Супермаховик как замена бензину, или давай изобретём гиромобиль!

2
«Всё новое – хорошо забытое старое»
(народная мудрость)


Волгодонск: Супермаховик как замена бензину, или давай изобретём гиромобиль!

Волгодонск: Супермаховик как замена бензину, или давай изобретём гиромобиль!

Недостатки автомобилей в современных крупных городах очевидны: малоэкономичное использование энергии топлива при сравнительно небольших скоростях движения и значительное загрязнение окружающей среды выхлопными газами, а также утечками масла и бензина. Альтернативой традиционным могли бы стать электромобили, но у их аккумуляторов весьма ограниченные удельная энергоёмкость (Вт*ч/кг) и удельная снимаемая мощность (Вт/кг). По данным министерства энергетики США, для создания серийноспособных «семейных» электромобилей эти уровни должны достигнуть 220 Вт*ч/кг и 150 Вт/кг соответственно. Такие показатели в доступных для применения источниках тока получены, но «стоят» очень дорого.
Альтернативой автомобилям могли бы стать аэрокатера (см. мой материал «Городской аэрокатер, или все – в небо!»), а также гиромобили, — наземные транспортные экипажи с горизонтальным кольцеобразным маховиком, расположенным под салоном. Сам маховиковый накопитель представляет собой два противоположно вращающихся кольцевых маховика, одновременно являющихся роторами асинхронного электродвигателя-генератора. От маховикового накопителя энергия подаётся на четыре независимых мотор-колеса.
Зарядка осуществляется путём прямой подачи переменного тока на клеммы накопителя, бегущее переменное магнитное поле раскручивает стальной сердечник-ротор в противоположные стороны. После отключения внешнего источника маховики, расположенные в вакуумированном кожухе, переходят в режим автономного вращения, и при подключении к этому гироаккумулятору мотор-колес обеспечивает их независимый привод.
Преимущества такой схемы механического сохранения электроэнергии перед традиционной химической схемой очевидны: относительная простота, дешевизна и экологическая чистота изготовления основных узлов гироаккумулятора, независимый привод каждого из колёс, возможность возврата энергии в гироаккумулятор при торможении двигателями. Значительно выше будет и к.п.д. гироаккумулятора, т.к. не будет потерь энергии при преобразовании переменного тока в постоянный, а также при преобразовании электрической энергии в химическую и обратно. Особенно эффективно было бы использование маховикового (гироскопического) привода на внутригородском транспорте, где наиболее часто встречается режим «разгон-торможение». На начальном этапе внедрения приемлемо использование для постоянной подпитки маховика небольшого бензинового двигатель-генератора, работающего в постоянном режиме.
Единственной сложностью будет достижение требуемых для маховиков в соответствии с законами физики 42-48 тыс.об./мин (700-800 об./сек), но эту проблему вполне можно решить, привлекая к решению задачи оборонные заводы, изготавливающие гироскопы для танков и подводных лодок. Ниже приведены собственный эскиз и расчёты, выполненные автором для пятиместного городского гиромобиля.
Волгодонск: Супермаховик как замена бензину, или давай изобретём гиромобиль!
Если уж не летать, то хоть ездить максимально энергетически эффективно, и минимально загрязняя окружающую среду, — такой мотив двигал мной при проработке этой идеи. Да, и ещё одно преимущество гиромобиля, — из-за мощного маховика он будет «прилипать» к дороге на любой, даже очень большой скорости, и окажется, практически, гарантирован от переворачивания и опрокидывания с проливанием на землю ядовитых жидкостей. А физическая пассажиров – вещь немаловажная.
На фото: гибридная «Тойота Эстима» 2007 г. и маховик с приводом от электромотора.
Понравился пост? Поделись с друзьями:

37 комментариев

avatar
  • dingo
  • +1
как только трение отменим (может даже президент выпустит) так и будем махать маховиками…
ну и подшипники нормальные ачнут делать…

тема про очередную «дармовую энергию»?
avatar
  • victor
  • 0
Ирония понятна))) В 1930-х годах в СССР был такой профессор-энтузиаст нового, по фамилии Уфимцев, ровесник Циолковского. Так вот он на модные тогда ветряки (Динго, а тебе ветряк не поставить, в дополнение к солнечным батареям?-В.Е.) ставил инерционные накопители в виде сплошного или кольцевого маховика на горизонтальных магнитных подшипниках и в вакуумном кожухе. Трение исчезало практически до нуля, и разогнанный ветром маховик без остановки вращался до нескольких суток, пока вновь не поднимался ветер. Так это ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ магнитные подшипники были, а ВЕРТИКАЛЬНЫЕ сделать проще, — в них осевая нагрузка совпадает по направлению с силой тяжести (как, например, в случае с воздушной подушкой). Магниты вполне могут быть и постоянными, чтобы держать на весу диск по всей или почти всей горизонтальной плоскости.
Тема не «про очередную „дармовую энергию“ — тут нам и РоАЭС при толковом использовании хватит, — а про принципиально новый . У нас в России это только на уровне идей (кроме военных), а в США, Японии и Западной Европе поезда на магнитной подвеске, например, уже давно реальность. Мы отстали на десятилетия, и лично я хочу, чтобы — догнали.
avatar
  • ronny
  • 0
и как далеко можно будет уехать на полном заряде?
avatar
  • victor
  • 0
Мои расчёты показывают, что при массе самого маховика 135 кг и установки в целом 300 кг, при полезной нагрузке 400 кг и полном весе махомобиля 1200 кг (с водителем и 4-мя пассажирами), на 35 кВт*часах ёмкости по городу или вблизи него можно на одной зарядке проехать до полной остановки примерно 420 км. Это если асинхронный электродвигатель (к.п.д. 0,97-0,99) мощностью 6 кВт (9 л.с.), при средней скорости 60 км/ч, в течение 7 часов. Это минимум вдвое больше, чем у современных малосерийных западных электромобилей. Иначе бы я и не стал возиться с этой идеей, если бы не её потенциальные возможности.
Комментарий отредактирован 2014-01-06 18:05:35 пользователем victor
avatar
  • dingo
  • 0
эээ… я чет не понял 9 лошадей и 1500кг веса? 60км в час?… о как… так может мне надо было со скутера своего, там 8 л.с. 50 кубиков поставить мотор на бэху… и гонять с расходом 1.5 литра на 100км при скорости пусть даже 50км.в час…
avatar
  • victor
  • 0
Извини, неточная формулировка. Надо читать «при максимальной скорости 60 км/ч». Плюс не 1500, а 1200 кг полной снаряжённой массы (300 привод+400 полезная нагрузка+500 масса салона). Минус же — очень плавный, медленный разгон до указанной скорости (зато возможность рекуперации энергии при торможении двигателем). Ещё раз извини, некогда было решать задачу оптимизации, — выдал первый детально просчитанный вариант. Мощность на преодоление инерции (rMgv) здесь много меньше мощности на преодоление сопротивления воздуха (cAp/2*v[3]).Здесь r-коэффициент трения качения~0,05, М — полная масса авто, кг, g-ускорение свободного падения~10, с-коэффициент обтекаемости~0,35, А — мидель (поперечное сечение) , кв.м, р-плотность воздуха~1,2, v-скорость движения, м/с. Сумма этих двух мощностей не должна превышать полную мощность двигателя. Вот так я и считал. Можешь поставить движок от своего скутера на любое авто среднего класса, и плавно кататься (но не «гонять», естественно) со скоростью спортивного велосипеда при расходе топлива 2 л в час. Это реально.
Комментарий отредактирован 2014-01-06 22:55:39 пользователем victor
avatar
Так пробовали же ставить лет 50 назад, но что-то не пошла идея.
avatar
  • victor
  • 0
Энтузиаст идеи супермаховиков, профессор Нурбей Гулиа, в 1970-х предложил ставить супермаховики (тоже кольцевые, из тонкой проволоки, с заваренным концом) на автомобили. Мощность двигателя падала в разы, поскольку отбирать энергию у вращающегося маховика можно с ЛЮБОЙ требуемой мощностью (в отличие от химических источников тока). Но его маховик, во-первых, был небольшого диаметра, во-вторых, располагался соосно с валом двигателя (т.е. в вертикальной плоскости). Я не хочу «горбатого» (из-за такого маховика) автомобиля, и предлагаю разместить маховик ГОРИЗОНТАЛЬНО, и сделать его не вспомогательным, а ОСНОВНЫМ источником энергии движения.
А «не пошла идея» из-за убогости советского машиностроительного станочного парка и косности советских чиновников-бюрократов. Об этом в одном из своих интервью говорил и Путин, как о своей «прошлой жизни» в КГБ: «Мы похищали чертежи новейшего немецкого оборудования, доставляли их в Союз, а спустя много лет выяснилось, что мы (КГБ) работали „в стол“ — у СССР просто не было станков, чтобы элементарно повторить западные образцы». Думаете, сейчас ситуация в корне изменилась? Поэтому я и говорю о реализации этой идеи на базе оборонных заводов, — они уже успешно делают многосоткилограммовые гироскопы для подводных лодок (з-ды «Красная Звезда» и «Прибой», если мне память не изменяет — Дальний Восток и Питер).
Комментарий отредактирован 2014-01-06 18:22:19 пользователем victor
avatar
  • ZORRO
  • 0
Единственной сложностью будет достижение требуемых для маховиков в соответствии с законами физики 42-48 тыс.об./мин
Это-же гигантский синхронный гироскоп
Проводим эксперимент:
берём в руку работающий жесткий диск компьютера (HDD)
попробуйте его поводить в стороны — это всего лишь легенький диск и 7 тыс.об./мин

Летающую тарелку по такому принципу фашисты делали
avatar
  • victor
  • 0
… ДВА диска, вращающихся в противоположные стороны, — для сведЕния к нулю горизонтального кориолисового ускорения. А нацисты, между прочим, были очень неглупые люди — подаренная женой книга «100 великих тайн Третьего Рейха» у меня практически бестселлер
Комментарий отредактирован 2014-01-06 18:27:04 пользователем victor
avatar
  • ZORRO
  • 0
Проводим эксперимент №2:
берём в руку ДВА работающий жесткий диск компьютера (HDD), и складываем их к друг друга (чтоб диски вращались в противоположные стороны)
попробуйте это сооружение поводить по вертикали и горизонтали
Комментарий отредактирован 2014-01-06 19:53:02 пользователем ZORRO
avatar
  • victor
  • 0
В горизонтальной плоскости должен перемещаться, отклониться в сторону от направления оси вращения не даст гироскопический эффект. А Вы сами такой эксперимент проделывали? Возвращаясь к идее аэрокатера: возьмите тонкий листочек бумаги, поднесите его к губам, сделайте их «щёлочкой» и сильно подуйте, — листок резко поднимется вверх. Это эффект Коанда-Бернулли в чистом виде. Так что если даже махомобиль не поедет, то аэрокатер точно полетит. Спасибо за Ваш комментарий.
Комментарий отредактирован 2014-01-06 23:03:36 пользователем victor
avatar
Парни, а с кем Вы тут разговариваете? монолог гуманитария среди технарей. ;;
Комментарий отредактирован 2014-01-06 16:25:24 пользователем Drive5522
avatar
  • victor
  • 0
У меня жена тоже гуманитарий. Не одному Вам здесь сложновато среди «технарей»!
avatar
  • poheru
  • +1
Помните в детстве были такие игрушки? У них тоже маховик был. Их о пол так вжик-вжик-вжик, а потом она по полу побежала ж-ж-ж-ж-ж…

игрушка, интерция, маховик
avatar
  • victor
  • 0
Классные игрушки были, между прочим. На батарейках или аккумуляторах, конечно, интереснее (особенно, если с дистанционным управлением). Зато эта практически вечная и зарядки (или замены батарей) не требует. Я же говорю: всё новое — это хорошо забытое старое.
avatar
  • ksap
  • +1
Камов воплотил идею. Пусть не диски, а лопасти. Но не забывайте о наших дорогах, выйдя из строя один из дисков вы получите центрифугу похлеще стиральной машины, да еще на дороге. На вертолетах применяется отстрел лопастей и катапультирование
avatar
  • dingo
  • +1
зато эколочески чистый , главное что мясную кашу из машины потом можно как питательную жидкость использовать, например при производстве собачьих консервов.
avatar
  • ronny
  • 0
Собственно как то так —
avatar
  • victor
  • 0
ksap, интересно, а на вертолётах Камова с двумя соосными винтами часто выходит из строя ОДИН из винтов? Я вообще об авариях подобного рода ничего не слышал.
Комментарий отредактирован 2014-01-10 10:49:55 пользователем victor
avatar
  • ksap
  • 0
Некорректно сравнивать нашу авиацию с нашем же автопромом.
avatar
  • dingo
  • 0
мне кажется что будущее за топливными (водородными) ячейками. это более актуально и более практично, причем выделяется и пар в итоге. да и мощность не будет 9 л.с. в итоге.
avatar
  • victor
  • 0
dingo, огнеопасная штука топливные (водородные) элементы. При возгораний рванёт не хуже бензобака.
avatar
  • dingo
  • 0
зато топливо вода. не курить куле )) и не опаснее газа будет.
Комментарий отредактирован 2014-01-13 11:52:22 пользователем dingo
avatar
  • victor
  • 0
Понятно. Топливные элементы в эксплуатации и использовались только в космосе. Это уже пройденный этап — энергию для разложения воды на водород и кислород тоже где-то брать надо. Получается замкнутый круг: +энергия=энергия+вода, и к.п.д. сильно ниже даже 40% у ДВС (двигателей внутреннего сгорания).
avatar
  • dingo
  • 0
ничего не пройденный, все только начинается. топливные ячейки только набирают обороты.

дальше разрабатывают варианты на био-топливе.
комбинированные и т.д.

от двигателей внутреннего никто не будет отказываться в ближайшие кучу лет, если конечно не найдут аналог гравицапы работающей от спичечной головки. а его не найдут пока есть нефть это 100%.

все уже давно изобретено, просто нефть рулит и нефтью рулят. и пока она есть НИКТО НЕ БУДЕТ ДЕЛАТЬ НИЧЕГО ДРУГОГО СЕРИЙНО!
avatar
  • victor
  • 0
А вот это мы в ближайшие 2-3 года посмотрим!
avatar
  • ZORRO
  • 0
Будущие за Литий-железо-фосфатными аккумуляторами !!!
Они только внедряются и пока что дорогие, но уже сейчас просто поражают своими возможностями.
Вы можете себе представить четыре пальчиковые батарейки «АА» могут спокойно завести через стартер ГАЗель, сейчас уже вовсю в России продаются электро-скутера и электро-велосипеды.


avatar
  • victor
  • 0
Круто! вы меня заинтриговали, теперь возьмусь рассчитывать электромобиль, исходя из этих данных. Другое дело, что я точно «упрусь» в стоимость… но это дело времени и разработки данной конструкции в дальнейшем. Спасибо, ZORRO.
avatar
  • ZORRO
  • 0
Вот ссылка на приблизительное понимания цен — Литий-железо-фосфатные аккумуляторы

all-power_ru/equipment/akkumuljatornye-batarei/litii-zhelezo-fosfatnye-akkumuljatory/

конечно дорого — но через лет так нонацить цены станут доступней
Комментарий отредактирован 2014-01-12 22:03:16 пользователем region-61
avatar
  • victor
  • 0
Думаю, если не случится Третьей мировой, электромобили станут реальностью лет через 10-15, не больше. Ещё раз спасибо за информацию для моего пытливого ума, «застрявшего» где-то в 1990-х!
avatar
Так уже:
teslamotors_com/models

даже в России уже несколько штук куплено.

и даже заправки есть:
teslamotors_com/supercharger
Комментарий отредактирован 2014-01-13 12:22:56 пользователем region-61
avatar
  • victor
  • 0
1mishanya, судя по полученной мной в Интернете информации, американцы элементарно жульничают, создавая «заправки» для электромобилей с моторами Тесла. Наши физики элементарно доказали, что электромобиль Тесла — абсолютно самодостаточная система, позволяющая не только двигаться с любой скоростью и где угодно, но и вырабатывать при этом энергию для собственных нужд. Мне теперь, как инженеру-физику советской школы, идея и метод решения Николой Тесла задачи создания бесконтактного автомобиля абсолютно понятны. Можно реализовывать её на базе Станции юных техников в Волгодонске.
fund-intent_ru/Document/Show/3720
Комментарий отредактирован 2014-01-13 12:23:35 пользователем region-61
avatar
Testa Motors — это просто торговая марка, она практически никак не связана с известной личностью. Это обычный электромобиль, только с большим количеством батарей. Большой вес компенсируется легкосплавной конструкцией кузова и деталей. Без заправок тут никак не обойтись.
avatar
  • victor
  • 0
Ясно. Реклама — двигатель торговли. Судя по изложенному в комментах выше, на Tesla Motors никакие не моторы Тесла, а обычные движки постоянного тока, придуманные ещё Эдисоном. Что ж, как всегда, американцы выдают желаемое за действительное. А я, пожалуй, займусь «мотором Тесла». Уж больно интересно вместе с молодым поколением повторить сделанное Тесла в далёком 1931-ом году.
avatar
Про Теслу больше выдумано, чем это есть на самом деле. А вот на самом деле хороший, революционный. Точнее не столько сам автомобиль, сколько внедрение инновационных технологий в массовое производство и уже созданная инфраструктура вокруг него. Достаточно того, что даже «домашняя зарядка» выходит порядка 100 рублей на 300 км пути.
avatar
  • victor
  • 0
Спасибо за информацию. Буду следить за развитием событий.

Оставить комментарий