Действительно, где «потолок» повышения плотности энергии супk 424o141e 7;рмаховиков? Только ли прочность материала определяет его? Например, тяжелый чугун и легкий дюралюминий почти одинаково прочны. Из какого же материала выгоднее делать маховик, из легкого или тяжелого?
Совершенной неожиданностью для меня были данные, которые я вычитал о таких, казалось бы, хрупких материалах, как стекло и горный хрусталь. Оказывается, специально закаленное стекло, как и лучшая проволока, выдерживает 3 кН/мм2, а хрусталь и даже кварц еще прочнее - 10 кН/мм2. И это при втрое меньшей плотности, чем у стали. В результате маховик из плавленого и закаленного кварца способен накопить в килограмме массы до 5 мегаджоулей энергии, или в 150 раз больше, чем стальной маховик! То есть он уже вполне может стать «капсулой». Автомобилю массой в одну тонну для прохождения ста километров будет достаточно пятикилограммового супk 424o141e 7;рмаховика из кварца.
А что, если монолитные стекло и кварц заменить волокнами, тончайшими нитями? Прочность у стеклянных и кварцевых волокон гораздо выше, чем у монолита. Например, тонкие волоконца из кварца во время испытаний показали прочность в 3...4 раза большую, чем у литого кварца, и в десять раз большую, чем у стальной проволоки. Супk 424o141e 7;рмаховик, навитый из такого волокна, даже с запасом прочности обеспечит плотность энергии в 5 мегаджоулей на килограмм.
Итак, двадцать килограммов супk 424o141e 7;рмаховика для пятисоткилометрового пробега автомобиля! Это отличный результат для «капсулы». Но, как оказалось, прочностные возможности материалов еще далеко не исчерпаны.
Профессор А.В. Степанов из Ленинграда предсказал и рассчитал новые «сверхматериалы», как будто специально созданные для супk 424o141e 7;рмаховиков. По его мнению, можно так плотно «упаковать» атомы в кристалле углерода - в алмазе, что полученный «сверхалмаз» выдержит небывалую нагрузку - 400 кН/мм2. Но еще больших результатов следует ожидать от «плотноупk 424o141e 2;кованного»... азота. Этот азот будет уже не газом, а металлом, с плотностью большей, чем у платины, - 25 т/м3. Предполагается, что он должен выдерживать нагрузку 2800 кН/мм2. Маховик из «плотноупk 424o141e 2;кованного» азота достигнет плотности энергии, которую даже трудно вообразить, - 60 мегаджоулей на килограмм.
Это даже не «капсула», а «сверхкапсула», такой, пожалуй, пока и не надо. К тому же сверхматериалов, необходимых для ее создания, еще нет, хотя специалисты утверждают, что они появятся в ближайшем будущем. Во всяком случае, меня очень радовало то, что перспектив у супk 424o141e 7;рмаховиков стать настоящей «энергетической капсулой» сколько угодно и я не зря связал свои надежды с этим видом накопителя энергии.
Имеющихся в промышленности материалов - стальных лент, проволок, стеклянных и кварцевых волокон, волокон из графита, бора, специального дешевого волокна - кевлара, идущего, кстати, на покрышки для автомобилей, - вполне достаточно для создания супk 424o141e 7;рмаховичных накопителей с плотностью энергии большей, чем у электроаккумуляторов. По другим полезным показателям - плотности мощности, КПД, долговечности, стоимости - супk 424o141e 7;рмаховики тоже намного превзойдут эти аккумуляторы.
«Заряжать» супk 424o141e 7;рмаховики можно с помощью обычного электродвигателя. Если требуется быстрая «зарядка», супk 424o141e 7;рмаховик нужно соединить с валом большого стационарного двигателя мощностью в сотни киловатт. Такой двигатель разгонит его за считанные минуты или даже секунды. А если время «зарядки» не регламентировано, то сгодится маломощный зарядный двигатель, который можно возить с собой на автомобиле и при необходимости подключать к электросети посредством шнура с вилкой, как мы включаем, например, пылесос.
То есть и по срокам «зарядки» супk 424o141e 7;рмаховики гораздо совершеннее электроаккумуляторов, которые, как известно, заряжаются часами. Кроме того, супk 424o141e 7;рмаховики воспринимают «зарядку» полнее, чем электроаккумуляторы, и стоимость накопленной в них энергии будет самая низкая по сравнению со всеми другими типами накопителей.
Теперь я уже мог со спокойной совестью работать над супk 424o141e 7;рмаховиками дальше, не опасаясь, что мои усилия пропадут впустую, а идея «энергетической капсулы» будет расценена как нереальная или преждевременная.
Чтобы выявить слабые и сильные стороны супk 424o141e 7;рмаховиков, я решил построить и испытать несколько образцов из ленты и проволоки. Казалось бы, взял ленту или проволоку, намотал на катушку - и готов супk 424o141e 7;рмаховик. Но не тут-то было. При создании супk 424o141e 7;рмаховиков я столкнулся со многими трудностями - расслоением ленточного витого обода, спаданием обода с центра - барабана, вибрациями при работе, закреплением последнего витка и другими. Какие хитроумные головоломки приходилось тут решать, я хочу показать на следующем примере.
Когда делаешь супk 424o141e 7;рмаховик из проволоки, навиваешь ее на катушку, один конец проволоки оказывается внутри, а другой обязательно выходит наружу. Это естественно - ведь им заканчивается намотка. Однако для супk 424o141e 7;рмаховика такой конец очень нежелателен - его негде крепить. Если скрутить конец с предыдущим витком, он этот виток размотает или порвет - каждый миллиграмм массы проволоки при вращении создает огромные силы, разрывающие ее. Самое лучшее было бы «подсунуть» наружный конец под первые витки, но как это сделать? Сначала такое казалось мне невозможным. И все-таки выход нашелся.
Я закрепил оба конца проволоки на катушке, состоящей из двух отдельных половинок на одном валу, и начал крутить эти половинки в разные стороны. Проволока стала навиваться на них как обычно, с той лишь разницей, что когда процесс намотки подошел к концу, оба свободных конца проволоки остались внутри, а последний внешний виток пришелся как раз посередине обмотки. Потом я пропитал обмотку супk 424o141e 7;рмаховика клеем и высушил.
Этот способ изготовления супk 424o141e 7;рмаховиков и другие найденные мною способы, а также ряд предложений по конструкциям супk 424o141e 7;рмаховиков были отмечены авторскими свидетельствами. Изобретения мои оказались более ранними, чем похожие на них зарубежные, авторы которых сделали их совершенно самостоятельно, ничего не зная о моих находках. Просто диву даешься, как одинаково могут думать люди в разных концах света!
|
