Почему маховики не прижились в автомобилях?

Автор оригинала: Eric Tegler
  • Перевод

Идея родилась при подготовке к гонкам Формулы-1, однако с переменным успехом выступила лишь на гонке «24 часа Ле-Мана».




В 2010 году во время 10-часовой гонки Petit Le Mans, проводящейся в городе Брэзелтон, шт. Джорджия, США, экспериментальный гоночный автомобиль компании Porsche 911 GT3 R Hybrid находился в первой 20-ке среди 45 автомобилей. В это время репортёры телевизионной сети Speed брали интервью у Марго Т. Оге, которая тогда была директором отдела транспорта и качества воздуха при агентстве по охране окружающей среды США.

Репортёры при каждой возможности обращали внимание зрителей на новый автомобиль Porsche. Гибридные автомобили для дорог общего пользования становились всё более привычными, и Оге постоянно подчёркивала «большую значимость» этого автомобиля, вкупе с энергетической независимостью и низкими углеродными выбросами. Именно таких целей и добивалось агентство.


В 2009 году командам F1 первые разрешили использовать гибридные системы. Команда Williams решила разработать гибрид с маховиком вместо химических аккумуляторов. Но эта система так и не вышла на трассу.

Однако, как и его ближайший гибридный родственник с гонок «Формула-1», эту модель 911 GT3 R не планировалось выпускать на улицы. Этот гибрид использовал маховик. Вместо совместного применения бензинового двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя с аккумуляторами, гоночная машина совместила нижнеклапанный шестицилиндровый ДВС с электромеханической системой хранения энергии на маховике.


Как выглядел маховик Williams Hybrid Power

Инженеры Porsche начали изучать применение гибридных систем в гонках в 2007 году. Примерно в то же время руководство F1 разрешило интеграцию гибридных технологий. С сезона 2009 года F1 позволила командам использовать умеренные гибридные системы рекуперации кинетической энергии (kinetic energy recovery system, KERS).


Williams открыла дочернюю компанию Williams Hybrid Power для разработки и полировки гибрида с маховиком. В 2010 году она организовала партнёрство с Porsche Motorsport для создания 911 GT3 R Hybrid

Большинство команд F1 разрабатывало системы рекуперации на основе аккумуляторов, однако команда Williams создала электромеханический маховик. В итоге из-за технических ограничений гонок команде Williams так и не довелось выставить эту машину на трассу. Интересно, что компания Chrysler также пыталась сделать гибридный автомобиль с ДВС/маховиком для Ле-Мана за 15 лет до этого, но и их разработка не дошла до гонок.


Audi успешно использовала гибридную систему с маховиком для машины R18 e-tron Quattro. Эта машина выигрывала Ле-Ман три раза подряд.

Однако Porsche в итоге купила лицензию на технологию Williams Hybrid Power, и вознамерилась адаптировать её для гонок на выносливость в модели 911 GT3 R Hybrid. Компания Audi также занялась внедрением маховика в свой всепобеждающий дизель-электрический прототип R18 e-tron Quattro. В прототипе использовался доработанный маховик производства британской компании GKN, делающей запчасти для автомобилей и самолётов. Она купила эту технологию у Williams ещё в 2014 году. Полученный гибрид с маховиком выиграл десятки гонок, включая и «24 часа Ле-Мана» в 2012, 2013 и 2014 годах.


Схема гибридной системы Audi R18 e-tron Quattro

Учитывая такой вклад производителей в спортивные автомобили, очень многие наблюдатели ожидали, что технология маховика через несколько лет перейдёт и на обычные автомобили. Но этого так и не произошло. Почему?

Высокооборотистый ускоритель


Вкратце автомобильная гибридная система с маховиком использует механическую энергию маховика для кратковременной дополнительной помощи двигателю внутреннего сгорания. На осях или в колёсах машины расположены электромоторы/генераторы. Они используют кинетическую энергию, которая в ином случае просто уходит в тепло при торможении колодками.


GT3 R Hybrid был создан для гонок на выносливость на знаменитом состязании «24 часа «Нюрбургринга»» в 2010 году

Но вместо того, чтобы отправлять эту энергию в химический аккумулятор для хранения и последующего использования, электричество используют для раскрутки маховика. Электрическая энергия преобразуется в кинетическую энергию вращения посредством инновационного магнитного материала (иногда это магнитный порошок), нанесённого на маховик. Чем больше энергии приходит, тем быстрее он крутится. Это, кстати, отличает его от гибридной системы с механическим маховиком, которую компания Nissan безуспешно пыталась разработать для Ле-Мана 2015 года.


Схема трансмиссии у GT3 R Hybrid. Красным обозначены компоненты маховика, силовая электрика и два мотора/генератора.

Количество энергии, которое можно снять с маховика, определяется его массой и скоростью вращения. Обычно он вращается со скоростями от 25 000 до 55 000 об/мин. Для преобразования хранящейся в маховике кинетической энергии обратно в электрическую вращающееся магнитное поле генерирует ток, идущий в обратном направлении, и энергия поступает на те же самые моторы/генераторы, что собирали её во время торможения.


Схема GT3 R Hybrid под другим углом

Как было упомянуто ранее, эти моторы могут располагаться прямо в колёсах. Или же такой мотор можно подсоединить к ведущему валу двигателя через бесступенчатую или другую трансмиссию. По запросу она соединяется с валом, забирает энергию у маховика и превращает её в кинетическую энергию, вращающую вал и ведущие колёса.


У обычного автомобиля на этом месте располагается пассажирское сиденье. У GT3 R Hybrid там стоит маховик.

Маховики часто сравнивают с конденсаторами, способными быстро накапливать и отдавать энергию. Сторонники этой технологии считают её преимуществами малый вес, стоимость и малое воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными гибридами, использующими химические аккумуляторы.

Маховик 911 GT3 R был сделан из композитного углеволокна, и его диаметр равнялся 406 мм. Корпус маховика, также сделанный из углеволокна, располагался на месте пассажирского сиденья. Маховик отправлял и получал энергию от электрических моторов/генераторов по 80 л.с. (60 кВт), располагавшихся в обоих передних колёсах. Такая конфигурация позволяла улучшить управление автомобилем на поворотах.

Ёмкость маховика в машине Porsche составляла 0,2 кВт*ч. Он мог выдавать до 163 л.с. (122 кВт) на периоде до 6 секунд, помогая разгонять машину после поворотов или на длинных дистанциях – в зависимости от того, как водитель решал применить дополнительную энергию, нажимая на специальную кнопку на руле.

Общая мощность всей системы составляла 670 л.с. (500 кВт), а весила машина примерно 1300 кг. Маховик с корпусом весили порядка 47 кг – значительно меньше, чем аккумулятор у электрических гибридов. В целом машина весила на 104 кг больше, чем обычные гоночные Porsche GT3, вместе с которыми она ездила по треку.

В Porsche решили, что хранить энергию в маховике в условиях экстремальных гоночных нагрузок надёжнее, чем в литий-ионных аккумуляторах. В отличие от последних, маховик можно было полностью заряжать (т.е. разгонять до максимальной скорости) и разряжать (останавливать почти полностью) много раз в минуту без всяких побочных эффектов.

Благодаря относительно эффективному использованию горючего, не самый быстрый среди участников гонки 2010 года «24 часа «Нюрбургринга»» 911 GT3 R Hybrid лидировал восемь часов подряд. В гонке 2010 года Petit Le Mans машина пришла 18-й – сказался износ деталей.

В 2011 году она снова вышла на трассу, но потом в Porsche сконцентрировались на прототипе 919 Hybrid для чемпионата мира по автогонкам на выносливость.

Не быстрое, а медленное хранение и восстановление энергии


Переход на 919 Hybrid в частности был связан с тогдашним проектом суперкара от Porsche. Так утверждает президент и генеральный директор североамериканского подразделения Porsche Motorsport, Дэниел Армбрюстер.

«Примерно тогда мы уже начали работать над гибридным заряжаемым прототипом спортивного автомобиля 918 Spyder, — вспоминает он. – И в обоих моделях, 919 и 918, обнаружилось, что литий-ионные аккумуляторы обеспечивают наилучший баланс между сохранением энергии и мощностью питания».

Езда по дорогам общего пользования заключается в постоянном разгоне и торможении, что как раз подходит для рекуперативного торможения. Однако в таких условиях ни о каком быстром разгоне с максимальным ускорением от одного поворота до другого, как в гонках, речи не идёт. Вместо быстрого и интенсивного восстановления энергии, и последующего активного её сохранения, на передний план выходит сравнительно медленная генерация энергии, из-за чего главным становится вопрос её хранения.

«Гибридная технология с использованием маховика в 911 GT3 R Hybrid позволяла экономить топливо, что уменьшало время, проведенное на пит-стопе, по сравнению с соперниками, — поясняет Армбрюстер. – В гонках маховик работает эффективнее из-за постоянного резкого торможения и резкого разгона. Для такого режима отлично подходит кратковременное хранение энергии с мощной отдачей».

«Но у этой технологии есть свои недостатки. В целом, в маховике не получается хранить много энергии – только ту, что дало торможение, — говорит он. – Аккумулятор же способен стабильно и долговременно хранить энергию, и с этими показателями маховику не сравняться. Во многих местах Европы возможность разгоняться, не делая выбросов в атмосферу, оказывается важной. Поэтому решение на основе аккумуляторов представляется наилучшим вариантом».

И хотя Porsche отказалась от маховика из-за ограниченной ёмкости, Армбрюстер добавляет, что «нет сомнений в том, что 911 GT3 R Hybrid сыграла важнейшую роль, доказав применимость гибридной технологии в скоростных гонках».

Глен Паско, ведущий инженер Williams Advanced Engineering, говорит, что с сегодняшней точки зрения понятно, что быстрый захват и отдача энергии в системах с маховиком больше подходит для режимов езды с периодической пиковой нагрузкой.

«Кроме поездок по центру города цикл работы типичного пассажирского автомобиля не подходит под режим ''разгон-торможение'', свойственный маховикам, — говорит Паско. – Энергия, хранящаяся в маховике, постоянно теряется, а в химическом аккумуляторе она может храниться очень долго».

На автобусах


Принцип работы маховика от Williams всё же нашёл применение в городских условиях в 2015 году, когда GKN модифицировала эту систему для установки на лондонские автобусы. В гибридную систему Gyrodrive с маховиком входит тяговый двигатель, связанный с ведущим валом машины, электрический маховик, инвертер для мотора/маховика, и электронная система управления.

Эта система с различными вариациями использовалась в как в одноэтажных, так и в двухэтажных автобусах британского производителя Alexander Dennis. Однако Gyrodrive оказалась слишком большой и дорогой для легковых городских автомобилей (например, такси), которые постепенно переходят на аккумуляторы.

Глен Паско говорит, что в настоящее время в WAE не занимаются какими-либо маховиками. Однако он добавляет, что «мы работаем с широким спектром индустрий и тщательно изучаем требования клиентов, поэтому такая технология может найти своё применение в будущем».

Среди примеров применения могут оказаться и гонки, если их устроители позволят использовать подобные устройства. Хотя в настоящее время, судя по всему, их больше интересуют аккумуляторные гибриды и технологии быстрой зарядки. Сейчас WAE занимается разработкой топливных систем на водородных ячейках для больших самосвалов. Там рекуперативное торможение используется практически так же, как у маховиков.

Президент североамериканского подразделения Porsche Motorsport говорит, что его компания «постоянно оценивает, какие технологии дают наилучшее решение в конкретных ситуациях», и не отказывается заранее ни от каких подходов.

Армбрюстер объясняет, что в стратегию Porsche «входят ДВС, спортивные заряжаемые гибриды и полностью электрические машины. Также мы исследуем вопрос синтетического топлива, делающего ДВС уже существующих машин более дружественными к окружающей среде».

Иронично, что большая часть тех из нас, кто столкнётся с гибридными автомобилями с маховиками, будет ехать в машине в качестве пассажира, а не водителя. Также в разработке находятся статичные маховиковые системы. Немецкая компания Chakratec недавно развернула маховиковую систему хранения энергии в гостинице Premier Inn в Лейпциге, позволяющую сглаживать пиковые нагрузки на зарядные станции для электромобилей.

Но всего десять лет назад гоночные автомобили, оснащённые маховиками, лидировали в гонке «24 часа «Нюрбургринга»» и убедительно соперничали с более лёгкими GT3. В будущем инвестиции в эту технологию могут как облегчить эту систему, так и увеличить её энергетическую ёмкость, и вновь дать гонщикам маховики – в спорте, где редко что-то выбрасывают просто так.

Комментарии 140

    +1

    Похоже?
    https://youtu.be/giEviBdRSjc
    Интересно, что в этом случае в числе причин отказа от технологии была фиговая управляемость, что для гоночного авто ну совсем не подходит.

      0
      Если вы про гироскопический момент, то он ведь при вертикальной оси маховика будет «стабилизировать» только крен и тангаж, но не курс. По курсу будет влиять только реактивный момент во время разгона/торможения маховика. Все не особо критично для управляемости как мне кажется.
        0
        Вилять будет влево-вправо при изменениях тангажа, что при неровной дороге не редкость. А это уже серьезная проблема, как мне кажется.
          0
          И за счёт этой стабилизации в гоночном авто возникают слишком большие перегрузки на ось и подшипники маховика, которые должны выдерживать весь гиростабилизирующий момент…
            +3
            Технически можно подвесить по двум осям же. Если подключение только электрическое — гибкий кабель вполне реален для этих 20-30 градусов.
              +1
              И каких он будет размеров? Поместится в Гоночный автомобиль? Эти 2 оси смогут выдерживать 100 кВтный генератор под максимальной нагрузкой?
                +1
                Ну вот начинается...: А давайте подвесим маховик на двух осях, чтобы гироскопический эффект при перепаде высот нивелировать, а давайте два маховика будем раскручивать и тормозить в разные стороны, чтобы момент торможения и разгона не влиял на курсовую устойчивость, а давайте намотаем маховик из углеродных нанотрубок, чтобы при аварии безопасно рассеять запасенную энергию, а давайте сделаем корпус маховика из адамантия, чтобы вообще его нельзя было разломать…

                Я ни в коем случае не хочу обидеть и обесценить полет гениальной конструкторской мысли, но всему есть свое применение. Зачем заставлять ездить тяжелый, вращающийся с огромной скоростью кусок нечто, если его можно использовать в качестве стационарных систем накопления?.. закопал его поглубже в песочек, и пускай работает на благо быстрых зарядок для электромобилей с литием…
                  +1
                  Да я вообще не считаю, что маховики есть смысл использовать на транспорте.
                  Но ведь это не меняет смысла, двойной подвес не так уж сильно сложнее.
                    +2
                    Понимаете какая штука, вот это «не сильно сложнее» было кратно оправдано к примеру в прошлом веке, при применении гироскопов в качестве инерциальных навигационных систем, прежде всего на море. Сейчас же, с появлением волоконно-оптических гироскопов и мемс технологий, этого всего стараются избегать.

                    Любая «не сильно сложная» конструкторская идея, дальше многократно усложняется технологиями изготовления, сборки и в результате просто не покажет нужного экономического эффекта…
              0
              Будет ощутимо влиять на таких мощностях. Давишь тормоз — уводит вправо, стартуешь — уводит влево.

              Но можно с пользой пробовать применить, чтобы при старте загружать переднюю ось, а при торможении разгружать. А проблему гироскопа решить гибким подвесом.

              В статье не раскрыта тема сравнения супермаховиков и суперконденсаторов, идеология у них примерно одинаковая.
                +5
                А если 2 диска раскрутить в противоположные стороны?
                  +7
                  Взлетит.
                0
                ну вообще крен и тангаж это как раз то, что надо стабилизировать в ф-1, там аэродинамика очень чувствительна в каждому миллиметру отклонения.
                а вот влияние по курсу при разгоне и торможении критично, это как раз самые критичные моменты пилотирования
              +6
              По идее от скорости вращения маховика будет меняться управляемость, но дело даже не в этом, а что в случае аварии у тебя в машине окажется пушечное ядро практически
              Если только специально для зрелищности при столкновениях их применять
                +24

                В случае Li-Ion в машине окажется фугасного-зажигательный заряд.
                Не менее зрелищно.

                  +5
                  Маховик выделяет энергию сильно быстрее(за секунду, всю). Потому и зрелищность больше.
                    +1

                    Но энергия будет распределена по достаточно большой площади многослойного защитного кожуха. Не очень зрелищно.

                      +2

                      Эту проблему решили уже лет сорок назад. Почитайте Гулиа про супермаховики.

                      +4
                      В этой страшной аварии батарея отчего-то не взорвалась. Горело разлитое топливо, и то в достаточно небольшом количестве.
                        0
                        В этой страшной аварии батарея отчего-то не взорвалась.

                        да, это точно доказывает, что ни одна батарея никогда не сможет взорваться/загореться

                          0
                          В автоспорте несколько другой подход к безопасности, нежели в дорожных машинах. Пока что инцидентов с возгораниями батарей не было, это не значит, что они невозможны в принципе, но, видимо, мер безопасности, обеспечиваемых FIA, достаточно.
                          0
                          В этой аварии в этом плане очень удачно разрыв кузова произошел, если так можно сказать… Моторный отсек практически не затронуло…

                          Правда, если верить отчету, батарея ESR получила значительные повреждения…
                            0
                            Батарея KERS находится прямо под сиденьем пилота, а не в моторном отсеке, там её просто некуда поставить
                            0
                            могла не взорваться просто потому, что прямо до этого был старт на котором все жмут кнопку «ers» и выедают заряд + по-моему от старта до места аварии не было медленных поворотов, чтобы подпитаться, так что в батареи было не так уж и много заряда
                              0

                              Повезло батарее. Но так не всегда.


                            +3
                            Интересно, как изменится управляемость, если добавить в машину второй маховик, вращающийся в обратном направлении? По идее, второй маховик должен будет нейтрализовать гироскопический эффект, который будет создаваться первым. А также убрать силу, которая закручивала корпус при разгоне/торможении. К тому же если есть два моховика, при ДТП их можно экстренно синхронно тормозить.
                              +2
                              С чего это? Гироскоп стремится сохранить неподвижной ось вращения, от направления вращения — не зависит.
                              Если под углом 90 два маховика, они будут стараться обе оси сохранить.
                                0
                                Не 90, а 180. Плюс на минус даст 0.
                                Это работает. Yamaha на каком-то мотоцикле сделала вращение коленвала в обратную сторону, чтобы частично компенсировать гироскопические моменты колёс.
                                  +2
                                  Гироскоп стремится находится в одном положении. Если у вас 180, оси совпадают и вы получаете двойной эффект.
                                  К примеру, вы пытаетесь отклонить ось на 5 градусов вправо. Вы хотите сказать, что на втором сила будет направлено не влево, а тоже вправо? Ведь при этом на втором гироскопе будет сильное изменение момента, так не получится.
                                  Вращение в разные стороны позволяет убрать эффекты раскрутки. Но эффект стабильности будет сохранятся.
                                  Это же легко проверить, сделайте два волчка на одной оси, раскрутите в разные стороны, попробуйте наклонить. Двух картонных кругов должно быть достаточно.
                                  Если бы это так просто решалося, то на тех же генераторах ГЭС стояли бы компенсирующие волчки. Там значительное давление на подшипники вызывается вращением Земли, очень уж тяжелые гироскопы получаются.
                                    0
                                    Гироскоп стремится находится в одном положении.

                                    Нет, гироскоп работает не так.
                                    youtu.be/uMQ85tOPSO4?t=194
                                    К примеру, вы пытаетесь отклонить ось на 5 градусов вправо. Вы хотите сказать, что на втором сила будет направлено не влево, а тоже вправо? Ведь при этом на втором гироскопе будет

                                    Я хочу сказать на себя или от себя будет направлена сила (если ось вертикальна).
                                    Если бы это так просто решалося, то на тех же генераторах ГЭС стояли бы компенсирующие волчки. Там значительное давление на подшипники вызывается вращением Земли, очень уж тяжелые гироскопы получаются.

                                    А смысл? давление на подшипники не меняется, убирается только давление на подставку (т.к. идёт давление в противоположных направлениях)
                                      +1
                                      В смысле не так?
                                      Если вот в вашем видео два вело-колеса на одной оси раскрутить в разные стороны, вы считаете, что оно будет свободно крутится и не сохранять ось?
                                      Ну так попробуйте. Велосипед найти просто, вместо оси можно электрод взять и на него два колеса одеть. Чтоб не мешали вращаться друг другу — на ту же ось два подшипника между колесами. Можете даже закрепить ось между колесами на веревке, оно вполне устойчиво будет держать ось.

                                      Если вы не знали, скоростные трассы имеют наклон полотна внутрь на поворотах. На таких учасках жестко закрепленный маховик нужной мощности фактически будет ставить машину на два колеса. Ну или надо крепить свободно по двум осям минимум, что дает +вес и еще меньше плотность энергии.
                                        0
                                        В смысле не так?

                                        Гироскоп стремится находится в одном положении.

                                        Гироскоп не стремится находится в одном положении. Что хорошо видно по видео. Вы его хоть посмотрите.
                                        Если вот в вашем видео два вело-колеса на одной оси раскрутить в разные стороны, вы считаете, что оно будет свободно крутится и не сохранять ось?

                                        Да, хотя он и так не сохраняет ось.
                                        Сами подумайте, в какую сторону будет крутиться такая система с 2-мя колёсами? Ни в какую? просто будет сохранять ось?
                                        Поздравляю, получайте нобелевку вы нашли способ нарушить сохранение момента импульса. (если приложеный крутящий момент к маховику просто пропадает)
                                        скоростные трассы имеют наклон полотна внутрь на поворотах.

                                        1)этот наклон обычно незначительный
                                        2)есть подвеска.
                                        3)см. 2 выше пример с 2-мя дисками.
                                          0

                                          Вам говорят про вот этот эффект: https://m.youtube.com/watch?v=gFzQ9ZuS24Y
                                          Если пытаться сместить ось гироскопа извне, он будет нетривиальным образом влиять на смещающего (на машину). Наверное, это проявление закона сохранения момента импульса. Два маховика будут в 2 раза сильнее сохранять этот момент, а не компенсировать друг друга (точнее, компенсировать друг друга они будут по третьему закону Ньютона, как в соосном вертолете, но к моменту инерции это не относится)

                                            +1
                                            Я знаю, я даже сам ставил такой эксперимент.
                                            Дано: начальное положение как на видео
                                            Если колесо крутится в одну сторону то при попытке наклонить его влево оно пытается наклониться ОТ вас.
                                            Если колесо крутиться в другую сторону, то при попытке наклонить его влево оно пытается наклониться НА вас.
                                            Вопрос: куда будет пытаться наклониться система из 2-х противоположно вращающихся колёс на одной оси, если попытаться наклонить её влево?
                                              0
                                              Ответ — она будет пытаться наклонится направо. Если взять колесико поболее(на 100квт*ч, как вы хотите) то у вас вообще не получится его наклонить влево.
                                              Просто гироскопический эффект зависит от накопленной энергии. В колесе велосипеда ее меньше 50вт накоплено.
                                                0
                                                Если вы пытаетесь наклонить вправо, и оно наклоняется вправо, это уже магия а не гироскопический эффект.
                                                0

                                                Ну вот я не поленился и сходил за колесом с балкона. Эксперимент показывает, что у вас исходные данные неверные. Независимо от направления вращения колеса, оно при отклонении его оси в одну сторону (например, по часовой стрелке), давит на руки в одну сторону (например, вправо). Т.е. пытается сохранить ось вращения, независимо от того, куда колесо вращается вокруг этой оси, о чем и говорит закон сохранения момента инерции.

                                                  +1
                                                  Выйдите пожалуйста из варпа и повторите эксперимент в нашей вселенной.
                                                  youtu.be/rNZ5G8U7f3c
                                                    0

                                                    Вы опять прецессию показываете, но прецессия в данной проблеме вносит пренебрежимо малый вклад. Как вам ниже написали, прецессию вы погасите двумя колесами, а гироскопический эффект, от которого все проблемы с управляемостью — нет.

                                                      –1
                                                      Я показываю ваше враньё.
                                                      Независимо от направления вращения колеса, оно при отклонении его оси в одну сторону (например, по часовой стрелке), давит на руки в одну сторону (например, вправо).

                                                      Прецессия и есть гироскопический эффект. Они неразрывно связаны.
                                                        0
                                                        Прецессия и есть гироскопический эффект.

                                                        Это, мягко говоря, не так. И то, и то — проявление закона сохранения момента импульса, но это, разумеется, не дает права их отождествлять.


                                                        Я показываю ваше враньё.

                                                        Фи. Ну вот и поговорили, до свидания

                                                          0
                                                          Я вам даже университетскую статью дал, где написано чем отличается гироскопический эффект от прецессии.
                                                            0
                                                            Это где вы мне статью дали?
                                                              0
                                                              А, извиняюсь. Не прошло, может отменил.
                                                              Ну вот к примеру
                                                              www.teoretmeh.ru/dinamika9.htm
                                                                0
                                                                Вроде она ничем не противоречит тому что я писал. за исключением примера с велосипедом.
                                                                Появление гироскопических сил называют гироскопическим эффектом. Именно эти гироскопические силы мы и чувствуем, пытаясь повернуть ось вращающегося колеса

                                                                Как видите нет разделения на гироскопические силы и прецессию.
                                                                А с велосипедом это распространённое заблуждение, теоретики забывают про геометрию велосипеда и всё валят на гироскоп.
                                                0
                                                В каждом колесе есть втулка, на одной оси они могут вращаться в разные стороны без вопросов.
                                                У вас велосипед вертикальное положение за счет этого эффекта держит.
                                                Наклоны полотна в повороте на трассах до 20 градусов, на минуточку. Реально будет поднимать одну сторону машины.
                                                Закон сохранение энергии-момента не позволяет просто так крутить маховик с запасенным в нем 100квт*ч энергией. Она будет больше чем потенциальная энергия 2т машины, это вам не 0.2Квт*ч.
                                                Да, эффекты прецессии вы уберете парой.А основной эффект сохранения момента — нет.
                                                  –1
                                                  В каждом колесе есть втулка, на одной оси они могут вращаться в разные стороны без вопросов.

                                                  не спорю, и что?
                                                  У вас велосипед вертикальное положение за счет этого эффекта держит.

                                                  ага, а кастор для красоты делают. А ещё бывает вынос оси колеса от оси вращения вилки.
                                                  Наклоны полотна в повороте на трассах до 20 градусов, на минуточку. Реально будет поднимать одну сторону машины.

                                                  20 градусов на дорогах общего пользования ни разу не видел. Не утверждаю что такого нет, но явно не рядовой случай. Скорее проблемы будут при движении в горку.
                                                  А основной эффект сохранения момента — нет.

                                                  А что это за эффект сохранения момента такой у гироскопа? можно ссылку? я вам ссылки кидал, у вас же всё без пруфов.
                                                    0
                                                    Основной эффект — гироскопический, ваш Кэп.
                                                    силы
                                                    0
                                                    20 градусов на дорогах общего пользования ни разу не видел.

                                                    Что-то я прям заинтересовался реальным уклоном на дорогах и методами его расчета. И вот что получилось.
                                                    1. В большинстве стран угол наклона (коэфициент e, он же superelevation rate) установлен законодательно. Вот вообще любопытный документ по разбору австралийских и американских норм дорожного строительства (правда старый). В Австралии по нормам emax 0.08, но в Европе к примеру я определенно видел больше.
                                                    2. Есть формула расчета нужного коэфициента кривизны, которая завязана в том числе на некий расчет сил (вкупе с кривизной), действующий на автомобиль в кривых, выраженный через friction factor, зависимый от скорости. И страны по разному все это считают в соответствии с принятыми нормами, отсюда рекомендации плавают.
                                                    3. В старом анализе 1984 года по данным 70х есть упоминание кривизны вплоть до 0.12 на немецких дорогах.
                                                    4. При этом в новом документе есть упоминание про то, что в США разрешен коэфициент до 0.12, а в Германии наоборот считают все радиусы с учетом коэфициента в 0.07, при разрешении увеличивать его до 0.08 (судя по всему, они исторически сделали выбор в пользу увеличения радиуса вместо увеличения коэфициента уклона).
                                                    5. С другой стороны, исходя из моего опыта поездок по Германии и Австрийским Альпам, существуют серпантины с уклоном гораздо больше 0.08, особенно в случае S-образных поворотов (шпильки). А вот конкретную цифру мне к сожалению найти не удалось. Не исключаю, что она была выше даже 0.12, т.к. проезжать этот поворот на низкой скорости (что я сначала и делал, т.к. он выглядел опасным, а в 5 метрах от дороги по направлению движения — многометровая пропасть, потом пришлось несколько ускорится, чтобы хотя бы наружу подруливать не надо было) было крайне некомфортно, машина просто начинала смещаться к середине дороги.
                                                      0
                                                      Добавлю только что этот коэффициент скорее всего не в градусах измеряется. и этот 0.12 скорее всего меньше 12 градусов.
                                      0
                                      Гироскопические моменты маховиков будут друг друга компенсировать, потому что разнонаправленные, но они будут нагружать оси маховиков и конструкцию, которая их соединяет, так что конструкция должна быть достаточно прочной.
                                      +6
                                      Современные маховики при разрушении быстро гасят всю энергию о корпус. Именно поэтому они волокнистые, а не сплошные — то же углеволокно вместо чугуния.
                                      Так что с этой стороны они достаточно безопасны.
                                      Про литий такое сказать нельзя — в случае повреждения там начинается неконтролируемый лавинообразный процесс саморазогрева и выделения огромных количеств горючего газа.
                                      Даже разделение ячеек не особо спасает, т.к. при повреждении нескольких ячеек сразу суммарная выделяемая тепловая мощность приводит к перегреву и взрыву даже разделенных соседних ячеек, что в итоге выливается в тот же самый лавинообразный процесс, но чуть более замедленный, и возникающий уже только при серьезных повреждениях, в которых разрушается как минимум группа ячеек. Но в автоавариях на больших скоростях повреждения почти всегда более чем серьезные.
                                        +14
                                        Нашли какие энергии сравнивать… 0,2 кВт*ч на 47 килограмм маховика и 80-100 кВт*ч на пятьсот килограмм батареи.
                                        Не расскажете, что произойдёт с реальным супермаховиком на 100 кВт*ч и массой в 500 килограмм в случае аварии? И какой гироскопический эффект он будет оказывать на автомобиль? Нет, не надо мне этих дежурных фраз «лента размотается, произойдёт чудо!» — какая ёмкость больших супермаховиков была достигнута на практике? Повторюсь, не в теории (в теории и химические аккумуляторы выдают запредельные ёмкости), а на практике.
                                        Ладно — простая физика. Есть некий условный механизм, который накопил 100 кВт*ч энергии. И он, по какой-то причине, вдруг эту энергию всю высвободил! За секунду. 100 киловатт*ч в секунду. Лента, затормозившая маховик в корпусе — это, собственно, тоже высвобождение энергии маховика. Чтобы было понятнее — это мгновенно сгоревшие 8 килограмм бензина или 20 килограмм угля. 360 МВт энергии в моменте. Ну как там, «лента размоталась, лёгонький кожух всё это остановил»?
                                          0

                                          Почему кожух "лёгонький"? Должен быть подходящий. Эти 360 мегаватт откуда взялись? Какие размеры у маховика?

                                            +2
                                            Как только у вас завёлся «подходящий кожух», масса супермаховика выросла до неприменимых в автомобилях величин. А «лёгонький кожух» — эту фразу часто приводят, упоминая супермаховики «чтобы остановить супермаховик, не нужны мощные защитные кожухи, лента сама всё затормозит!». Это типа преимущество перед разлетающимся стальным маховиком, где куски металла надо останавливать массивным кожухом.
                                            360 МВт взялись из калькулятора, 100 кВт*ч высвободились за 1 секунду.
                                            Можно, конешно, как-то снизить эти энергии, например, разделив систему накопления на несколько малых маховиков, но это тоже будет приводить к увеличению массы системы накопления энергии — потому что эти системы надо надёжно защитить друг от друга, чтобы повреждение/смещение одного не приводило к повреждению остальных. Можно попытаться предположить, что лента будет тормозить маховик не секунду, а несколько секунд, и что она будет выполнена из термостойких материалов. Интересная, кстати, мысль — материал маховика расплавляется и энергия превращается в пусть и большое, но равномерное давление расплавленной жидкости в корпусе маховика.
                                            Вот только такая энергия может и корпус маховика расплавить. И на огромной скорости разлетаются уже не ленты, а капли расплавленного металла.
                                            Если до вас всё ещё не дошло, какие это энергии, то представим, что 100 кВт*ч- маховик был разделён на 10 мелких маховиков по 10 кВт*ч. Каждый массой 50 кг, из которых масса кожуха — 20 кг, остальное — маховик, всякие подшипники, мотор-генератор, крепления. Так вот, на то, чтобы нагреть 20 кг стали до температуры плавления и расплавить её, понадобится как раз 10 кВт*ч энергии. В обычных условиях сталь тяжело нагреть столь малыми затратами энергии, потому что попутно сталь охлаждается излучением и воздухом, но за несколько секунд — просто не успеет рассеять столько энергии и расплавится.
                                              0

                                              К черту кожух. Какие размеры у маховика, с какой скоростью вращается? Из какого он материала — чтобы его центробежные силы не порвали. Какие подшипники?

                                                +5
                                                Прочитайте всю ветку комментариев вверх. Размеры, скорость супермаховика, его конкретный конструктив — не особо важны — важны запасаемые мощности и ограничение по массе для автомобилей. Просто тут предположили, что в случае аварии супермаховик — няшка, а литий-ионки делают ата-та. А чтобы это сравнение было хоть немного корректным, надо приводить их к одному знаменателю — общей ёмкости. Единственный практически озвученный в теме супермаховик — это тот самый 0,2 кВт*ч супермаховик Порше, с его скоростями ~50 тыс. оборотов и сделанный из того самого «супер-композита-пористого_углеволокна». И даже при таких убогих ёмкостях ему понадобился ооочень приличный такой кожух.
                                                Единственный плюс данного конкретного «супермаховика» — в высоких отдаваемых мощностях, при его ёмкости в 0,2 кВт*ч он способен выдавать 120 кВт. Но это — при массе в 47 кило. NiMH батарея той же массы способна отдавать порядка 30-35 кВт. А вот высокотоковая литий-ионка той же массы будет способна выдавать те же 120 кВт. Вот только не 6 секунд, а 180 секунд. На заряд такие мощности они, впрочем, принять не смогут…
                                                Собственно, термин «высокотоковые батареи» и есть прямой ответ на вопрос темы «Почему маховики не прижились в автомобилях?». Потому что в самой статье на этот вопрос ответа не даётся.
                                                  0

                                                  Читал. Для несуществующего в природе маховика можно выбрать любой кожух, хоть из картона, хоть из бетона. А в транспорте его задействовать сложно, ибо гироскопический эффект будет давать нагрузку на подшипники.

                                            0
                                            Энергии разные потому, что применение разное.
                                            маховик быстро заряжается, а батарея имеет больший заряд.
                                            Сравните электробус с гиробусом.
                                            Первый заряжается только на конечных, но долго.
                                            Второй прямо на остановках во время посадки\высадки пассажиров.
                                            Вы же не будете утверждать что электробус отстой потому, что не может заряжаться так-же как гиробус?
                                              0

                                              *МДж. FTFY. И это в самом деле много — порядка 90 кг в тротиловом эквиваленте. За счет растянутости высвобождения (взрыв короче) рванет раз в сто слабее, чем 90 кг тротила, но и этого хватит на многое.

                                          +3
                                          Кто нибудь скажет, чем ионисторы хуже маховика? Помоему с ионисторами потери энергии существенно меньше.
                                            +1
                                            И то и то плохо. Причем плохо в основном из-за стоимости и размера(плотности сохранения энергии).
                                            Ионисторы дороже маховика и еще менее плотные.
                                              0
                                              Ионисторы слишком низковольтные, на сотню кВт, чтобы не уходить в токи больше 1000 А, их нужно соединять несколько сотен последовательно, теряя энергию на сопротивлении контактов. А при низком напряжении батареи будем слишком много терять в преобразователе. Маховик же идеален — к нему можно подключать мотор/генератор на любое напряжение, и на это же напряжение выбрать мотор-колёса.
                                                0

                                                Ионисторы — химия. На морозе им намного уже.

                                                  +3
                                                  ионисторы при равном с литиевым аккумом заряде весят, занимают места и стоят примерно в семь раз больше. Вот и. Но лучше маховика — это точно.
                                                  +14

                                                  "… плоский шестицилиндровый ДВС ..."


                                                  Божечки… Плоскими бывают шутки, и, теперь, переводы, а "плоские" двигатели бывают или рядными или оппозитными.

                                                    +1
                                                    А звездообразные?
                                                      0
                                                      А если там было слово «flat», то применительно к ДВС оно обычно обозначает плоскую верхнюю поверхность двигателя, т. е. нижнеклапанный двигатель.
                                                        +4
                                                        гоночная машина совместила нижнеклапанный шестицилиндровый ДВС с электромеханической системой хранения энергии на маховике.

                                                        Прикольно но автор наверное прочитал ваш комментарий и заменил плоский на нижнеклапанный :)
                                                        в оригинале наверняка имелось в виду flat engine — horizontally opposed engine
                                                        image

                                                        Flat head это когда головка блока цилиндров плоская. При таком расположении клапанов распредвал стоит внизу двигателя и двигатель называют нижневальным
                                                        image

                                                          0
                                                          Действительно, спасибо за объяснение, я совершенно забыл об этом типе двигателей!
                                                            0
                                                            flat engine на русском обычно называют «оппозитным» двигателем. Из гражданских машин — субару использует оппозитники.
                                                            +1
                                                            "… нижнеклапанный шестицилиндровый ДВС ..."

                                                            Действительно, стало еще лучше. Писать про Порш и не знать, что и «плоский» и «нижнеклапанный» в контексте поршевского оппозита — это одинаково эпично.

                                                            Что же, уровень, который мы заслужили. Грустно.

                                                            А нижневальными могут быть и двигатели, с клапанами в головке, бигтвины и смоллблоки не дадут соврать.
                                                              0

                                                              OHV — over head valves.
                                                              Помимо упомянутых американских серий, это ещё и двигатель КамАЗ.

                                                                +1
                                                                OHV — over head valves

                                                                OHV могут быть как нижневальные (распредвал в блоке) так и верхневальные (распредвал в головке) (OHC)

                                                                  0
                                                                  OHV могут быть как нижневальные (распредвал в блоке) так и верхневальные (распредвал в головке) (OHC)

                                                                  OHV == OHC RLY?

                                                                    0
                                                                    OHV == OHC RLY?

                                                                    нет конечно. я написал что двигатели с клапанами в головке могут иметь распредвал или в блоке цилиндров или в самой головке.
                                                                0
                                                                А нижневальными могут быть и двигатели, с клапанами в головке, бигтвины и смоллблоки не дадут соврать.

                                                                да конечно
                                                                  0
                                                                  Древний ЗМЗ-402 тоже нижневальный. Хоть клапана и в ГБЦ. Но вал снизу. Привод вала через шестерню. Дальше — толкатели и коромысла.
                                                                    0
                                                                    До 402 газовские моторы тоже были нижневальными, как нижне- так и верхнеклапанными.

                                                                    Тут другое, тут изначально было написано:

                                                                    плоский шестицилиндровый ДВС

                                                                    потом это было изменено на:

                                                                    нижнеклапанный шестицилиндровый ДВС

                                                                    что в контексте порша с его оппозитом является лютым бредом. Но кого волнует технический уровень написанного…
                                                            0

                                                            А что с износом у маховиков? Насколько долговечны?

                                                              +2
                                                              На бесконтактных подшипниках и в вакууме может крутиться годами.
                                                                0
                                                                … в неподвижном состоянии. Как только добавляются ускорения, сразу возрастают потери и усложняется конструкция.
                                                              +2
                                                              Интересно, Нурбей Гулиа как-то успел поучаствовать?
                                                                +5
                                                                нет, конечно. Из того, что у нас он был самым понимающим и чуть ли не единственным — не следует, что за рубежом энтузиастов со сравнимым и более высоким уровнем знаний не было.
                                                                  –2
                                                                  Научной школой наверняка. В таких областях все всех знают и друг у друга учатся.
                                                                  +12
                                                                  Количество энергии, которое можно снять с маховика, определяется его массой и скоростью вращения.
                                                                  Зависимость энергии от массы всего лишь линейная, зато от радиуса, как и от скорости вращения — квадратичная. Вроде как можно разместить два гигантских маховика крутящиеся в разные стороны в днище, и если подшипники не подведут то на управление влиять не будет. Чтобы масса не тратилась зря, интересно рассмотреть вариант сделать маховики из аккумуляторных батарей.
                                                                    +20
                                                                    сделать маховики из аккумуляторных батарей.
                                                                    и покрыть их солнечными батареями
                                                                      +10
                                                                      … и запустить в космос.
                                                                      0
                                                                      Вроде как можно разместить два гигантских маховика крутящиеся в разные стороны в днище, и если подшипники не подведут то на управление влиять не будет.

                                                                      Это если трасса плоская :)
                                                                        0
                                                                        Да вроде если подшипники не подведут, то пофиг на плоскостность трассы. Т.к. эффекты гироскопов противоположно направлены будут.
                                                                          0
                                                                          Если гироскопы крутятся в плоскости дна машины, то поворотам они мешать не будут, но они будут влиять на наклон носа машины вверх / вниз независимо от направления своего вращения. Соответственно, машина будет слегка по-разному вести себя при въезде на подъём / съезде со спуска в зависимости от скорости вращения маховиков.
                                                                            –1
                                                                            Как вы себе представляете это? Один сопротивляется вращению по одной оси, а другой, закрученный в противоположную сторону сам туда вращается?
                                                                              0
                                                                              Не понял вашей гипотезы.
                                                                              Представляю я себе это как 2 блина на одной оси, вращающиеся в противоположных направлениях.
                                                                        0

                                                                        Я так понимаю, маховики куда дружественнее к природе: если аккум нужно произвести (что влечет загрязнения), а потом еще и утилизировать, то маховик куда менее опасен в смысле загрязнений, и не требует замены каждые N лет из-за деградации.


                                                                        Да, в гонке у них детали успели сноситься за время гонки (!). Но это не та ли гонка, в которой команда Форд вынуждена была менять блоками куски подвески, потому что колодки протирались? Если так, то для «гражданского» применения маховика в городском цикле хватит на очень долго.


                                                                        Правда, вопрос еще уметь с ним обращаться/его использовать. На гонке пилот решает, когда ему лишние 160 сил на недолгое воемя нужны, в городе, в машине домохозяйки, надежда только ра умную систему управления, а это та еще задача — предсказать, когда выдать энергию маховика, а когда не выдавать, сохранив в резерве.

                                                                          +1
                                                                          не требует замены каждые N лет из-за деградации.

                                                                          Зато подшипники маховика после каждой гонки в мусор.
                                                                            0

                                                                            Впрочем, большинство серийных автомобилей — тоже.

                                                                            0
                                                                            Современные маховики — карбоновые композитные ленты. Рециклинг проблематичный вообще.
                                                                              +4
                                                                              продать ленту на алиэкспресс или намотать из неё баллонов высокого давления
                                                                                0
                                                                                Композит. Лента проклеена, в другом положении уже не намотается и никому не нужно.
                                                                                Как в корпусах яхт.
                                                                                  –2
                                                                                  Или лопастях ветровых генераторов, которые тоже не знаю, как переработать, захоранивают и все.
                                                                              0
                                                                              надежда только ра умную систему управления

                                                                              Зачем, когда есть kickdown?

                                                                                +1
                                                                                а это та еще задача — предсказать, когда выдать энергию маховика, а когда не выдавать, сохранив в резерве

                                                                                Например можно трогаться с места на электротяге от маховика, экономя топливо. Или задействовать при резком нажатии на педаль газа, увеличивая ускорение, полезно при обгоне.
                                                                                  0

                                                                                  Например-то например. Это то же, о чем пишет khajiit выше.


                                                                                  Но вы забываете, что маховик, условно говоря, конечен по запасу, а дальше его снова нужно раскручивать. Автоматом его подключать можно, но вы представьте: первый раз он сработал сильно, второе подключение — работает послабее, а дальше от него вообще «выхлопа» нет. Это больше будет сбивать неграмотных водителей, я так думаю — для них это будут «непредсказуемые лошади»

                                                                                  +3
                                                                                  это та еще задача — предсказать, когда выдать энергию маховика
                                                                                  Почитайте про многокамерные карбюраторы. Задача примерно та же (когда нужна дополнительная мощность, когда не нужна), прекрасно решалась еще полвека назад. Даже электроники не требовалось.
                                                                                  Автоматические коробки и прочие вариаторы — еще один пример решения схожей задачи. Это все достаточно хорошо отработано, чтобы особых проблем не возникало.
                                                                                  Но это не та ли гонка, в которой команда Форд вынуждена была менять блоками куски подвески, потому что колодки протирались?
                                                                                  Железо в Ф1 живет одну гонку. При этом далеко не всегда целую, поэтому команды механиков там многолюдны и очень хорошо тренированы. Гуглить «пит-стоп», или скажем, «формула 1 замена колес».
                                                                                  Поэтому срок жизни железа на гонке вообще никак не коррелирует со сроками жизни железа в «гражданском» применении, вы совершенно правы.
                                                                                    +1
                                                                                    Железо в Ф1 живет одну гонку.
                                                                                    Не одну. Есть ограничения по замене узлов болида в течение сезона. Например по регламенту 2021 года для коробки передач каждый участник получит по три набора корпусов и шестеренок и по четыре (для 22 гонок) комплекта валов, компонентов переключения и дополнительных деталей. Схожие ограничения по двигателю, электронике, накопителю энергии, выхлопной системе. Даже тормозные диски лимитированы по одному комплекту на этап. За перерасход идут штрафные позиции на старте.
                                                                                      +1
                                                                                      Спасибо.
                                                                                      Интересно, как давно это ввели: мне про это рассказывали больше четверти века назад, регламенты могли поменяться. Тогда говорили (цитирую) «двигатель такой-то живет два с половиной часа, но гонка на нем заканчивается за два часа десять минут». Могли для красного словца, конечно…
                                                                                        +1
                                                                                        С десяток лет назад… Якобы для удешевления гонок и увеличения интриги…
                                                                                          0
                                                                                          Спасибо, тогда все сходится.
                                                                                          +1
                                                                                          Первое требования появилось в 2004 — двигатель должен был отработать весь уик-энд (практики, квалификацию и гонку).
                                                                                          Кратко об изменениях в регламентах.
                                                                                    +4
                                                                                    статья конечно хорошая, но ее можно было начать парой формул и ими же и закончить.

                                                                                    чтобы маховик приблизился по энергоёмкости к бензину он должен вращаться с линейной скоростью 9,0 км/с, быстрей чем спутник на орбите.

                                                                                    дальше обсуждать нечего.
                                                                                      0

                                                                                      Такой цифры в статье не хватало, спасибо. Но обсуждать есть чего — обратно в бензин энергию не рекуперирушь.

                                                                                        +1
                                                                                        электромотор + АКБ
                                                                                        +2
                                                                                        Не с тем сравниваете, автомобиль при торможении не создаёт бензин. Сравните с ДВС в сборе, что выгоднее, сделать более мощный двигатель, заливать на десятки литров больше топлива и ставить более термостойкие тормоза или добавлять маховик к нему.
                                                                                          0
                                                                                          9.0 км/с
                                                                                            0
                                                                                            А делить на КПД бензинки кто будет? А учитывать то, что основная причина высокой энергоёмкости бензина заключается не в бензине, а в «халявном» кислороде из воздуха? Прибавьте к массе бензина массу кислорода для его сжигания, учтите реальный КПД с учётом движения машины в городе, и получите — не такую уж высокую энергетическую эффективность бензина. А если учесть, что бензин — штука одноразовая, а аккумуляторы/маховики запасают энергию сотни и тысячи раз — то бензин по реальной энергоёмкости плетётся где-то очень сильно в конце.
                                                                                              +2

                                                                                              "Прибавьте к массе бензина массу кислорода для его сжигания"


                                                                                              Зачем? Кислород мы берём сколько нужно из атмосферы.


                                                                                              "бензин по реальной энергоёмкости плетётся где-то очень сильно в конце."


                                                                                              Что такое реальная энергоемкость?

                                                                                                +2
                                                                                                мне больно читать то что ты написал.
                                                                                            0
                                                                                            Пример: Радиус 50 см. Оборот — 3 метра. 3000 оборотов — 9 км/с.
                                                                                            Там в статье про 55 000 оборотов писали.
                                                                                              +1
                                                                                              В статье обороты в минуту.
                                                                                                0
                                                                                                Да, заметил. Был неправ.
                                                                                                По поводу дальнейших комментариев я в недоумении.
                                                                                                «тебе стоит немедленно приступить к реализации твой идеи и выйти на рынок со своим новым воображаемым материалов прочность которого превосходит в десятки раз все доступные человечеству материалы.»
                                                                                                Я исходил из двух фактов: то, что данное устройство существует (верный) и того, что обороты указаны в об./с (неверно). Какой смысл демонстрировать умение пользоваться гуглом, если в утверждении оппонента явная ошибка? Самоутверждение?
                                                                                                  0
                                                                                                  Про дальнейшие комментарии я не могу вам ответить, они не мои.
                                                                                                0

                                                                                                Центростремительное ускорение 41.5тыс км/с2

                                                                                                  0
                                                                                                  Продолжу серию бесполезных и захватывающих вычислений. При таком центростремительном ускорении, напряжение на разрыв для углеволокна будет около 18 ГПа при его предельной прочности около 5 ГПа. При этом, углеволокно имеет наибольшую удельную плотность из всех доступных материалов.

                                                                                                  edit: K-ILYA-V меня опередил, но вывод тот же.
                                                                                                  0
                                                                                                  окей.
                                                                                                  добавляем плотность единицу как у воды и получаем разрывающие усилие 171,8ГПа, прочность на разрыв самых прочных материалов колеблется в пределах 2-5ГПа.

                                                                                                  тебе стоит немедленно приступить к реализации твой идеи и выйти на рынок со своим новым воображаемым материалов прочность которого превосходит в десятки раз все доступные человечеству материалы.
                                                                                                +1
                                                                                                Почему в Формуле-1-то? Идее уже лет восемьдесят, если не больше и даже существовали т.н. гиробусы, курсировавшие одно время в Швейцарии, но в итоге проект закрыли из-за сложностей конструкции и несоразмерных затрат электричества, когда «зарядные станции» приходилось расставлять с интервалом около двух километров.
                                                                                                  0
                                                                                                  Вспоминаются бестопочные паровозы.
                                                                                                  +1
                                                                                                  Вспомнился рассказ Ломачинского, как оторвавшаяся центрифуга за сотрудниками НИИ гонялась.
                                                                                                  proza.ru/2004/08/31-19
                                                                                                    +4
                                                                                                    Немного занимался ультрацентрифугами. В свое время (еще когда работал после выпуска в Институте Теплофизики УрО РАН) была у меня тема по исследованию кавитационной прочности жидкостей (отрицательные давления в жидкостях, прочность жидкости на разрыв). И первой установкой была газовая ультрацентрифуга, где жидкость в ячейке рвалась центробежными силами.

                                                                                                    Устройство было крайне простым — статор представлял из себя воронку, в образующей которой располагались (под хитрым пространственным углом) сопла. Ротор — конус с отфрезерованными на поверхности лопатками. При подаче сжатого газа через сопла статора ротор приподнимался над поверхностью статора раскручивался.

                                                                                                    Я у себя использовал стальной ротор диаметром 50мм. Раскручивал его сжатым воздухом (давление порядка 10бар) до скоростей 2500 Гц (да, именно, герц — 2500 оборотов в секунду). Больше не удавалось — там уже трение поверхности ротора о воздух, скорости истечения газа из сопла и прочие граничные условия. Но мне хватало. Работал с пропаном (в жидкой фазе), его рвало где-то на 1500 гц.

                                                                                                    Поскольку физического контакта ротора со статором не было, никакой особой балансировки не требовалось. Ротор точился на обычном станке (ну для фрезировки лопаток некоторую оснастку пришлось придумать и сделать за неимением доступа к хорошим координатным станкам в то время и в том месте). Сверху на нем размещалась Z-образная ячейка с пропаном. Все. Вся балансировка происходила автоматически.

                                                                                                    Остальное уже обвязка — высокочастоный стробоскоп на лампе ИСШ (сведодиодов мощных тогда еще не было) для наблюдения. Измерение скорости — отражающий сектор на поверхности статора + точечтный источник света + фотодиод + частотомер + схема синхронизации для стробоскопа.

                                                                                                    Максимальные скорости вращения для такой конструкции были зафиксированы в одной из западных статей — 21000 Гц. Но там ротор был мелкий, 9мм, плюс сопла Лаваля (мне недоступно было технологически их изготовить) плюс крутили сжатым водородом (скорость истечения выше чем с воздухом).

                                                                                                    А были еще ультрацентрифуги с магнитным подвесом, которые раскручивались вращающимся магнитным полем. Попадалась статья из какого-то Пермского НИИ где товарищ шарики для шарикоподшипников на прочность испытывал в такой системе. Он в вакууме шарик в магнитном подвесе магнитным полем раскручивал до 360кГц (после чего он принимал форму геоида и затем разрушался).

                                                                                                    А есть еще газовые ультрацентрифуги, применяемые на производствах по разделению изотопов урана (рабочее тело — UF6 — гексафторид урана, в центрифугах разделяется на фракции, обогащенные по 235-му и 238-му изотопам). На УЭХК (Уральский Электро-Химический Комбинат целый завод на таких работает, причем, первые центрифуги там были запущены в 1957-м году (до этого использовался газодиффузионный метод), а с 1961-го года центробежный метод введен в промышленную эксплуатацию.

                                                                                                    Так что вся эта история про необходимость заказа на западе, хитрые подвесы выглядит как-то не очень правдоподобно. Были у нас свои разработки.
                                                                                                      0

                                                                                                      Так на западе как раз были и есть проблемы с газовым центрифугированием, ещё недавно массово применялся газодиффузионный метод.

                                                                                                        0
                                                                                                        Насколько нас учили когда-то, там проблемы были больше в экономической целесообразности в то время. Технология более совершенная, по сравнению с газодиффузией, но существенно более дорогая на этапе строительства.
                                                                                                    0
                                                                                                    Во времена СССР по дорогам ездил автобус с маховиком, созданный инженером-самоучкой из города Курска А. Г. Уфимцевым.
                                                                                                    Погуглите!
                                                                                                      0

                                                                                                      Более того — раннего СССР.

                                                                                                        +1
                                                                                                        Гиробус. Пара коммерческих систем кратковременно работала в 50х, причём одна из них — в столице французского Конго Леопольдвилле (ныне Киншаса).
                                                                                                        +1

                                                                                                        На том-же Porsche 911 GT3 впервые применяли активные опоры двигателя для уменьшения вибраций. С ферромагнитной жидкостью и магнитными катушками. Опоры. Двигателя.

                                                                                                          0
                                                                                                          в honda pilot и honda ridgeline и может ещё нескольких моделях тоже используют активные опоры двигателя.
                                                                                                          0
                                                                                                          А почему на этом принципе не делают гибридные автомобили, собрающие энергию с торможения, чтобы потом применить её на поездку до следующего светофора?
                                                                                                            0
                                                                                                            Мне КАЖЕТСЯ овчинка не стоит выделки. слишком малая экономия, слишком сложная механика(относительно экономии).
                                                                                                            Думаю электрические гибриды перспективнее:
                                                                                                            1)могут запасать энерги. не только с торможения перед светофором, но и при движении с горки(больше энергии)
                                                                                                            2)могут отключать ДВС при движении в пробке.
                                                                                                            Думаю наиболее перспективны маховики в транспорте это гиробусы(подзарядка во время посадки\высадки пассажиров) что позволит полностью отказаться от ДВС. А если гиробусы не взлетели, то и остальное не взлетит.
                                                                                                            0

                                                                                                            Гиробусы и другую технику создавали в 30 40 годах. Уже тогда все недостатки выявили и признали не самым целесообразным механизм. Все еще пытаются воскресить мёртвую корову

                                                                                                              +1
                                                                                                              Некоторые «мертвые коровы» оживают благодаря новым технологиям. Электромобили чуть ли не раньше авто с ДВС появились, но популярность обрели не так давно.

                                                                                                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                                                            Самое читаемое