Файл: Гулиа Н.В. Инерционные аккумуляторы энергии.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 237

Скачиваний: 36

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

стоимость эксплуатации инерционных аккумуляторов значи­

тельно

ниже

соответствующих показателей

у

установок

с

Д В С и

аккумуляторных установок равной

мощности. М а с с а

ж е является

нередко р е ш а ю щ и м фактором

при

выборе

той

или иной энергетической установки. Вследствие этого эффек ­ тивность инерционных аккумуляторов по удельной мощности м о ж е т в большинстве случаев быть показателем их абсолют­ ной эффективности .

В

качестве сравниваемых

взяты

как

самостоятельные

энергетические

установки — к а р б ю р а т о р н ы е

и

дизельные

Д В С ,

так и

аккумуляторные

установки

с э л е к т р о д в и г а т е л я м и

постоянного

тока

(предполагается использование

энергии в

виде

механической), а т а к ж е

некоторые другие виды энерге­

тических источников. С целью упрощения введено допущение, согласно которому в качестве расчетных масс установок при­

няты, следующие

значения:

д л я установок с Д В С — сухая масса двигателя без

коробки передач,

сцепления, радиаторов, баков с горючим,

аккумуляторных батарей, пусковых двигателей и других вспо­

могательных

устройств;

 

 

д л я электрохимических аккумуляторных установок —

масса аккумуляторов и электродвигателя;

 

д л я

инерционного

а к к у м у л я т о р а — м а с с а

маховика .

Это допущение обосновано

тем, что: а) в качестве

привода

к исполнительному органу

могут быть использованы

идентич­

ные трансмиссии с близкими друг другу массами; б) все три

установки

с о д е р ж а т вспомогательные детали,

с л у ж а щ

и е д л я

крепежа,

защиты, о х л а ж д е н и я и других целей,

точные

массы

которвіх могут быть определены при анализе конкретной кон­

струкции,

поэтому

эти массы у всех установок принимаются

приближенно равными .

Ввиду

того что

к. п. д. трансмиссий всех р а с с м а т р и в а е м ы х

установок м о ж е т быть принят равным и внутренние потери

мощности как

в

инерционных, т а к и

в электрохимических

а к к у м у л я т о р а х

за

время цикла весьма

невелики по сравне­

нию с рабочей мощностью, эти факторы при анализе не учи­ тывались .

Р е з у л ь т а т ы ориентировочной оценки энергоемкости совре­

менных

энергетических установок — электрических

аккумуля ­

торов,

маховиков, пневмоаккумуляторов, двигателей

внутрен­

него сгорания и топливных элементов приведены на

рис. 104.


С

5

Ю

15 20

2i

ЗО

15

 

</0 45

50

55

60

ІМі,

 

 

Рис.

104..

Сравнительные

весовые

данные

различных

энергетических

установок

мощностью

60

л. с: / — маховик

фирмы Кларк,

2 1

кислот­

ный

аккумулятор,

3 — щелочной

аккумулятор,

4—ленточный

 

маховик,

5 — серебряно-цинковый

аккумулятор

с

двигателем,

газовые

аккумулято­

ры,

6 — проволочный

маховик,

7 — маховик

из

ориентированного

стеклопластика, 5 — дизель

с

топливом,

9 — топливные

элементы,

10—маховик

из

кварцевой

нити

а в =

600

кГ/мм2.

 

 

 

С л е д у ет отметить, что при использовании энергии в виде ме­

ханической н а р я д у с весом электрических

и п н е в м о а к к у м у л я -

торов

следует

учитывать вес

соответствующих

электро -

и

пневмодвигателей. Н а г р а ф и к е

приведены

сравнительные

ве­

совые

данные

энергетических

установок

мощностью

60

л. с.

д л я различной продолжительности работы .

 

 

 

 

Из приведенного видно,

что

у ж е созданные, а тем

более

перспективные

конструкции

вполне

могут

конкурировать

с

лучшими электрохимическими

а к к у м у л я т о р а м и с двигателем .

Аналогичный вывод можно сделать

исходя

из сравнительного

а н а л и з а аккумуляторов

энергии,

проведенного

д-ром Д .

В.

Рабенхорстом

( С Ш А ) .

Д и а г р а м м а

удельной

энергоемкости


р а з л и ч н ых аккумуляторов

"(причем здесь

д а ж е не учитывает­

ся

вес

электродвигателя!),

составленная

на

основе данных

Д .

В.

Рабенхорста (рис.

105), убедительно

свидетельствует

 

 

1 /

 

 

 

5

25

50

75

то

125 150. 175 10

Рис. 105. Сравнительные данные удельной энергоемкости аккумуляторов энергии (по Д. В. Рабенхорсту): 1 — стальной обод, 2— кислотный аккумулятор, 3 — супермаховик из существую­ щих материалов, 4 — цинк-воздушный аккумуля­ тор, 5 — натриево-воздушный аккумулятор, 6 — перспективный супермаховик.

о перспективности инерционных аккумуляторов — супермахо ­ виков.

Эффективность инерционных а к к у м у л я т о р о в на транспор ­ те повышает их способность рекуперировать кинетическую энергию при т о р м о ж е н и и с внутренними потерями не более

5—10%, что

достигается путем

применения описанных

в

гл. I V систем.

Известно, что д л я

некоторых видов транспорта

кинетическая энергия составляет значительную часть энерге­ тического б а л а н с а . Системы ж е с электрическими аккумулято ­ р а м и практически не о'беапечивают рекуперации этой энергии

(за исключением случаев д в и ж е н и я

на

з а т я ж н ы х спусках) .

Следовательно, энергоемкость

систем

с

механическими акку­

м у л я т о р а м и нужно увеличить

на поправочный коэффициент,

15*

227


п р и м е р н о равный д л я т р а м в а е в и аналогичных рельсовых машин 4; других городских автомобилей — 1,25—1,5. С уче­

том

этого энергетические

показатели

д а ж е

ленточного махо ­

вика

соизмеримы

с п о к а з а т е л я м и перспективных электроакку ­

муляторов .

 

 

 

 

 

 

 

 

В литературе

по

э л е к т р о м о б и л я м

[101]

отмечается, что

сравнительно

длительный

срок

з а р я д к и э л е к т р о а к к у м у л я т о ­

ров, по-видимому,

будет сохранен и в

будущем . Инерционные

а к к у м у л я т о р ы

в

этом

смысле

имеют

существенное преиму­

щество, т а к к а к срок их з а р я д к и (раскрутки м а х о в и к а ) не лимитирован . Кроме . того, электромобиль нельзя считать без­

вредным в отношении

газовыделення,

и в будущем

это

может

вызвать

возникновение

своих проблем

[101].

 

 

 

 

Н а

основании изложенного .можно

сделать

вывод, что

д л я

современного

аккумуляторного автомобиля с

цикличным

ре­

ж и м о м

.работы, с 'возможностью п о д з а р я д к и

примерно

через

расстояние до

100 км

целесообразно

применение

инерцион­

ной аккумулирующей системы; при большой дальности про­

бега

можно будет

применять основную электрическую систе­

му,

или Д В С , а д л я повышения динамичности автомобиля и

рекуперирования

энергии т о р м о ж е н и я — дополнительную

инерционную.

 

К а к отмечено в [101], вопрос создания .и внедрения элект­ ромобиля может быть снят с повестки дня при появлении но­ вого, до настоящего времени неизвестного, источника энергии, не выделяющего вредных газов и имеющего приемлемые тех­ нико-экономические показатели . Анализ показывает, что по крайней мере на городском общественном транспорте буду­ щего инерционная а к к у м у л и р у ю щ а я система может стать этим источником энергии.


 

1.

А н д р е е в с к а я

Г. Д.

Высокопрочные

ориентированные

стекло­

пластики. М.,

1966.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

А н т о в и л ь А.

М.' Об

учете потерь на

трение

при

приведении

масс

и

сил. «Тр. семинара по ТММ. Гос. институт машиноведения», т. 12,

пып.

47.

М.,

1952.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. А р т о б о л е в с к и й

И. И. Теория механизмов. М.,

1965.

 

 

4.

А р т о б о л е в с к и й

И. И. Об определении маховых

масс

в ма­

шинах.

ДАН

СССР,

т. XVII,

5,

1944, стр. 198.

 

 

 

 

 

5.

Б а г и р о в

Д. Д.

Влияние

приведенного

момента

инерции

земле­

ройных транспортных машин на производительность. «Строительные и

дорожные .машины, ЦИНТИ МАШ», № 2. М.,

1961.

 

6.

Б а го цк и й

В. С. и

Ф л е р о в

В. Н. Новейшие

достижения в

области

химических источников

тока. М.,

1968.

 

 

7.

Б е с с о н о в

А. П. Некоторые задачи

динамики

роторов с пере­

менной массой. «Динамика машин (сб. статей под ред. С. Н. Кожевнико­

ва)»,

М.,

1966.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

Б е с с о н о в

А.

П. Основы динамики

механизмов с

переменной

массой

звеньев. М..

1967.

 

 

 

 

 

 

 

9.

Б е с ч, и н е к и й

А. А., В о л ь ф

б е р г

Д.

В. Мировые

энергетичес­

кие ресурсы и их использование на благо человека.

«Изв.

АН

СССР.

Энергетика и транспорт», 1968, № 8.

 

 

 

 

 

 

 

10.

В о л к о в Д. П. Исследование

муфты-маховика для привода одно­

моторных

экскаваторов.

«Строительное

и

дорожное

машиностроение»,

1956,

5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П.

Г а л о н е й

Ю. М. Городской

пассажирский

транспорт. М., 1961.

 

12.

Г в е л е с и а н и

Л. Л. Оптимальный

режим торможения

экипажа

с рекуперативным тормозом. «Сообщ. АН Груз. ССР», т. XLVI, № 1. Тби­

лиси,

1967.