Супермаховик і суперваріатор для суперавтомобіля ...

Супермаховик І СУПЕРВАРІАТОР ДЛЯ Суперавтомобіль

«Теоретично вже зараз можна створювати автомобілі, які протягом всього терміну служби не вимагали б ніякого палива» - Гулиа Нурбій Смелаовіч.

Коли до нашої редакції надійшов лист з описом пристрої під назвою «суперваріатор», ми вирішили, що це чергова профанація начебто вічного двигуна і гравітолета. Але внизу стояв підпис «Нурбій Гулиа», що змусило поглянути на пристрій по-іншому. Проте, не дивлячись на реноме вченого, його винахід продовжувало здаватися абсолютною фантастикою. Великі компанії, що спеціалізуються на випуску коробок передач і воротарів, витрачають величезні гроші на дослідження, і раптом якийсь український винахідник розробляє продукт, який за основними показниками помітно перевершує моделі провідних виробників. Хіба таке можливо? Втім, з іншого боку, навряд чи в світі можна знайти вченого, який присвятив би варіатор стільки ж часі. Адже Гулиа почав займатися цією темою ще на початку 1960-х.

Варіатори, або пристрої, які дозволяють плавно змінювати передавальне відношення приводу, набули широкого поширення на автомобілях порівняно недавно. Подібно автоматичної гідродинамічної коробці передач, варіатор полегшує управління, але на відміну від неї демонструє кращі показники розгінної динаміки і економічності. Однак не позбавлений він і недоліків: діапазон регулювання передавальних відносин у вариаторной коробки передач зазвичай вузьке (4-6), а ККД невисокий - близько 0,85. Втім, кожен з цих показників можна збільшити, але, на жаль, тільки за рахунок іншого. Пошуком розумного компромісу і займаються зараз конструктори воротарів, але Гулиа пішов іншим шляхом. Він вирішив знайти спосіб обійти існуючі «варіаторниє закони» і змусити цей впертий механізм працювати із максимальним діапазоном і максимальною віддачею на головних режимах. Роки досліджень не пішли намарне: Гулиа знайшов такий спосіб. але схема пристрою була настільки непростий, що іноді і фахівці не могли до кінця зрозуміти принципи її роботи. Тоді, щоби «в доступній формі» довести можливість існування такого пристрою, Гулиа вирішив створити дослідний зразок.

За фінансової підтримки однієї німецької компанії, що стала співвласником німецького патенту професора, Гулиа в тандемі зі своїм аспірантом Іваном Бессуднова працювали майже рік над створенням цього пристрою. Професор визнається, що сам не був до кінця впевнений у тому, що апарат буде працювати, але його побоювання не підтвердилися. Перші ж випробування довели вірність припущень Гулиа: суперваріатор володів прямо-таки фантастичними властивостями: діапазон 15-20, ККД на основних режимах - 0,97-0,98! як же таке стало можливим?

В основі всього цього беззаконня лежать два порівняно простих механізму - планетарний і диференційний, об'єднані, правда, хитрим способом. За десятиліття роботи з варіаторами професор Гулиа прийшов до висновку, що з усіх їх різновидів кращий для автомобіля - планетарний, оскільки при передавальному відношенні, близькому до одиниці, ККД у нього прагне до 100%. А автомобіль, як відомо, найбільші відстані долає саме на високих передачах, коли передавальне відношення коробки наближається до одиниці. Серед воротарів, які можуть працювати по планетарної схемою, Гулиа вибрав дисковий, здатний передавати значні потужності. Схема планетарного дискового варіатора (для простоти однорядного) зображена на рис.1, а поруч описаний принцип його роботи. За своїми характеристиками такий дисковий планетарний варіатор хороший: при діапазоні, що дорівнює 10, він може працюватиме з ККД 87-95%, але з допомогою диференціала «хорошиста» можна перетворити в геніального «відмінника».

Схема об'єднання диференціала і планетарного варіатора зображена на рис. 2. Якби передавальне відношення варіатора було дорівнює одиниці, то все вали оберталися б з однаковою швидкістю, а ККД був би рівний 100%. Але передавальне відношення варіатора більше одиниці, тому ведений вал дискового варіатора обертається повільніше ведучого, а ведений вал суперваріатора, виходячи з особливостей роботи планетарного механізму, буде обертатися повільніше ведучого і швидше веденого дискового варіатора. Стало бути, діапазон всього пристрою зменшиться в порівнянні з дисковим, але зате ККД стане вище - за рахунок того, через варіатор тепер відбуватиметься лише частина потужності, а решта піде безпосередньо від двигуна до веденого валу. «КПД підвищився, діапазон звузився - все як у звичайному вариаторе», - може заперечити Новомосковсктель. Поки так і є, але, щоб з варіатора зробити суперваріатор, досить виконати з ним два хитрих «фінта». По-перше, потрібно перетворити понижуючий режим роботи в підвищувальний (конструкція розробленого Гулиа пристрою це дозволяє), а по-друге, ще й звузити його діапазон - Щоб збільшити ККД. При цьому навіть якщо цей звужений діапазон складе всього 1,5-2, то, використовуючи на першому етапі роботи варіатор без диференціала з діапазоном близько 10, а на другому - з диференціалом і з звуженим діапазоном, в результаті відповідно до теорії замкнутих диференціальних передач, ми отримаємо діапазон близько 20. І при цьому на основних режимах роботи ККД буде вище 97%!

Зараз професор Гулиа патентує свій винахід в провідних країнах світу, щоби не повторилася та несправедлива історія з супермаховиком, і шукає майбутніх партнерів. Якщо винаходом зацікавляться такі високотехнологічні виробники коробок передач, як, приміром, ZF Friedrichshafen, суперваріатору уготовано велике майбутнє. Але Гулиа не збирається на цьому зупинятись. «Якщо об'єднати гідності суперваріатора і супермаховика, то можна створити суперавтомобіль», - говорить вчений.

На шляху до межі економічності

Максимальний ККД сучасного бензинового двигуна всього 25-30%, дизельного вище - близько 40%, але біда в тому, що реально в місті (навіть без урахування пробок) двигун працює з ККД близько 7%. Щоб переводити теплову енергію палива в механічну максимально вигідно, треба змусити двигун працювати в оптимальному режимі, близькому до максимальної потужності. Якби автомобіль був оснащений спеціальним накопичувачем, з його допомогою можна було б збирати енергію від двигуна, що працює в режимі максимального ККД, а вже з накопичувача витрачати її на рух автомобіля. «Така схема дозволила б скоротити витрату палива як мінімум втричі», - розповідає Гулиа. «Нурбій Смелаовіч, але ж вже існують різні гібридні автомобілі, які працюють по такій схемі, проте чекати серйозного зниження витрати палива від них не доводиться». - "Ви маєте рацію. але в сучасних гібридних автомобілях механічну енергію двигуна припадає перетворювати в електричну, а потім знову у механічну. Це призводить до занадто великих втрат - енергетичну «мито» платити треба. Я ж кажу про накопичувач механічної енергії - супермаховик, що працює в пару з суперваріатором ». Дослідні зразки подібних автомобілів, виявляється, вже намагалася створити американська компанія United technologies, і їй вдалося досягти витрати дизельного палива 3 л на 100 км для автомобіля масою 1500 кг. Але система була досить складна і дорога: зокрема, тут були використані електрогенератори і полномоментние (без коробки передач) тягові двигуни, що і не дозволило отримати максимум переваг з цієї схеми. Саме винайдений суперваріатор призваний зробити авто куди привабливішим. При такій схемі роботи (рис. 4) двигун періодично автоматично включається і, працюючи в оптимальному режимі, «доповнює» енергію в накопичувач. Крім того, в цій схемі здійснюється рекуперація енергії на спусках і гальмуваннях, що веде до фантастичної економії палива. За даними Гулиа, звичайний автомобіль може при цьому витрачати всього лише 1,2 л дизельного палива на 100 км. але найцікавіше, що це ще не межа економічності. Якщо замість двигуна використовувати економічніші паливні елементи (рис. 3) з ККД близько 56% (при роботі на звичайному паливі), то можна досягти ще більшої економічності - до 0,85 л солярки на 100 км! Мабуть, це реальна відповідь підвищення цін на автомобільне паливо ...

Етапи великого шляху

Планетарний дисковий варіатор

Від двигуна обертання подається на вхідний вал варіатора, на якому жорстко закріплені внутрішні диски. Вони змушують обертатися конічні сателіти. За рахунок того, що зовнішні диски нерухомі, сателіти беруть участь не тільки в орбітальному русі, обертаючи водило (вихідний вал), а й обертаються довкола своєї осі. Зміна передавального відношення в механізмі забезпечується за рахунок радіального переміщення сателітів на водію.

"Volvo> Update: Компанія Volvo зазнала Маховиковим накопичувач"

3 роки Мітки: Гулиа Нурбій Смелаовіч, супермаховик, суперваріатор, flywheel, kers, автомобілі без палива