1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer>
Маховичные миниавтомобили
Маховик в транспорте
02.04.2014 15:52
Рассмотрим их в порядке убывания размеров и массы. Наибольший интерес представляет оригинальный проект маленького городского легкового автомобиля конструкции Д. В. Рабенхорста с супермаховичным двигателем. Масса автомобиля чуть более 500 кг и включает 150 кг полезного груза.

Мощность двигателя автомобиля, исходя из данных по шинам и аэродинамике автомобилей США начала 70-х годов, при крейсерской скорости 90 км/ч составляет около 3,35 кВт. При проектировании автомобиля предполагалось движение в течение 2 ч, что составляет путь пробега 180 км и запас энергии в маховике 6,7 кВт/ ч. 

Подробный анализ движения автомобиля с инерционным двигателем в городе позволил сделать следующие выводы:
1) энергия, затрачиваемая на разгон автомобиля, в 3 раза больше энергии, затрачиваемой на преодоление расстояния, равного пути разгона, на установившейся скорости;
2) системой рекуперативного торможения, доступной маховичным силовым агрегатам, восстанавливается 25% всей энергии;
3) полезно может использоваться лишь около 75% всей энергии маховика.

Исходя из этого, Д. В. Рабенхорст увеличивает необходимый запас энергии, а следовательно, и общую массу супермаховика на 33%.

В качестве трансмиссии выбрана гидростатическая с приводом на четыре мотор-колеса.
Д. В. Рабенхорст отмечает, что в автомобиле с инерционным двигателем отсутствуют такие необходимые для обычного автомобиля агрегаты и системы, как сцепление, приводной вал, дифференциал, полуоси, тормозная система, аккумуляторы, стартер и генератор, система охлаждения, топливная система. Автомобиль с инерционным двигателем может быть приведен в движение практически мгновенно, так как ускорения при разгоне весьма велики.

Для разгона маховика применяется электродвигатель авиационного типа, который подключают к сети. Время разгона составляет 20—25 мин.
Массы важнейших узлов автомобиля Д. В. Рабенхорста (рис. 69) следующие: маховик — 100 кг; корпус маховика и подвеска — 25 кг; электродвигатель авиационного типа — 18,4 кг; гидронасос — 37,5 кВт — 11,4 кг; четыре гидравлических мотор- колеса общей мощностью 37,5 кВт —10 кг; контрольное оборудование и приборы — 9 кг; ходовая система — 175 кг; полезный груз—150 кг; кузов — 270 кг. Итого полная масса автомобиля около 600 кг.

Эксплуатационные данные следующие: крейсерская скорость 90 км/ч; путь пробега 180 км; путь пробега по городу с учетом частых остановок 170 км; максимальная скорость свыше 110 км/ч; время разгона от 0 до 100 км/ч 15 с; стоимость пробега 0,6 долл. (54 коп. по курсу 1972 г.) на 100 км.


Маховичный автомобиль д-ра Д. В. Рабенхорста
Рис. 69. Маховичный автомобиль д-ра Д. В. Рабенхорста (США): 1—мотор-колесо; 2—электродвигатель-генератор; 3—супермаховик

Данные маховичного силового агрегата автомобиля Д. В. Рабенхорста: объем маховика 14 дм3; полезно используемая масса 75 кг; полезно используемая энергия 6,7 кВт/ ч; начальная частота вращения маховика 23 700 об/мин, конечная — 11 900 об/мин; мощность потерь менее 0,01 кВт. Снижение потерь энергии до столь малой величины достигают помещением супермаховика в герметичный вакуумированный корпус с выводом вала магнитной муфтой (рис. 70). Выбег маховика (свободное вращение) будет длиться свыше 1000 ч или более 41 суток. Для сравнения выбег маховика гиробуса фирмы «Эрликон» — 12 ч, а маховика рекуператора фирмы «Кларк» около недели.

Маховичный силовой агрегат автомобиля Д. В. Рабенхорста
Рис. 70. Маховичный силовой агрегат автомобиля Д. В. Рабенхорста:
1—супермаховик; 2—магнитная муфта; 3—электродвигатель-генератор; 4—амортизатор; 5—подшипник; 6— герметичный вакуумированный корпус: 7—магнитный подпятник

Подшипники супермаховика с сухой смазкой воспринимают нагрузку только гироскопическую или динамическую при тряске, а вес супермаховика воспринимается магнитной подвеской из сильных постоянных магнитов. Валы электродвигателя и супермаховика соединяются магнитной муфтой; при свободном выбеге муфта расцепляется, и потери на вращение электродвигателя устраняются. Характерно, что как электродвигатель, так и подшипники супермаховика находятся в обычных атмосферных условиях, а не в вакууме, что существенно улучшает условия их работы.

Для предохранения от тряски и уменьшения гироскопических воздействий корпус супермаховика подвешен на упругих амортизаторах.
Следующим по величине (вернее по малости) является маховичный велосипед, созданный проф. Висконсинского университета в США. А. Франком. Велосипед, конечно, не самоцель. Благодаря опытам на этом велосипеде А. Франк нашел оптимальные соотношения и определил экономичность установки маховика на автомобиле. Маховик предполагается установить дополнительно, в помощь основному двигателю. Проф. А. Франк считает, что установка маховика на стандартный автомобиль с мощностью двигателя в 75 кВт позволит кратковременно развить мощность до 225 кВт, а расход горючего свести всего к 2,5 л на 100 км пути. При этом дополнительные расходы на установку маховика составят около 100—200 долларов. «Вы едете по неровной местности, не ощущая дополнительной нагрузки на педали» — сообщил профессор после езды на своем велосипеде.

Масса маховика здесь всего 10 кг, частота его вращения 2500—3000 об/мин.

Маховик соединяется с задним колесом велосипеда фрикционным конусом, контактирующим с шиной (рис. 71, a). Перемещением конуса в осевом направлении меняется диаметр его рабочей зоны, контактирующей с колесом, и вследствие этого меняется скорость движения велосипеда. На рис. 71, б показан велосипед англичанина Г. Бата, маховик которого накапливает энергию при «подпрыгивании» пассажира на седле и выделяет ее для помощи в езде.

 Маховичные велосипеды
Рис. 71. Маховичные велосипеды:
а—(привод велосипеда американца проф. А. Франка (1—маховик; 2—ведущее колесо велосипеда; 3—конический фрикцион); б—велосипед англичанина Г. Бата с маховиком (1—цепной привод движения седла; 2—маховик; 3—(педали ножного привода)

И наконец, самый маленький представитель маховичных автомобилей — микромобиль для обучения детей правилам уличного движения на автогородках. Микромобиль разработан в Курском политехническом институте. Один из вариантов микромобиля, показанный на рис. 72, содержит маховик массой около 10 кг, разгоняемый электродвигателем до 6000 об/мин. Маховик установлен в задней части микромобиля и так же, как и на велосипеде проф. Франка, контактирует при помощи фрикциона с задним колесом автомобиля.

Маховичный микромобиль
Рис. 72. Маховичный микромобиль:
1—маховик; 2—рукоять управления; 3—фрикционная передача на колесо

Первый вариант микромобиля, еще очень несовершенный, проходит с пассажиром до полукилометра с одной раскрутки маховика. Раскрутка же производится включением разгонного электромотора в обычную электросеть посредством штепсельной розетки и вилки.

В настоящее время ведется разработка усовершенствованного варианта микромобиля, способного пройти несколько километров пути с одной раскрутки маховика. 
Во всех рассмотренных случаях маховик играет роль двигателя машины. И нельзя не заметить, что мощность маховичного двигателя значительно меньше мощности обычных двигателей для автомобилей, да и стоимость пробега одного и того же пути на маховичных автомобилях меньше. Это происходит в первую очередь потому, что маховичный двигатель, в отличие от обычных, способен эффективно рекуперировать механическую энергию. А рекуперация - это экономичность!
 
Купить туристические навигаторы Гармин с картой Приморского края во Владивостоке