Маховик в виде тонкого обода (кольца)Рассмотрим для простоты маховик в виде тонкого обода (кольца). Мы знаем, что напряжения в тонком кольце при вращении зависят от плотности материала и квадрата окружной скорости, а плотность энергии — только от квадрата окружной скорости. Плотность энергии при этом прямо пропорциональна плотности этого материала = 0,5 — Р. Таким образом, мы убеждаемся, что плотность энергии при равной прочности материала тем выше, чем легче сам материал, т. е. меньше его плотность. Точнее, плотность энергии прямо пропорциональна величине удельной прочности материала маховика. Обозначив отношение величин, например, буквой х, получим общую формулу, характеризующую плотность энергии вращающегося кольца - 0,5х.Как будет показано в дальнейшем, это выражение справедливо для маховиков любой формы, только коэффициент, характеризующий форму маховика, будет другим. Для прочного и надежного, как вентилятор вн 2, кольца он, в частности, равен 0,5. А теперь проверим сказанное для реальных материалов, из которых можно изготовить маховики: стали, свинца, алюминия, титана, магниевых сплавов, пластмассы и даже дерева и древесных пластиков. Титановый маховик сможет накопить в 1,5 раза больше энергии в единице массы, потому что его удельная прочность во столько же раз выше, чем у лучшей стали, и доходит до 3 10* м8/с8. Примерно такие же показатели обеспечат маховики из дюралюминия с плотностью 2700 кг/м3 и из совсем легких магниевых сплавов с плотностью 1800 кг/м.кв. А вот маховик из такого тяжелого материала, как медь, не накопит и десятой доли энергии стального маховика, а свинцовый — и сотой доли титанового или алюминиевого. Удельная прочность этих материалов очень низка, что объясняется малой их прочностью и в той же мере высокой плотностью. Как это пи кажется удивительным, тяжелые плотные материалы гораздо менее выгодны для изготовления маховиков, чем легкие, по прочные. Пластмассы также оказались хорошими заменителями стали: текстолитовый маховик, например, по удельной прочности, а стало быть, и по плотности энергии, не уступает стальным маховикам. |
||
