МАХОВИК НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ

Область техники.
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в накопительной энергии для нужд энергии и транспорта.
Уровень техники. Известны конструкции маховиков для накопителей кинетической энергии в виде различных по форме дисков, преимущественно с цилиндрической периферийной частью, установленных на опорах в герметичном корпусе. Для маховиков с высокой удельной энергоемкостью, применяемых в накопителях кинетической энергии преимущественно используются диски без отверстия в центре - цилиндрические диски постоянной толщины и равнопрочные диски с цилиндрическим ободом (см. учебник для вузов авторов Н.В. Гулиа, В.Г. Клокова и С.А. Юркова, «Детали машин», издательство «Лань» СПб, 2010 г., с.248, рис.17.8, позиция г). Маховик с цилиндрической периферийной частью из цитированного выше источника по рис.17.8, позиция г принят за прототип. Недостатком устройства прототипа является его разрывоопасность, то есть опасность разрыва маховика при частотах вращения, превышающих допустимые по прочности диска той или иной формы по рис.17.8.
Задачей полезной модели является разработка и создание конструкции разрывобезопасного маховика для накопителя энергии на базе широко известных и применяемых монолитных маховиков с цилиндрической периферийной частью.
Раскрытие полезной модели. Для решения поставленной технической задачи предложен маховик для накопителя энергии с цилиндрической периферийной частью, зафиксированной в опорах в герметичном корпусе на опорах, характеризующийся тем, что поверх цилиндрической периферийной части маховика посажено на эластичном клее тонкое кольцо из материала, по прочности и плотности аналогичного материалу самого маховика.
Другим отличием предлагаемого устройства является то, что кольцо, посаженное на эластичном клее поверх цилиндрической периферийной части маховика, выполнено толщиной менее 0,1 от толщины цилиндрической стенки корпуса.
Указанные отличия позволяют решение технической задачи полезной модели.
Описание устройства. Маховичный накопитель (фиг.1) включает цилиндрический маховик 1, зафиксированный своими валами 2 в корпусе 3 на подшипниках 4. Вал 2, выходящий из корпуса 3, уплотнен герметичным уплотнителем 5. Поверх периферии маховика 1 на эластичном клею 6 посажено тонкое кольцо 7, выполненное из материала, по прочности и плотности аналогичное материалу маховика 1.
Накопление кинетической энергии в маховике 1 происходит при его вращении, которое сообщается механизму 1 через вал 2, выходящий из корпуса 3 через уплотнение 5. В корпусе 3 поддерживается разреженная газовая среда, снижающая сопротивление вращению маховика 1 по сравнению со средой воздуха атмосферного давления. При вращении маховика 1 в нем, как и в кольце 7, возникают напряжения растяжения, которые в кольце 7 примерно в 2,4 раза выше, чем в цилиндрическом монолитном маховике 1 (см. цитированный выше учебник с.249-250, формулы (17.13) и (17.16)). Поэтому кольцо 7 при повышении частоты вращения маховика 1 будет напряжено в 2,4 раза выше, чем маховик 1 в самом напряженном месте - в центре. Поэтому при опасных частотах вращения кольцо 7 разорвется существенно раньше самого маховика 1 и трением о внутреннюю поверхность корпуса 3 затормозит вращение маховика 1 и предотвратит его опасный разрыв, а кроме того, даст звуковой сигнал (интенсивное трение) для прекращения разгона маховика 1 за выходящий из корпуса 3 вал 2. Слой эластичного клея 6 компенсирует разницу удлинений от напряжений маховика 1 и кольца 7 из-за разницы напряжений в них. Чтобы разрыв кольца 7 не повредил корпус 3, толщина кольца 7 должна быть не более 0,1 толщины цилиндрической стенки корпуса 3, как показали расчеты и эксперимент.
Таким образом, решается техническая задача полезной модели.