Вместо электромобиля – гиромобиль

Супермаховик (в разрезе)

Проблема замены бензиновых и дизельных ДВС на легковом транспорте конкурентоспособными  экологичными электромобилями сейчас особенно обострилась. Пока на Западе всерьёз рассматриваются только американские электромобили фирмы Tesla Илона Маска. Однако для нашей страны это теперь неприемлемо. Автор предлагает собственную разработку времён «лихих» 90-х по уже тогда сделанным расчётам, которые показали абсолютную реальность создания нового типа экологичного транспорта – гиромобиля. Она принадлежит мне ещё с 1995/96 гг. Я назвал её КИНГ – «кольцевой инерционный накопитель – гироскоп».

Суть данного изобретения заключается в использовании моторного отсека либо подсалонного пространства не для размещения бензинового или дизельного двигателя, а для размещения в нём т.н. супермаховика. Чтобы не отвлекать вас перепечаткой чужого текста, адресую особо интересующихся пройти по проверенной ссылке http://sersalaev.narod.ru/index.files/flyweel4.htm и внимательно изучить её содержание. Я же приведу свои расчёты для конкурентоспособного легкового гиромобиля.

Итак, если внешний радиус R=0,85 м., внутренний радиус r=0,80 м., толщина h=2*0,1 м (КИНГ состоит из двух встречно вращающихся маховиков в вакуумированном кожухе на подвеске из радиально-упорных подшипников), и в качестве намотки используется борное волокно плотностью p=2000 кг/м³, масса такого маховика составит M=(p*(R²–r²)*h*g)/2=(2000*(0,7225–0,64)*2*0,1*9,81)/2=160 кг. Учитывая, что предельная линейная скорость V_max в таком случае составит 1673 м/с, то максимально возможная угловая скорость составит 2788 рад/с, или  53280 об/мин. Энергия маховика составит W=Mv_max²/2=160*2800000/2=224 МДж=62 кВт*ч.

Удельная энергоёмкость E=62000/160=388~400 Вт*ч/кг.

Рассчитаем, сколько сможет проехать на таком электромеханическом аккумуляторе обычный легковой автомобиль. Для этого зададим следующие исходные параметры. Масса снаряжённого автомобиля М равна 1000 кг, его мидель А (площадь поперечного сечения) равна 2 кв. м (ширина – 1,8 м, высота – 1,2 м), коэффициент обтекаемости c=0,35. В этом случае мощность, потребляемая на преодоление сопротивления воздуха при скорости 72 км/ч и плотности воздуха р=1,2 кг/м³ будет равна W_возд=с*А*(р/2)*v³=3,36 кВт.

Далее, рассчитаем мощность, потребляемую на преодоление трения шин об асфальт. Возьмём коэффициент трения u=0,02 и g=9,81 м/с2, получим следующий результат: W_трен=u*M*g*v=0,02*1000*9,81*20=3,92 кВт.

Тогда пробег на одной зарядке Т=W/(W_возд + W_трен)=62/(3,36+3,92)=8,5 ч и, соответственно, пробег без подзарядки L=v*T=72*8,5= 612 км.

Следует добавить, что при этой схеме полностью исключены – пожар (жидкого топлива нет), разлив электролита (аккумулятор не электрохимический, а электромеханический) и опрокидывание при столкновении (вращающиеся с огромной скоростью в противоположных направлениях два массивных маховика заставляют гиромобиль буквально «прилипнуть» к дороге). И ещё один существенный "плюс" - в отличие от Tesla Илона Маска, в которой не ясно, как утилизировать отработавшие своё литий-ионные аккумуляторы, проблема утилизации в случае с гиромобилем, оснащённым КИНГом, не стоит в принципе, поскольку при периодической перемотке борного волокна (если она вообще понадобится) такой гиромобиль практически вечен.

Может, откажемся от американской Tesla в пользу русского КИНГа?

P.S. Скорость вращения более 50 тыс. об/мин - серьёзная проблема, но, насколько мне известно, гироскопы для стабилизации танковых орудий и подводных лодок уже изготавливаются на предприятиях российского оборонно-промышленного комплекса (ОПК).

P.P.S. Начало темы см. в публикации "Маховик как замена бензину, или давай изобретём гиромобиль!" от 06.01.2014 г., https://ezhenkoff.blogspot.com/2014/01/blog-post.html.

Завершение темы - см. публикацию "Альтернатива электромобилю - гиромобиль. Завершение истории." от 19.04.2023 г., https://ezhenkoff.blogspot.com/2023/04/blog-post_19.html.