Зная, каким образом накапливается кинетическая энергия во вращающемся маховике, зададимся вопросом: до какого же предела можно «накапливать» в маховике энергию? Что мешает беспредельному повышению плотности его энергии? Ответ один — прочность материала маховика. Повышая во столько-то раз плотность энергии маховика конкретной формы, мы должны «расплачиваться» таким же увеличением его прочности. В этом и заключается предел повышения плотности энергии маховика.
Изготовив, например, маховик — кольцо из стали при плотности ее р=7,8 т/м3—и высчитав напряжения в материале, получаем, что для плотности энергии 385 Дж/кг (автомобиль) надо иметь кольцо прочностью не менее 0,6 кН/см2, для плотности энергии 38 500 Дж/кг (самолет) — 0,06 МН/см2 и для 50 млн. Дж/кг (космический корабль) — 78 МН/см2. Современная техника может удовлетворить требованиям прочности материалов только для первых двух случаев. Материал же для создания гигантской плотности энергии 50 млн. Дж/кг пока еще не создан. Но только «пока»!
На плотность энергии маховика влияет не только его прочность, но и его форма. Если имеется конкретный материал, из которого надлежит изготовить маховик, то следует выбрать такую форму, которая отвечала бы максимальной плотности энергии, с учетом, конечно, ограничивающих условий — в основном допустимой окружной скорости.
Как уже говорилось, первый из известных маховиков на Земле — гончарный круг из Урского могильника — был выполнен в виде диска с центральным небольшим отверстием. Эта форма — самая невыгодная среди дискообразных маховиков. Маховики такой формы накапливают наименьшую кинетическую энергию в килограмме массы при одной и той же прочности материала. В технике сегодняшнего дня еще встречаются маховики такой «архаической» формы — обычно там, где основным преимуществом маховика считается простота изготовления. Но материал (металл) здесь расходуется очень нерационально: сделав форму маховика более совершенной, можно из такого же количества материала изготовить три маховика с тем же запасом энергии каждый.
Дополнительная информация: любое предприятие, имеющее в своем распоряжении даже небольшой автопарк, нуждается в надежном поставщике топлива. Можно ознакомиться с выгоднейшими условиями поставки в Санкт-Петербург различных нефтепродуктов крупным и мелким оптом от компании ООО «МДС топливо сервис».
