Супермаховик - перспективный накопитель энергии

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Бак с индуктором и углеродом. Углерод можно из дров из леса в яме нажечь. Итого в тонне запареного угля из леса копится 8000..16000 тех бытовых единиц энергии из киловатов и часов.

Супермаховик надо мотать из гораздо более нанотехно углерода для чего-то сравнимого. Из алмазной нитки вроде.

 

[QUOTE="wcreader, post: 13394414, member: 1166815"

Супермаховик надо мотать из гораздо более нанотехно углерода для чего-то сравнимого. Из алмазной нитки вроде.[/QUOTE]

Не-а. Пришлось по работе поизучать вопрос и посчитать. Оказалось, что самый эффективный материал - стеклоткань. Есть в маховиках понятие - удельная прочность. Так вот, углеткань чуть обгоняет стеклоткань, но зато стеклоткань многократно дешевле углеткани. Так что сейчас планируем традиционную конструкцию намотки стеклоткани на втулку с промазкой из эпоксида.

 

Интересно, что получится... На мой взгляд, проблема может оказаться в том, что высокая прочность стеклоткани, а точнее - стекловолокна, проявляется только при сильном его растяжении. К примеру, максимально (до разрыва) нагруженное стекловолокно растянется примерно на 2,2см/мп. Даже нагруженное только наполовину растянется примерно на 1,1см/мп... Стеклоткань, как материал с неровными нитями, скорее всего будет растягиваться ещё сильнее. Вся нагрузка ляжет на эпоксидку? Так она не такая уж прочная на растяжение...
Была бы намотка просто стеклонитью, без склейки, тогда она могла бы свободно растягиваться на высоких оборотах (при максимальных растягивающих нагрузках) и сжиматься обратно при снижении оборотов.

 

Нельзя здесь так рассматривать. Тут получается композитный материал, который как правило обладает суммой свойств составляющих (в той или иной степени). Должно хорошо работать.
Для сравнения возьмите железобетон в разных видах.

 

По армированному стеклопластиком бетону и сужу - "отлично" растрескивается со стеклопластиковой арматурой, растягивающейся под существенными нагрузками.
Хотя, эпоксидка в арматуре вроде не растрескивается - видимо хватает её эластичности. Может и в маховике хватит.

 

@Константин Я.,

Тут иная история. Много бетона - мало арматуры. Смола должна тоже обладать небольшими эластичными свойствами. Тут просто нужно знать состав эпоксидов, которые применяются для таких композитов. Крылья самолетов-то не трескают

 

По этому сравнению с углетканью возникли сомнения и насчет стеклоткани - прочность у неё (опять-же, у стекловолокна) примерно в 2-2,5 раза выше, чем у стали, зато стоимость килограмма стали раз в пять меньше чем стекловолокна. Если экономим, отказываясь от углеродного волокна, то почему ещё не сэкономить, отказываясь от стеклянного? Да и с меньшими оборотами (со сталью) работать проще.

 

Прежде чем заниматься маховиками поизучал довольно серьезную работу " Накопители энергии " автор Д. А. Бут и другие. Масса конкретных примеров и расчетов. В частности по материалам - Удельная запасаемая энергия:
- легированные стали ~ 200 кДж/кг
- графитопластиковые композиты ~510 кДж/кг
- стеклокомпозиты ~4000 кДж/кг
Насчет стали разница в цене невелика. Сталь нужна высокопегированная. Сейчас на работе как раз выбирали сталь для других целей неслабую типа 30ХГСА. Я сильно не вникал (мехобработка не моя область), но краем уха слышал цены порядка двухсот рублей за кг. То есть хорошая сталь и стоит хорошо. Все известные мне конструкции на сей день стараются делать из стекловолокна. Из железа делали раньше. Ну просто не было тогда материалов получше. Сейчас появились. Да и если умелец какой соберется делать для себя, то намотать ему из ткани в кустарных условиях много проще чем заниматься мехобработкой стальных поковок. Тоже еще надо раздобыть. Так что я думаю и по цене и трудоемкости стеклоткань пока лидирует.

 

@vladindre,

Ну ладно, наляпали вы его. Обычно, кстати, наложение слоев под вакуумом делают для хорошего качества и убирания пузырьков. Как вы это будете решать?
И еще. После изготовления - как вы видите процесс прецизионной балансировки в бытовых условиях такой хрени? Тут сродни гироскопу процедура нужна по-моему.

 

Как раз таки за счет оборотов композиты и лидируют. Сталь сильно не раскрутишь. Композиты легче и прочней - их можно раскрутить до огромных скоростей. Вспомним опять соотношение прочность к плотности (у Бута все это показано формулами и расчетами). Стекловолокно берет не массой, а скоростью. Впрочем совсем попроще вариант видел у Гулиа. Он мотал маховики из проволоки и металлической ленты. Это все-таки получше (попрочней поковок монолитных). Ну и безопасность проволоки в случае разрыва намного меньше. Разорвавшийся монолит - это ж супербомба.

 

Пока надеемся что под оборотами сам обод отцентрируется. Но будем еще прикидывать. А оборудование вакуумное у нас имеется. Текущая работа со стеклотканью и углетканью движется. Процесс для нас известный, заурядный и ежедневный.

 

Странно, что углепластик (без учета цены) уступает стеклу, хотя он вроде прочнее.

Так из стали тоже намтанный из проволоки или ленты. Проще, безопаснее...
А, и Вы про тоже -

Только безопасность проволоки, как и ленты, не меньше, а выше чем у монолита.

Это понятно. Но с большими оборотами увеличиваются и проблемы с трением и с редуцированием... Поэтому и говорю, что со сталью проще будет (особенно, при "кустарном" изготовлении), хотя и эффективность ниже.
Ну, да это так - мысли непрофессионала. Удачи Вам.

Может, если что, в шиномонтаже помогут?

 

Опасаюсь за шиномонтаж

 

Пожалуй, да. Кустарю лучше сделать из проволоки. Характеристики будут не очень выдающиеся, но зато попроще и надежней. Ну а для промприменения придется выжимать максимум возможного.

 

А чего опасаться? Они сильнее, чем "положено" не раскрутят, а маховик по умолчанию должен выдерживать обороты на порядки выше, чем колесо.
Разве что вес маховика будет для них запредельный.