СОСТАВНОЙ МАХОВИК

Область техники. Попетая модель относится к области машиностроения и может быть применена в энергетике и транспорте.
Уровень техники. Известна конструкция составного маховика для питания энергосистем, включающая батарею из нескольких маховиков в виде дисков, насаженных на один вал (см. книгу Н.В. Гулиа «Инерция», М.: Наука, 1982, с.62, рис.2). Эта конструкция принята за аналог.
Недостатком аналога является наличие центральных отверстий в дисках-маховиках, что приводит к высоким напряжениям в центральной, наиболее напряженной части вращающегося диска (см. книгу Дж. Джента «Накопление кинетической энергии», М.: Мир, 1988, с.81, рис.2.20, где видно, что максимальные напряжения имеют место в центральной части маховика с отверстием в центре).
За прототип принята конструкция составного маховика рекуператора к метропоезду, где четыре отдельных маховика объединены в составной путем соединения их болтами через отверстия в диске между центром и ободом (см. цитированную выше книгу Н.В. Гулиа, с.69, рис.5б).
Однако и в диске напряжения достаточно высоки и их опасно сверлить для соединения болтами (см. цитированную выше книгу Дж. Джента, с.81, рис.2.20). В этом главный недостаток конструкции-прототипа. Еще один недостаток этой конструкции в том, что между ободьями маховиков имеются щели и в них проходит газовая среда, находящаяся в камере вращения маховика, что увеличивает потери энергии при вращении маховика.
Раскрытие полезной модели. Технической задачей полезной модели является снижение как напряжений в теле вращающегося составного маховика, так и потери энергии при его вращении (из рис.2.20 цитируемой выше книги Дж. Джента видно, что наименьшие напряжения в маховике имеют место в ободе).
Поэтому для решения технической задачи полезной модели предлагается конструкция составного маховика, включающая несколько отдельных маховиков в виде центральных дисков и ободьев, объединенных в один составной маховик, характеризующаяся тем, что отдельные маховики выполнены с отверстиями в ободьях, через которые пропущены винты, стягивающие их в один составной маховик без зазоров между прилегающими друг к другу торцами ободьев отдельных маховиков.
Описание чертежей. На. фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемого устройства.
Описание устройства. Составной маховик на фиг.1 представлен в виде трех отдельных маховиков состоящих из ободьев 1 и центральных дисков 2, крайние боковые из которых снабжены валами 3 для подачи и отбора вращающего момента. Ободья 1 выполнены с рядом отверстий, расположенных симметрично по окружности, через которые пропущены винты 4, стягивающие ободья 1 без зазора между их торцами. Винты 4 снабжены в данном случае потайными головками 5 и резьбовыми окончаниями 6, ввинчиваемыми в торец обода 1. Такое выполнение винтов и обеспечивает отсутствие выступающих частей из торцов ободьев 1, что минимизирует потери энергии при вращении маховика в газовой среде, например, воздухе.
Работа устройства. При вращении составного маховика отверстия в ободьях 1, через которые пропущены винты 4, создают некоторое повышение механических напряжений в этих ободьях 1, но благодаря тому, что в них исходно возникают малые напряжения, суммарные напряжения в них существенно меньше тех, которые имеют место в центральных дисках 2. В турбинных дисках, например, их ободья даже несут на себе лопатки и канавки для их креплений, что ослабляет ободья гораздо сильнее отверстий с винтами 4. Кроме того, отсутствие зазоров между смежными ободьями 1 уменьшает площадь поверхности маховика, соприкасающейся с газовой средой (воздухом), что снижает потери энергии при его вращении.
Таким образом, достигается технический результат полезной модели, заключающийся в достижении низких напряжений в теле вращающегося составного маховика и низких потерь энергии на его вращение.