Маховик


Маховик
Маховик
Маховик со сферическими грузами, построенный по чертежам Леонардо да Винчи. Кадр из видео.

Маховик (Маховое колесо) — массивное вращающееся колесо, использующееся в качестве накопителя (инерционный аккумулятор) кинетической энергии.

Также маховиком называют регулировочное колесо, похожее по форме.

Содержание

Использование

Используется в машинах, имеющих неравномерное поступление или использование энергии, накапливая энергию, когда поступление энергии выше чем расход, и отдавая её, когда потребление превышает поступление энергии. Также используется в гибридном двигателе в качестве накопителя энергии и для рекуперативного торможения.

Часто функцию маховика выполняет массивный вращающийся элемент механизма. Такие как гончарный круг, массивные колеса водяной мельницы или массивные зубчатые колеса.

Помимо энергии, вращающийся маховик (как и любое вращающееся тело) обладает ещё и моментом импульса , с чем связано наблюдение гироскопического эффекта, заключающегося в прецессии оси вращения вокруг своего первоначального направления при появлении внешней силы, не совпадающей с направлением оси вращения.

Первым примером использования гироскопического эффекта можно считать изобретение игрушки «волчок» («йо-йо»).

Одним из первых применений гироскопического эффекта стал переход от стрельбы круглыми ядрами к продолговатым снарядам, вращение которых позволило сохранять их ориентацию в пространстве, а продолговатая форма -значительно увеличить их массу (болванка) или же разрывной заряд.

Маховиком является и ротор гироскопа, используемого в гирокомпасах и вообще в гироскопических устройствах ориентации в пространстве , в частности торпед (прибор Обри), ракет и космических аппаратов. Наиболее привычные примеры маховика- велосипедное колесо или вращающийся диск электро-проигрывателя виниловых пластинок.

Свойство маховика сохранять направление оси вращения используется в успокоителях качки корабля.

Физика

Кинетическая энергия вращения, накопленная во вращающемся теле (маховике), может быть рассчитана по формуле:

Маховик фабричной стационарной паровой машины
E = \frac{1}{2} I \omega^2

где:

Для простых форм маховика, известны конечные выражения момента инерции

  • Для полого цилиндра I = \frac{1}{2} m(r^2+r_o^2)
    где ~m— масса полого цилиндра; ~r— его радиус; ~r_o — внутренний радиус цилиндра
  • Для тонкостенного цилиндра ~I = m r^2
  • Для сплошного цилиндра I = \frac{1}{2} mr^2

Заменив в формуле для полого цилиндра, угловую скорость — ~\omega на частоту вращения — ~S по формуле

~\omega = 2 \pi S

получим

E = m(\pi S)^2(r^2+r_o^2)

История

Эффект маховика использовался с древнейших времен. Например в гончарном круге, ветряных мельницах. Вероятно, одним из древнейших примеров использования маховика стала археологическая находка из Междуречья (в районе города Ур) — гончарный станок с диском из обожжённой глины, около метра в поперечнике и весом не менее центнера. Подобные изобретения неоднократно появлялись и в Китае.[1]

Маховик со старой фабрики

Согласно американскому медиевисту Линну Уайту немецкий монах Теофил упоминает в своём трактате «О различных искусствах» несколько машин, в которых применяется маховик.[2]

Во время промышленной революции, Джеймс Уатт применил маховик в паровой машине для выравнивания движения и преодоления мертвых положений поршня[3], и его современник Джеймс Пикард использовал маховик в сочетании с кривошипно-шатунным механизмом для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное[4].

Использование маховика в качестве аккумулятора энергии ограничивается тем, что при превышении допустимой окружной скорости происходит разрыв маховика приводящий к большим разрушениям. Это вынуждает создавать маховики с очень большим запасом прочности, что приводит к снижению их эффективности.

Следствием этого является малая (по сравнению с другими видами аккумуляторов) удельная энергоёмкость.

В мае 1964 года Гулия Нурбей Владимирович подал заявку на изобретение супермаховика — энергоёмкого и разрывобезопасного маховика.

См. также

Ссылки

Примечания

  1. Родионов В. Г. Оптимизация структуры генерирующих мощностей. Аккумуляторы – накопители энергии // Энергетика: проблемы настоящего и возможности будущего. — М.: ЭНАС, 2010. — С. 65. — 352 с. — ISBN 978-5-4248-0002-3
  2. Lynn White, Jr., “Theophilus Redivivus”, Technology and Culture, Vol. 5, No. 2. (Spring, 1964), Review, pp. 224-233 (233)
  3. Элла Цыганкова У истоков дизайна
  4. Encyclopedia of the Industrial Revolution, 1750-2007: Steam Engine (англ.)

Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

Смотреть что такое "Маховик" в других словарях:

  • МАХОВИК — МАХОВИК, массивное твердое колесо с тяжелым ободом. Приводит во вращение от ведущего вала машины для сглаживания резких колебаний числа оборотов этого вала при перемене скорости за счет накопленной кинетической энергии. Инерция большого колеса в… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • МАХОВИК — (Fly wheel) деталь, связанная с вращающимся валом двигателя или др. неравномерно нагруженных машин; имеет вид шкива с массивным ободом и обладает большой инертностью. При вращении М. накапливает кинетическую энергию за счет неполного потребления… …   Морской словарь

  • маховик — кулак, здоровяк, маховичок, силач, рука, колесо Словарь русских синонимов. маховик сущ., кол во синонимов: 7 • здоровяк (42) • …   Словарь синонимов

  • маховик — МАХОВИК, а, м. 1. Сильный человек. 2. Рука, кулак (обычно большой). маховик с три головы …   Словарь русского арго

  • МАХОВИК — (маховое колесо) колесо с массивным ободом, устанавливаемое на валу двигателя (машины). Используется в качестве инерционного аккумулятора механической энергии, для уменьшения неравномерности вращения валов компрессоров, насосов и т. п …   Большой Энциклопедический словарь

  • МАХОВИК — МАХОВИК, маховика, муж. (тех.). Маховое колесо. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • МАХОВИК — МАХОВИК, а, муж. То же, что маховое колесо. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • МАХОВИК — колесо с тяжелым ободом, насаживаемое на вал машины для уменьшения неравномерности вращения вала. Обладая необходимой живой силой, способной поглощать периодические избытки работы двигателя над полезным сопротивлением и затем отдавать их обратно… …   Технический железнодорожный словарь

  • маховик — – массивная деталь двигателя, повышающая равномерность его вращения за счет своей инерции. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 …   Автомобильный словарь

  • маховик — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва] Тематики электротехника, основные понятия EN flywheel …   Справочник технического переводчика

Книги

Другие книги по запросу «Маховик» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.