маховик запущен что означает выражение
Самый эффективный способ накопления энергии стар как мир
Когда речь заходит о том, что надо как-то накопить энергию, многие сразу начинают думать об аккумуляторной батарее. Конечно, что же это может быть еще. Тем не менее, есть еще один способ, который используется не очень часто, но при этом имеет очень хорошие перспективы. Особенно, на фоне развития других технологий. Такие разработки даже применялись при производстве общественного и грузового транспорта. Их начало берет свои корни еще в Советском Союзе, но в последнее время технология начинает применяться все чаще. Несколько лет назад, когда позволял регламент, это использовалось даже в Формуле-1. Откроем завесу тайны и расскажем, как работает это достаточно простое, но гениальное изобретение, и о человеке, который посвятил этому жизнь.
Древний маховик тоже был своего рода аккумулятором.
Что такое маховик?
Говорить мы сегодня будем о супермаховиках и об их создателе Нурбее Гулиа. Хоть и кажется, что маховик это что-то устаревшее и чисто техническое, но и в новом электрическом мире ему есть место.
Маховик (маховое колесо) — массивное вращающееся колесо, использующееся в качестве накопителя (инерционный аккумулятор) кинетической энергии или для создания инерционного момента, как это используется на космических аппаратах.
Сами маховики были изобретены очень давно и даже успешно применялись в промышленности тех лет. Есть даже находки в Междуречье и древнем Китае, которые подтверждают использование подобных устройств. Правда, тогда они делались из обожженной глины или из дерева и выполняли иные функции.
Где применяются маховики?
Благодаря своей массивности и законам физики, которые сопровождают движение маховика, он нашел применение во многих современных механизмах — от транспорта до промышленности.
Самое простое применение заключается в сохранении скорости вращения вала, на котором установлен маховик. Это может пригодиться во время работы какого-нибудь станка. Особенно, в те моменты, когда он испытывает резкие нагрузки и надо не допустить падения частоты вращения. Получается такой своего рода демпфер.
Наверное, самым частым местом, где встречаются маховики, является двигатель внутреннего сгорания автомобиля. Он позволяет сохранить скорость вращения двигателя при выключении сцепления. Тем самым снижается воздействие на трансмиссию, так как переключение передачи происходит в то время, когда двигатель работает на оборотах выше оборотов холостого хода. Кроме этого, так достигается больший комфорт и плавность движения. Правда, на гоночных машинах маховик очень сильно облегчается для снижения веса и увеличения скорости, с которой раскручивается двигатель.
Маховик легкового автомобиля.
Также маховики часто используются для стабилизации движения. Происходит это за счет того, что колесо, которым и является маховик, при вращении создает гироскопический эффект. Он создает сильное сопротивление при попытке наклонить его. Этот эффект легко ощутить, например, раскрутив колесо велосипеда и попытавшись его наклонить, или взяв в руки работающий жесткий диск.
Такая сила мешает при управлении мотоциклом, заставляя прибегать к контррулению, особенно на большой скорости, но очень помогает, например, для стабилизации корабля во время качки. Также подвесив такой маховик и учитывая, что он всегда находится в одном положении относительно горизонта, можно фиксировать его отклонения от корпуса объекта и понимать его положение в пространстве. Применение таких свойств маховика актуально в авиации. Именно вращающийся маховик позволит определить положение фюзеляжа самолета в пространстве.
Супермаховик Гулиа
Теперь, после достаточно долгого введения и предысторий, поговорим непосредственно о супермаховиках и о том, как они помогают сохранять энергию, не имея в составе каких-либо химических соединения для этого.
Нурбей Гулиа — создал и продвигает идею супермаховика, как накопителя энергии.
Супермаховик представляет собой один из типов маховиков, предназначенный для накопления энергии. Он специально сделан так, чтобы накапливать как можно больше энергии без необходимости применения по другому назначению.
Такие маховики тяжелые и очень быстро крутятся. Из-за того, что скорость вращения очень высокая, есть риск разрежения конструкции, но это тоже продумано. Сам маховик состоит из намотанных витков стальной пластичной ленты или из композитных материалов. Кроме того, что такая конструкция прочнее монолитной, она еще разрушается постепенно. То есть, при отслоениях маховик просто будет тормозиться и запутается в своих же частях. Думаю, не стоит объяснять, что разрыв маховика, который вращается со скоростью в десятки тысяч оборотов в минуту и весит минимум десятки килограмм, чреват очень серьезными последствиями.
Кроме этого, для обеспечения еще большей безопасности можно поместить систему с таким маховиком в бронекапсулу и закопать ее на несколько метров в землю. В этом случае движущиеся элементы точно никак не смогут навредить человеку.
Дополнительным плюсом использования бронекапсулы будет создание в ней вакуума, который позволит существенно снизить воздействие внешних сил на движение. Проще говоря, так можно свести к минимуму или вообще убрать сопротивление газовой среды (в обычном случае воздуха).
Так устроен супермаховик Гулиа.
В качестве дополнительных сил, мешающих вращению, еще выступает сопротивление подшипников, на которых установлен маховик. Но его можно установить на магнитный подвес. В этом случае силы воздействия сведены к такому минимуму, которым можно пренебречь. Именно по этой причине такие маховики способны крутиться месяцами. Кроме этого, магнитный подвес позволяет не задумываться об износе системы. Изнашивается только генератор.
Именно генератор и является тем элементом, который позволяет выработать электричество. Он просто подключается к маховику, и получая переданное им вращение вырабатывает электричество. Получается аналог обычного генератора, только для этого не надо сжигать топливо.
Чтобы получать еще больше интересной информации из мира высоких технологий, подписывайся на наш новостной канал в Telegram.
Для накопления энергии в то время, когда нет нагрузки, маховик раскручивается и тем самым “держит заряд”. Собственно, возможен и комбинированный вариант по аналогии с обычными аккумуляторами, которые могут одновременно отдавать энергию и заряжаться сами. Для раскрутки маховика используется мотор-генератор, который может как раскручивать маховик, так и забирать энергию его вращения.
Такие системы актуальны для накопления энергии в домохозяйствах и в системах зарядки. Например, подобная система по задумке инженеров Skoda должна использоваться для зарядки автомобилей. Днем маховик раскручивается, а вечером отдает заряд в электромобили, не нагружая городскую сеть в вечернее и ночное время. При этом можно заряжаться медленно от одного маховика или быстро от нескольких, с которых будет “сниматься” больше электричества.
Эффективность супермаховиков
Эффективность супермаховиков при всей их кажущейся архаичности достигает очень высоких значений. Их КПД доходит до 98 процентов, что даже не снилось обычным аккумуляторным батареям. Кстати, саморазряд таких батарей тоже происходит быстрее, чем потеря скорости хорошо сделанного маховика в вакууме и на магнитном подвесе.
Можно вспомнить старые времена, когда люди начали запасать энергию посредством маховиков. Самым простым примером являются гончарные круги, которые раскручивались и крутили, пока ремесленник работал над очередным сосудом.
Мы уже определись, что конструкция супермаховика достаточно проста, он имеет высокий КПД и при этом стоит относительно недорого, но есть у него один минус, который сказывается на эффективности его использования и стоит на пути массового внедрения. Точнее, таких минусов два.
Главным из них будет тот самый гироскопический эффект. Если на кораблях это полезное побочное свойство, то на автомобильном транспорте это будет очень сильно мешать и надо будет использовать сложные системы подвеса. Вторым минусом будет пожароопасность в случае разрушения. Из-за большой скорости разрушения даже композитные маховики будут выделять большое количество тепла за счет трения о внутреннюю часть бронекапсулы. На стационарном объекте это не будет большой проблемой, так как можно сделать систему пожаротушения, но на транспорте может создать очень много трудностей. Тем более, на транспорте риск разрушения выше за счет вибраций во время движения.
Где применяются супермаховики?
В первую очередь, Н.В. Гулия хотел использовать свое изобретение именно на транспорте. Даже было построено несколько образцов, которые проходили испытания. Несмотря на это, системы дальше испытаний не пошли. Зато применение такому способу накопления энергии нашлось в другой сфере.
Так в США в 1997 году компания Beacon Power сделала большой шаг в разработке супермаховиков для применения их в электростанциях на промышленном уровне. Эти супермаховики могли запасать энергию до 25 кВт⋅ч и имели мощность до 200 кВт. Строительство станции мощностью 20 МВт началось в 2009 году. Она должна была нивелировать пики нагрузки на электрическую сеть.
В России тоже есть подобные проекты. Например, под научным руководством самого Н. В. Гулиа компания Kinetic Power создала собственную версию стационарных накопителей кинетической энергии на базе супермаховика. Один накопитель может запасать до 100 кВт⋅ч энергии и обеспечивать мощность до 300 кВт. Система таких маховиков может обеспечивать выравнивание суточной неоднородности электрической нагрузки целого региона. Так можно полностью отказаться от очень дорогих гидроаккумулирующих электростанций.
Возможно использование супермаховиков и на объектах, где нужна независимость от электрических сетей и резервное питание. Эти системы имеют очень высокую скорость отклика. Она составляет буквально доли секунд и позволяет обеспечить действительно бесперебойное питание.
Такая идея «не зашла». Может получится с поездами?
Еще одним местом, где возможно применение Супермаховик, является железнодорожный транспорт. На торможение составов тратится очень много энергии и, если не тратить ее впустую, нагревая тормозные механизмы, а раскрутить маховик, накопленную энергию потом можно потратить на набор скорости. Вы скажете, что система на подвесе будет очень хрупкой для транспорта и будете правы, но в таком случае можно говорить и о подшипниках, так как запасать энергию надолго просто нет необходимости и потери от подшипников будут не такими большими на таком промежутке времени. Зато такой способ позволяет экономить 30 процентов энергии потребляемой поездом для движения.
Как видим, системы на супермаховиках имеют очень много плюсов и совсем немного минусов. Из этого можно сделать вывод, что они будут набирать популярность, становиться более дешевыми и массовыми. Это тот самый случай, когда свойства вещества и законы физики, знакомые людям с древних времен, позволяют придумать что-то новое. В итоге вы получили удивительным симбиозом механики и электрики, потенциал которого до конца еще не раскрыт.
Значение слова «маховик»
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
МАХОВИ’К, а́, м. (тех.). Маховое колесо.
Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
махови́к
1. техн. массивное вращающееся колесо на валу двигателя или другой машины, выравнивающее её ход либо использующееся в качестве накопителя кинетической энергии ◆ Ротор асинхронного генератора представляет собой обычный маховик, поэтому он лучше защищен от попадания влаги и грязи. ◆ Маховик соединен с валом электрогенератора, который заряжает аккумулятор.
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.
Насколько понятно значение слова вороток (существительное):
#113 Двухмассовый маховик – зачем нужен и почему ломается?
Сегодня почти 75 процентов новых автомобилей уже имеют двухмассовый маховик (DMF). Этот элемент применяется, прежде всего, в машинах с дизельными двигателями, но в последнее время он все чаще используется и в автомобилях с бензиновыми моторами. DMF устанавливается в паре с коробками с двойным сцеплением и с некоторыми вариаторами.
Двухмассовые маховики начали использоваться еще в середине 80-х годов, а широко стали применяться в конце 90-х годов ХХ века. Когда-то водители даже и не подозревали, что их автомобили уже оснащены виброгасителями данного типа, так как благодаря невысокой мощности двигателей двухмассовые маховики служили долго. Но с ростом производительности и ужесточением допустимых норм выбросов в выхлопных газах, ДМФ превратился в настоящий бич. Сегодня, в зависимости от стиля вождения, двухмассовые маховики выдерживают в среднем 150-250 тыс. км.
Практически каждая замена сцепления в современном автомобиле означает дополнительные инвестиции и в двухмассовый маховик. Часто после разборки выясняется, что узел настолько истощен, что у него нет никаких шансов продержаться столь же долго, как и второй комплект сцепления. А так как для замены DMF придется вновь все разбирать, то и приходится устанавливать новый маховик. К сожалению, эта операция увеличивает счет на 20-30 тыс. рублей, а некоторых случаях даже на 50 000 рублей. Такова цена комфорта и расплата за агрессивное вождение. Да, да, во многом водители виноваты сами в преждевременном износе маховика.
Зачем машине двухмассовый маховик?
Двухмассовый маховик – это не что иное, как мощный демпфер крутильных колебаний. Он заменил собой несколько небольших амортизирующих пружин, интегрированных в диск сцепления, который, в свою очередь, работал в паре с обычным одномассовым маховиком. Последний представлял собой массивный литой диск, в котором просто нечему было ломаться. А тем временем, с увеличением мощности и максимального крутящего момента, все более и более жесткие нормы выбросов в выхлопных газах вынудили адаптировать современные силовые агрегаты для движения на очень низких оборотах. Старые решения с такой задачей справиться уже не могли.
Двухмассовый маховик позволяет сгладить работу трансмиссии даже в самых неблагоприятных условиях. В машинах с обычным маховиком ускорение на высокой передаче с низкой скорости, как правило, вызывает сильные вибрации. Дальнейшее ускорение без переключения на низшую передачу практически невозможно. В современных же автомобилях с DMF такие симптомы заметить сложно, даже, несмотря на то, что мотор входит в «резонанс». Все благодаря мощным пружинам в двухмассовом маховике, поглощающим большую часть шума и вибраций.
Почему двухмассовый маховик изнашивается?
Вопреки расхожему мнению, главной причиной является не низкое качество изделия. Да, производители допускали ляпы. Один из самых громких, связан с оппозитными дизелями Subaru. Двухмассовый маховик разваливался вместе с диском сцепления при пробеге всего 40-80 тыс. км. Производитель до сих пор утверждает, что во всем виноваты сами водители. Не очень прочный двойной маховик в начале XXI века достался Фордам с двигателем 2.0 TDCi и автомобилям группы VAG с 7-ступенчатой коробкой DSG.
Тем не менее, главный враг двухмассовых маховиков – большой крутящий момент современных двигателей. Они отличаются более высоким давлением, господствующим в камере сгорания. Кроме того, силовые агрегаты созданы из легких сплавов, которые хуже подавляют вибрации.
Симптомы неисправности.
Обычно сначала появляются характерные звуки, которые отличаются в зависимости от типа повреждения. Например, разбалансировка в результате отрыва груза сопровождается громким жужжанием или гудением, нарастающим с увеличением оборотов. Стрекотание на холостом ходу, меняющее свою тональность, при нажатии педали сцепления, тоже является признаком неисправности маховика. А при износе демпфера появляются ощутимые подергивания и вибрации во время разгона с низких оборотов на высокой передаче. Посторонние шумы, возникающие при пуске и остановке двигателя, тоже не сулят ничего хорошего.
Однако с постановкой диагноза торопиться не стоит. Схожие симптомы могут проявлять и другие элементы, например, выхлопная система, тепловая защита, опоры двигателя и коробки передач, навесное оборудование.
Состояние DMF можно определить путем измерения осевого люфта, угла поворота и визуальной оценки состояния маховика. Правда, для этого придется демонтировать коробку, а это уже не просто и будет стоить дорого. Впрочем, прежде можно выполнить довольно простой тест: включить высокую передачу, замедлиться до скорости, соответствующей 1300-1500 об/мин, а затем нажать педаль газа в пол. Если никаких странных звуков не появилось, то, скорей всего, демпфер крутильных колебаний находится в хорошей форме. Не повторяйте данный тест слишком часто, так как в этот момент Вы сильно перегружаете маховик.
Восстановление маховика – за и против.
Если Вы уверены в том, что двухмассовый маховик рассыпался, то не остается ничего другого, как подготовиться к большим расходам. Если Вам не повезло и замена маховика для вашего автомобиля окажется слишком дорогой, то есть более дешевый вариант – регенерация (около 10 000 рублей). Но этот вариант имеет много противников, что неудивительно. Производители двухмассовых маховиков не предусматривают восстановительного ремонта, поэтому и не поставляют на рынок запасных частей для своих компонентов. Впрочем, в пользу сервисов, специализирующихся на подобном ремонте, говорит большой накопленный опыт и все более длинные гарантии (до 24 месяцев без ограничения пробега). Для многих владельцев в условиях кризиса – это наиболее экономически оправданное решение. Однако следует помнить, что гарантия действительна, если будет заменено и сцепление.
Что сокращает срок службы двойного маховика?
Большое влияние на длительность жизни ДМФ оказывает сам владелец, и прежде всего, его стиль вождения. Но это не все. Факторов, влияющих на долговечность этого узла, намного больше.
«Эко езда». Слишком частые переключения передач (что любят предлагать электронные помощники) и езда на границе «тряски» двигателя в долгосрочной перспективе смертельно опасны для маховика. Еще больше узел страдает во время разгона с очень низких оборотов.
Спортивная езда. То, что экономичный стиль вождения приканчивает маховик, не означает, что радикально иной стиль вождения будет полезнее. Резкие ускорения вызывают сильные рывки, которые тоже сильно нагружают демпфер крутильных колебаний.
Движения с нагрузкой. Буксировка прицепа или регулярные перевозки тяжестей в конечном счете разрушают не только сцепление, но и маховик. Происходит перегрев ДМФ, что в свою очередь приводит к утечке смазки из камеры, где работают пружины.
Городская езда. Больше всего нагрузок двухмассовый маховик испытывает при движении в рванном городском ритме. Постоянные трогания с места и разгоны – это настоящий вызов для маховика. Не менее вредным является постоянное выключение и запуск двигателя, поэтому систему «старт-стоп» рекомендуется использовать с головой и в меру.
Чип-тюнинг. Двухмассовый маховик спроектирован с учетом конкретных нагрузок. Стандартный DMF может не выдержать более высоких нагрузок.
Техническое состояние автомобиля. Неровная работа двигателя, например, из-за неисправной системы впрыска – еще один источник вибраций, отягчающий жизнь маховика. Длительная эксплуатация с неисправным двигателем сокращает срок службы ДМФ.
Заключение.
Владельцы зачастую относятся к двухмассовому маховику, как к нечто плохому, от чего лучше избавиться при первой возможности. Однако, после установки комплекта с обычными маховиком, они в полной мере осознают, насколько хорошо DMF повышает уровень комфорта при вождении.
Разновидности маховиков и их назначение.
— Маховик – это элемент нескольких систем силового агрегата, поскольку он используется для выполнения разных задач. Что такое маховик и для чего он нужен в автомобиле? Рекомендуем внимательно изучить эту статью.
➲ Маховик двигателя обеспечивает:
— Уменьшение неравномерности вращения коленвала (маховик представляет собой составляющую конструкции кривошипно-шатунного механизма),
— Передачу крутящего момента от стартера на коленвал (в данном случае маховик выступает ведомой шестерней редуктора системы запуска).
— Передачу тяги от силового агрегата к трансмиссии (маховик используется в качестве ведущего диска сцепления).
— Маховик двигателя может накапливать кинетическую энергию и отдавать её, что необходимо для сглаживания перепадов крутящего момента. Запасание энергии происходит во время рабочего хода поршня, а её расход осуществляется при иных тактах мотора, к примеру, в тот момент, когда поршни выводятся из мертвых точек. Длительность рабочего хода поршня напрямую зависит от количества цилиндров в моторе. Поэтому крутящий момент у двигателей с большим числом цилиндров является более равномерным, а вес маховика двигателя можно снизить.
— Маховик установлен на торцевой части коленвала, неподалеку от коренного заднего подшипника. В большинстве случаев данный подшипник является наиболее мощным в моторе, поскольку он способен выдерживать значительные нагрузки, а также вес самого маховика.
— Сегодня используются такие виды маховиков двигателя:
3: Двухмассовый или демпферный.
— Как правило, в машинах устанавливается сплошной маховик. Речь идет о большом чугунном диске, диаметр которого может составлять около 30-40 см. На его наружной поверхности расположен зубчатый венец из стали, который необходим для проворачивания коленвала во время запуска мотора с использованием стартера. На одной стороне маховика двигателя расположена ступица, позволяющая крепить его к фланцу коленвала, а другая часть используется как ведущий диск сцепления.
— Во время работы силового агрегата на разных оборотах происходит закручивание и раскручивание коленвала. В моторе используются специальные системы, которые гасят колебания, возникающие в результате этого. К примеру, для этого может использоваться двухмассовый маховик, который также называют демпферным маховиком двигателя.
➲ Двухмассовый маховик – устройство и особенности.
— В состав демпферного маховика входит два диска, для соединения которых используется демпферно-пружинная система. Она обеспечивает полную изоляцию коробки передач от крутильных колебаний, а также способствует максимально плавной работе её составляющих. Благодаря использованию двухмассового маховика двигателя, производители смогли отказаться от применения в ведомом диске сцепления отдельных демпфирующих элементов.
— К достоинствам двухмассового маховика относят звукоизоляцию, снижение вибраций, плавность переключения скоростей, защиту коробки передач от чрезмерных нагрузок, увеличение эксплуатационного срока синхронизаторов, а также уменьшение расхода топлива. Однако в это же время интенсивное функционирование демпферного маховика становится причиной более серьезного изнашивания пружинно-демпферной системы, что в некоторых случаях приводит к выходу из строя дуговой пружины. Именно по этой причине многие компании-производители не хотят использовать двухмассовый маховик в моторах.
— Облегченный маховик – это деталь, о которой знают многие любители тюнинга. Поскольку в таком элементе вес перераспределяется ближе к краям, его вес сокращается до 1500 г, что снижает инерционный момент. Установка облегченного маховика приводит к тому, что мотор может гораздо быстрее набирать высокие обороты. Это положительно влияет на динамику разгона и приводит к росту мощности примерно на 3-5%.
С полным ассортиментом товара можете ознакомиться на нашем сайте!