоподъемности оно создает очень малое давление на грунт. Его можно будет использовать на плохих дорогах в труднодоступных местах.
1 ПОРШНИ ^ МОГУТ ОТДОХНУТЬ
Автомобили работают с полной на" РУзкой лишь незначительное время ^"да взбираются в гору или, к примеРУ, идут на обгон. В остальное же время ^еи мощности двигателя и не требуется. Как уменьшить ее наиболее экономичным образом? В поисках ответа на
этот вопрос специалисты провели эксперимент: установили на грузовике четырехцилиндровый мотор, у которого попеременно могут отключаться то два крайних, то два средних цилиндра. Этим процессом управляет мини-ЭВМ. Ее датчики реагируют на уменьшение нагрузки и отключают в нужный момент свечи и подачу бензина в камеры сгорания. В итоге экономия топлива на отдельных участках дороги составила 60 процентов, а в среднем — около двадцати.
АВТОМОБИЛЬ УЧИТСЯ У КРАБА
Уже сейчас конструкторы разрабатывают перспективные модели легковых машин, которые появятся, быть может, лишь к концу века. Одна из новинок — автомобиль, который, словно краб, может медленно ехать… вбок. Все четыре его колеса будут поворачиваться под прямым углом к продольной оси машины. Понятно, что на такое усложнение автостроители идут не от хорошей жизни — машин на городских улицах становится все больше, а поставить автомобиль у тротуара все сложнее. Впрочем, специалисты считают, что система управления всеми четырьмя колесами позволит, сохраняя устойчивость на больших скоростях, обеспечить хорошую маневренность на малых.