Супермаховик.

[Sergeus]

По телику мы видим, что МКС и потерянный космонавтом гаечный ключ двигаются с одной скоростью и по одному радиусу. Но как такое возможно, ведь у них разное Fц, массы-то несопоставимы?
Парадокс или не все формулы приведены?

Причем здесь это, масса у станции больше ключа и центробежная сила воздействующая на неё во столько же раз больше. Причем гравитацию здесь приближенно можно рассматривать как резиновый шнур от центра планеты удерживающую спутники на орбите.  Отличие только что резиновый шнур при растяжении создает все большее усилие, а гравитация наоборот ослабевает в квадрате от расстояния.

Не ужели не согласны с тем что маховик большего диаметра может иметь большую окружную скорость, это же очевидно, например автомобиль для разворота сбрасывает скорость обратно пропорционально радиусу поворота. Если на круговом перекрестке двигаешься на скорости примерно 40 км час то на кольце радиусом с километр можно все 120 ехать. при этом шины прекрасно удерживают машину от сноса центробежными силами. 

Для примера возьмем груз на веревке m=1кг
пусть длина веревки R=0,5м веревка тоненькая, её массой можно пренебречь
скорость окружная 3,14 м.с.
кол во оборотов 1 об.с
Fц =  mV2/R = 1*3,14^2/0,5=19,71кгс

увеличим R = 2
Окружная скорость прежняя
Fц =  mV2/R = 1*3,14^2/2= 4,92кгс
Сила уменьшилась значит окружную скорость можно еще увеличить в 2 раза до 6,28м.с.
Fц =  mV2/R = 1*6,28^2/2= 19,71кгс
Если скорость можно увеличить в 2 раза значит и накопленная энергия увеличится в 4 раза, во столько же раз у нас увеличился радиус маховика с 0,5м до 2м
Обороты снизятся конечно, окружность описываемая грузом равна 2м*2*3,14=12,56м при скорости 6,28 м/с он пройдет её за 2 секунды, или обороты будут 0,5 об/с что в общем даже хорошо для подшипников.

Значит если вместо маховика диаметром 0,5 взять маховик 2 метра диаметром, то окружную скорость можно увеличить в два раза, а с ним и удельную энергию в 4 раза.
Проблемам в том что при больших диаметрах маховиков нужен другой подход конструирования,  если при малом диаметре поместить маховик в вакуумную камеру не проблема, то при больших размерах вес камеры будет увеличиваться чуть ли не в кубе. Тут очень желательна конструкция в виде торобразной вакуумной камеры  с маховиком кольцом внутри.

[i]

В моём вопросе каверза заключается в том, что для тела на круговой орбите, центробежная сила должна равняться центростремительной, т.е. силе притяжения, а она как известно, то же зависит от массы тела. В итоге, при выведении формулы скорости, масса тела сокращается и не попадает в формулу.
Просто нельзя делать далеко идущие выводы на основании кусочка вычислений (хотя, гениям это можно, но я не они).
Если удастся сделать полное вычисление формул Гулиа, Вы либо его поймёте, либо опровергните.
Мне такие вычисления не под силу и я просто ему верю.
"Если командир сказал, что бурундук - птичка, значит птичка. Ищи крылья." - из армейского юмора.

[Sergeus]

**
Каждый материал для супермаховика способен выдержать лишь определенную окружную скорость (скорость на самой отдаленной от центра точке обода). При этом, оказывается, никакого значения не имеет диаметр супермаховика – так распорядилась природа. А прочность материала следует повышать пропорционально квадрату скорости; в том же соотношении будет возрастать и энергия.
**

Так оно и есть в общем, используя формулу для расчета труб, оказалось что при увеличении диаметра трубы вдвое, также вдвое приходится увеличивать толщину стенок, если давление одинаковое.
Это справедливо для маховика кольца (супермаховика), у которого нагрузку держит в основном только наружный слой. Если маховик устроен так что силы препятствующие разрыву направленны к центру, а не только вдоль окружности то и нагрузку он может выдержать больше. Возможно при определенном диаметре (большем) цельный маховик можно разогнать до гораздо больших окружных скоростей чем кольцевой. Зато как и говорил Гулиа кольцевой маховик большого диаметра можно удерживать от разрыва магнитными полями, или тогда можно использовать отдельные маховик снаряды.

[nikvic]

Возможно при определенном диаметре (большем) цельный маховик можно разогнать до гораздо больших окружных скоростей чем кольцевой. Зато как и говорил Гулиа кольцевой маховик большого диаметра можно удерживать от разрыва магнитными полями, или тогда можно использовать отдельные маховик снаряды.

Такая постановка имела бы смысл, если бы маховик использовался как катапульта - там важна окружная скорость, и она может быть больше, чем корень(прочность/плотность). Однако нас-то интересует средняя квадратичная скорость, и здесь, к сожалению, физика кладёт именно этот предел.

Этот предел по прочности имеет ту же природу, что и удельная энергия хим. реакций. Однако с "химией" совладать проще, и аккумуляторы оказываются технологичней в целом. Про маховики можно лишь помечтать...

[sergesv]

Вот Гулиа продает супермаховики

Combarco_nakopitel.avi


Combarco_ustanovka_dlya_elektromobilya _NEW.avi

Магнитная подвеска маховика.

[redimer]

Гулия конечно молодец, интересные решения помогающие экономить на литие это здорово.
Но многие параметры в видео особенно про батареи мягко говоря уменьшены.

Например удельная мощность литий-железофосватов от А123 равна минимум 1,28 кВт на  КГ. и до 2,5кВт кратковременная. (чтоб набрать 15кВтч надо 117кг батарей = 149кВт мощности на выходе без проблем)
а в видео написано 0,25-0,34 кВт/кг.... почему? это о каких батареях вообще речь?

[DruuM]

2 No666Va

Есть новости по теме активного магнитного подвеса?
*************************************************

К вопросу о стекловолокне- разброс прочности на разрыв даже по Вики-
2,5 ГПА- Е-стелко
4,6 ГПА- S-стекло
50 МПА- конструкционные стекломатериалы...

Соответственно при коэффициенте безопасности 0,8 (это ведь будет супермаховик )
удельная энергоемкость такого аккумулятора для

S-стекла~ 100-110 Втч/кг
Е-стекла~ 190-200 Втч/кг
для карбонового ровинга~ 280-290 Втч/кг (но стоит в 6 раз дороже стекла )

но это лишь расчетные данные...

http://r-g-composites.ru/product_info.php?cPath=56_79&products_id=470&osCsid=c922052351c320129d577c8735fd28e0
вот из этого стекла, допустим сделать опытный образец (в идеале 5-10 штук) и испытать  до разрушения.

[METAL]

а в видео написано 0,25-0,34 кВт/кг.... почему? это о каких батареях вообще речь?

Все равно много- 250Вт/кг- липоли лучшие позавидуют(там примерно 130Вт/кг)
если говорить о отдаваемой мощности- не совсем показатель. да, маховик может и поболе отдаст, но это либо сложная кинематика, либо генератор с широким диапазоном оборотов, так он, генератор, тоже итмеет не безграничную мощность отдаваемую!!!
А имелась ввиду наверно литий ионная батарея, т.к. свинец таких нагрузок долго не потерпит(только стартерный и то не более 5сек, все-же около 8С)

[artmixer]

Человечество, да и конкретно человек, всегда идет по пути наименьшего сопротивления, если супермаховики не применяются значит их приспособить для транспорта сложнее чем аккумуляторы.
Супермаховик в случае внешней нестабильности (например землетрясение) - становится бомбой.
Вот один из примеров высокоэнергетических маховиков - газовая центрифуга для обогащения урана
скорость вращения 1500 оборотов в секунду
Корпорация «ТВЭЛ» (ГК «РОСАТОМ»)
насколько я помню из курсов - землетрясение более 5 баллов дестабилизирует ротор относительно оси вращения и в этом случае рядом лучше не находиться, т.к. легкие конструкционные материалы пробивают стальные стенки
Как вообще можно маховик ставить на машину когда она трясется во все стороны во всех плоскостях?! лучше уж тогда аккумуляторы, хотя и они на автомобиле - не лучшая идея.

[DruuM]

2 artmixer

"...Как вообще можно маховик ставить на машину когда она трясется во все стороны во всех плоскостях?! лучше уж тогда аккумуляторы, хотя и они на автомобиле - не лучшая идея."

Вы ветку читали?
Именно эту задачу видимо может решить супер-мега-гипер-магнито-гиро (и еще кто его знает какой) подвес.

[artmixer]

Именно эту задачу видимо может решить супер-мега-гипер-магнито-гиро (и еще кто его знает какой) подвес.

ну конечно, не решит он ничего. Какого объема должен быть этот шар чтобы компенсировать вращение во всех осях?
да и первое что произойдет - разрыв механической связи маховика с передаточным механизмом, а это снова преобразования энергии, причем не 2 раза а 4

Спойлер

механика(колёса) - электричество
электричество - маховик
маховик - электричество
электричество - механика(колёса)

Вы видели сколько места занимает маховик в болидах F1, а он придает ускорение машине всего на 6 секунд, и учтите что машина весит 640 кг (по регламенту), а если нужно ездить несколько часов или пол дня? Представьте сколько сложных и неремонтопригодных механизмов прибавляет супермаховик.
Потому эта идея и не реализована потому что нереализуема даже в воображении, и к тому же не дает никаких преимуществ конечному пользователю по сравнению с классическим автомобилем.

Второй вопрос, а заряжать его как? откуда энергию брать на раскрутку маховика? зарядные электро/механические станции? - так это снова пресловутые преобразования энергии и гигантские затраты на инфраструктуру.

Уж извините, но лучше я дождусь ё-мобиля на суперконденсаторах, ездить на природном газе дешевле и проще.

[DruuM]

1.По поводу преобразований прав. (хотя пренебрегая потерями преобразования при зарядке,- получаем 95%*95%*92%~83% в случае высокоэфективной связки-маховик-генератор-контроллер-двигатель... не так плохо, как вы обрисовали)
2.Компенсировать во всех осях не нужно- только горизонт и крен ~20градусов. Плюс виброзащита с соответствующим ходом подвеса
3.Рассуждения о ремонтнопригодности , мягко говоря, не соответствуют истине.
4.Вывод- ветку не читал.

Неоднократно говорилось, что этот накопитель(маховик) не годится для транспорта. Но с завидным постоянством народ пытается "решить" проблемы оного.Здесь они и обсуждаются.  Лично мне был интересен активный магнитный подвес.

Покупайте велосипед, мотоцикл,седельный тягач, Ё(клмн)-мобиль, да хоть гиперпространственный звездолет- удач!!! Но какое отношение к теме обсуждения это имеет???
А ездить на природном газе- реально дешевле.

[artmixer]

Но какое отношение к теме обсуждения это имеет???

Вероятно я хотел сказать что любая идея использования в автомобиле промежуточного энергонакопителя будь то супермаховик или аккумулятор заведомо дороже и менее эффективна чем использование первичного энергоносителя (бензин, газ)

[i]

Строго говоря бензин и газ тоже не первичны, они продукт накопления энергии солнца за миллионы лет.
Однако эти накопления израсходуются довольно быстро, где-то лет за 200 (причём 150 уже прошли).
Солнце это ядерная печка, то есть тоже не первично, следовательно первичной остаётся считать только энергию атомного ядра.
То есть "Мистер Расщепитель" Вам в помощь (из фильма "Назад в будущее-2").

[proton]

Добрый день. Мы тут с ребятами сообразили накопитель маховичный. Думаем, что базовое применение может быть для приема и выдачи энергии рекуперации городского транспорта (трамваи и троллейбусы). Маховичный накопитель исполнения стационарного, т.е., например, на подстанции или возле остановки. Как раз рядом с местом, где происходит торможение вагона и выдача рекуперированной энергии.
Возникли по ходу дела вопросы, но не с механической частью, а с электрикой.
Применяем для привода асинхронный мотор обратимый. Его разгоняет инвертор. Он же позволяет ему работать в качестве генератора. Выдает инвертор постоянное напряжение 730 В. Мы их сбрасывали на стандартные тормозные резисторы.
Вопрос у нас встал такой:
Не будет ли проблем завести это напряжение обратно в контактную сеть трамвая?

[artmixer]

Вы собственную задачу определите более конкретно. Ваш маховик,я как понял, должен запасать энергию торможения а потом её использовать для разгона. при чем тут отдача энергии обратно в контактную сеть?

А если всё же ответить на ваш вопрос, то - да, можно. Это уже и так делают современные троллейбусы отдавая свою энергию торможения другим потребителям через контактную сеть.

[proton]

Вы собственную задачу определите более конкретно. Ваш маховик,я как понял, должен запасать энергию торможения а потом её использовать для разгона. при чем тут отдача энергии обратно в контактную сеть?

А если всё же ответить на ваш вопрос, то - да, можно. Это уже и так делают современные троллейбусы отдавая свою энергию торможения другим потребителям через контактную сеть.

Особенность в этом изделии такая, что маховик - стационарный, т.е. находится не на борту, а на земле. И чтобы запасти всю энергию допустим одного трамвая (который имеет 4 тяговых движка) имеет свой мотор мощностью в 4 раза больше одного такого тягового движка. Т.е. когда трамвай начинает отходить от остановки. то он должен забирать именно энергию запасенную в маховике, а не ту, которая в контактной сети и так есть. А как это обеспечить безболезненно - тут и всает вопрос.

[SMILE1]

Особенность в этом изделии такая, что маховик - стационарный, т.е. находится не на борту, а на земле. И чтобы запасти всю энергию допустим одного трамвая (который имеет 4 тяговых движка) имеет свой мотор мощностью в 4 раза больше одного такого тягового движка. Т.е. когда трамвай начинает отходить от остановки. то он должен забирать именно энергию запасенную в маховике, а не ту, которая в контактной сети и так есть. А как это обеспечить безболезненно - тут и всает вопрос.

Честно сказать не понятно... а как механическая энергия тормозящего, но еще движущегося троллейбуса будет попадать в ваш стационарно установленный около остановки маховик???