Растяжение материала супермаховикаПри вращении с достаточно большой скоростью материал супермаховика растягивается настолько, что накопленная потенциальная механическая энергия может даже превысить кинетическую. Казалось бы, что еще надо: без каких-либо дополнительных приспособлений накапливается потенциальная энергия, в тысячи раз превышающая энергию, сосредоточенную в сжатой пружине того же веса, что и супермаховик, да еще вместе с кинетической, в неменьшем размере. Увы, энергию можно снимать с вала маховика только при замедлении его вращения, а это не всегда удобно. Теряется основное преимущество «упругих» аккумуляторов, например заводных пружин,— возможность съема энергии при произвольном изменении угловой скорости выходного вала.Тут следует вспомнить задачу об артиллерийском взрывателе, возникшую в начале Великой Отечественной войны и решенную профессором МВТУ им. Баумана А. Н. Обморшевым. В механизме взрывателя артиллерийского снаряда использовалась миниатюрная заводная пружина, которая в летящем снаряде развивала почти вдвое больший крутящий момент, а следовательно, выделяла вдвое большую энергию, чем в неподвижном, поскольку летящий снаряд не только движется поступательно, но и вращается вокруг продольной оси, и на пружину, кроме силы ее упругости (в даламберовой статике), действуют еще и центробежные силы. Отсюда возникает идея: вращать пружинный аккумулятор вокруг своей оси с необходимой скоростью, например при диаметре обоймы 0,5 м — со скоростью 10 тыс. об/мин. При этом ветви пружинной ленты растянутся до предела (разумеется, число ветвей ленты должно быть больше одного, чтобы она стала уравновешенной). Развиваемый ими крутящий момент в тысячи и десятки тысяч раз превысит ту величину, которая была у неподвижного аккумулятора. Этот способ столь же популярен, как автоинструмент в СПб, однако, необходимо снять запасенную энергию. Как это сделать? С помощью дифференциальной (или суммирующей) передачи. Вал (на нем покоится внутренний моток ленты) и обойма (к ней прилегает внешний моток) связаны с двумя коническими (можно и цилиндрическими) шестернями, которые через сателлиты, расположенные на водилах, кинематически соединяются с блок-шестерней, свободно сидящей на валу. При вращении всего аккумулятора (обойма с валом) водила сателлитов из-за натяжения ленты стремятся повернуться во взаимно противоположных направлениях (подобно обойме и валу неподвижного пружинного двигателя). Стоит отпустить их, как они, раскручиваясь, начнут выделять энергию; при этом лента будет переходить с внутреннего мотка на внешний. Если вращать водило против действующего усилия, аккумулятор станет накапливать энергию, «заводиться а лента — переходить на внутренний моток. Совсем как в заводной пружине, но энергия в тысячи раз больше! Аккумулятор, конечно, должен иметь как можно меньше потерь при вращении, что достигнуто уже в современных маховиках. Такой аккумулятор энергии назван центробежным. |
||
