Концептуальная версия футуристического электрического инерционного велосипеда City Bike (Городской велосипед), которая была разработана дизайнером Девраем Бхадра, представляет собой традиционный велосипед, который кроме того, что является экологически чистым, приносит большое удовольствие во время езды по улицам.
Покрытие данного изобретения выполнено из стекловолокна, при этом сам скелет велосипеда произведен из углеродного волокна. Такая конструкция делает это транспортное средство довольно легким. При этом, в колеса велосипеда встроены небольшие двигатели, которые избавляют его от веса спиц и, соответственно, уменьшают трение и сопротивление во время движения.

Согласно идее разработчика, этот же механизм позволяет повысить контроль велосипедистом каждого из колес, ведь питание передается непосредственно от двигателей колесам, что позволяет City Bike оставаться стабильным в условиях изменения скорости движения. Инерция, которая вырабатывается во время движения, идеально настроена на каждого из велосипедистов. Таким образом, благодаря использованию всей системы, велосипедисты разной комплектации и размеров могут максимально комфортно управлять этим велосипедом.

Инерция этого транспортного средства передается с рабочей цепи, главной передачи и колес, в результате чего у пользователя во время езды возникает иллюзия маневрирования даже в условиях нахождения в стационарном положении на месте. Данная система работает аналогично маятнику, поэтому водитель имеет возможность управлять велосипедом на разных скоростях по-разному.

Рассмотрим их в порядке убывания размеров и массы. Наибольший интерес представляет оригинальный проект маленького городского легкового автомобиля конструкции Д. В. Рабенхорста с супермаховичным двигателем. Масса автомобиля чуть более 500 кг и включает 150 кг полезного груза.

Мощность двигателя автомобиля, исходя из данных по шинам и аэродинамике автомобилей США начала 70-х годов, при крейсерской скорости 90 км/ч составляет около 3,35 кВт. При проектировании автомобиля предполагалось движение в течение 2 ч, что составляет путь пробега 180 км и запас энергии в маховике 6,7 кВт/ ч.

Подробный анализ движения автомобиля с инерционным двигателем в городе позволил сделать следующие выводы :

1)энергия, затрачиваемая на разгон автомобиля, в 3 раза больше энергии, затрачиваемой на преодоление расстояния, равного пути разгона, на установившейся скорости;

2)системой рекуперативного торможения, доступной маховичным силовым агрегатам, восстанавливается 25% всей энергии;

3)полезно может использоваться лишь около 75% всей энергии маховика.

Исходя из этого, Д. В. Рабенхорст увеличивает необходимый запас энергии, а следовательно, и общую массу супермаховика на 33%.

В качестве трансмиссии выбрана гидростатическая с приводом на четыре мотор-колеса.

Д. В. Рабенхорст отмечает, что в автомобиле с инерционным двигателем отсутствуют такие необходимые для обычного автомобиля агрегаты и системы, как сцепление, приводной вал, дифференциал, полуоси, тормозная система, аккумуляторы, стартер и генератор, система охлаждения, топливная система. Автомобиль с инерционным двигателем может быть приведен в движение практически мгновенно, так как ускорения при разгоне весьма велики.

Для разгона маховика применяется электродвигатель авиационного типа, который подключают к сети. Время разгона составляет 20-25 мин.

Массы важнейших узлов автомобиля Д. В. Рабенхорста (рис. 69) следующие: маховик - 100 кг; корпус маховика и подвеска - 25 кг; электродвигатель авиационного типа - 18,4 кг; гидронасос - 37,5 кВт - 11,4 кг; четыре гидравлических мотор- колеса общей мощностью 37,5 кВт -10 кг; контрольное оборудование и приборы - 9 кг; ходовая система - 175 кг; полезный груз-150 кг; кузов - 270 кг. Итого полная масса автомобиля около 600 кг.

Эксплуатационные данные следующие: крейсерская скорость 90 км/ч; путь пробега 180 км; путь пробега по городу с учетом частых остановок 170 км; максимальная скорость свыше 110 км/ч; время разгона от 0 до 100 км/ч 15 с; стоимость пробега 0,6 долл. (54 коп. по курсу 1972 г.) на 100 км.

Рис. 69. Маховичный автомобиль д-ра Д. В. Рабенхорста (США) : 1-мотор-колесо; 2-электродвигатель-генератор; 3-супермаховик

Данные маховичного силового агрегата автомобиля Д. В. Рабенхорста: объем маховика 14 дм3; полезно используемая масса 75 кг; полезно используемая энергия 6,7 кВт/ ч; начальная частота вращения маховика 23 700 об/мин, конечная - 11 900 об/мин; мощность потерь менее 0,01 кВт. Снижение потерь энергии до столь малой величины достигают помещением супермаховика в герметичный вакуумированный корпус с выводом вала магнитной муфтой (рис. 70). Выбег маховика (свободное вращение) будет длиться свыше 1000 ч или более 41 суток. Для сравнения выбег маховика гиробуса фирмы «Эрликон» - 12 ч, а маховика рекуператора фирмы «Кларк» около недели.

Рис. 70. :

1-супермаховик; 2-магнитная муфта; 3-электродвигатель-генератор; 4-амортизатор; 5-подшипник; 6- герметичный вакуумированный корпус: 7-магнитный подпятник

Подшипники супермаховика с сухой смазкой воспринимают нагрузку только гироскопическую или динамическую при тряске, а вес супермаховика воспринимается магнитной подвеской из сильных постоянных магнитов. Валы электродвигателя и супермаховика соединяются магнитной муфтой; при свободном выбеге муфта расцепляется, и потери на вращение электродвигателя устраняются. Характерно, что как электродвигатель, так и подшипники супермаховика находятся в обычных атмосферных условиях, а не в вакууме, что существенно улучшает условия их работы.

Для предохранения от тряски и уменьшения гироскопических воздействий корпус супермаховика подвешен на упругих амортизаторах.

Следующим по величине (вернее по малости) является маховичный велосипед, созданный проф. Висконсинского университета в США. А. Франком. Велосипед, конечно, не самоцель. Благодаря опытам на этом велосипеде А. Франк нашел оптимальные соотношения и определил экономичность установки маховика на автомобиле. Маховик предполагается установить дополнительно, в помощь основному двигателю. Проф. А. Франк считает, что установка маховика на стандартный автомобиль с мощностью двигателя в 75 кВт позволит кратковременно развить мощность до 225 кВт, а расход горючего свести всего к 2,5 л на 100 км пути. При этом дополнительные расходы на установку маховика составят около 100-200 долларов. «Вы едете по неровной местности, не ощущая дополнительной нагрузки на педали» - сообщил профессор после езды на своем велосипеде.

Маховик соединяется с задним колесом велосипеда фрикционным конусом, контактирующим с шиной (рис. 71, a). Перемещением конуса в осевом направлении меняется диаметр его рабочей зоны, контактирующей с колесом, и вследствие этого меняется скорость движения велосипеда. На рис. 71, б показан велосипед англичанина Г. Бата, маховик которого накапливает энергию при «подпрыгивании» пассажира на седле и выделяет ее для помощи в езде.

Рис. 71. :

а-(привод велосипеда американца проф. А. Франка (1-маховик; 2-ведущее колесо велосипеда; 3-конический фрикцион); б-велосипед англичанина Г. Бата с маховиком (1-цепной привод движения седла; 2-маховик; 3-(педали ножного привода)

И наконец, самый маленький представитель маховичных автомобилей - микромобиль для обучения детей правилам уличного движения на автогородках. Микромобиль разработан в Курском политехническом институте. Один из вариантов микромобиля, показанный на рис. 72, содержит маховик массой около 10 кг, разгоняемый электродвигателем до 6000 об/мин. Маховик установлен в задней части микромобиля и так же, как и на велосипеде проф. Франка, контактирует при помощи фрикциона с задним колесом автомобиля.

Рис. 72. :

1-маховик; 2-рукоять управления; 3-фрикционная передача на колесо

Первый вариант микромобиля, еще очень несовершенный, проходит с пассажиром до полукилометра с одной раскрутки маховика. Раскрутка же производится включением разгонного электромотора в обычную электросеть посредством штепсельной розетки и вилки.

В настоящее время ведется разработка усовершенствованного варианта микромобиля, способного пройти несколько километров пути с одной раскрутки маховика.

Во всех рассмотренных случаях маховик играет роль двигателя машины. И нельзя не заметить, что мощность маховичного двигателя значительно меньше мощности обычных двигателей для автомобилей, да и стоимость пробега одного и того же пути на маховичных автомобилях меньше. Это происходит в первую очередь потому, что маховичный двигатель, в отличие от обычных, способен эффективно рекуперировать механическую энергию. А

Использование: в качестве грузового велосипеда. Сущность: велосипед трехколесный с двумя рамами и маховиком имеет дополнительный привод маховика, выполненный с возможностью взаимодействия посредством электромагнитных элементов управления с основным приводом. 9 ил., 1 табл.

Изобретение относится к грузовому велосипеду, известен 2-местный тандем, к которому прицепляется тележка, такая конструкция в городских условиях не удобна из-за его хранения и очень трудно с грузом преодолевать подъемы. Цель облегчение конструкции и возможного хранения в домашних условиях и перевоза по 150 кг груза при скорости 30-35 км/ч. Достигается это тем, что велосипед состоит из двух рам, параллельно расположенных, с цельнолитыми колесами, объединенными одной осью, с внутренней стороны правого колеса находится маховик, насаженный на подшипник качания, который напрессован на ось задних колес, но имеющие отдельные приводы, состоящие из звездочек разных диаметров, увеличивающих скорость вращения по отношению к колесу в несколько раз, на концах валика напрессованы подшипники, на которые крепятся концы рам. На подшипник маховика напрессована также ведущая звездочка, учитывая, что маховик развивает окружную скорость до 700 м/с, а колеса максимум 12 м/с при оказании маховиком помощи велосипеду особенно при преодолении подъемов ведущая звездочка маховика с торцевой стороны имеет зубья. Правое и левое колеса напрессованы на общий валик, на него насажена ведущая звездочка правого колеса с зубьями навстречу зубьям маховика, во избежание резкого рывка при включении маховика, осуществляется за счет разницы диаметров звездочек сцепления и самого общего вала, что предохраняет от резкого рывка и не допускает увеличение окружной скорости колес. Управляет велосипедом велосипедист, сидящий на правом колесе, имеет общую раму с передним колесом. Велосипедист, сидящий на седле левого колеса, вращает педали с ведомой звездочкой, валик которого закреплен на площадке 28, этот же велосипедист для увеличения мощности за счет отбора кинетической энергии от маховика, отключает ток, подающий на электромагнит 33, от динамки, вращающей передним колесом, пружина разжимается, толкает упорную шайбу, которая прикреплена к трубе, внутри которой находится общий вал 9. Труба другим концом из пластмассы ввинчена в ведущую звездочку правого колеса, которая по шлицу сдвигается вправо и зубья ведущих звездочек сцепляются. Привод маховика имеет для увеличения окружной скорости кроме ведомой звездочки еще дополнительно промежуточные звездочки малого диаметра и большого, насаженные на одном подшипнике качания, и цепью "гала" передает вращение ведущей звездочке маховика. П р и м е ч а н и е. Подшипник промежуточных звездочек насажен на валик, закрепленный к раме. Привод маховика огражден сверху щитком, а бока с одной стороны ограждены правым колесом, а с другой грузовым коробом, который свободно вставлен между колес, его днище из пластмассы, а по периметру прикреплена капроновая сетка, закрепленная вверху к рамке. Отливаются колеса, маховик и рамы из сенталла, содержащего 65% полиацена и 35% порошка магния, такой полимер по плотности, упругости способен выдержать полную нагрузку, приходящуюся на грузовой велосипед при удельном весе Р 1,21 г/см 3 . Ориентировочный вес главных деталей приведен в таблице. На фиг. 1 показан грузовой 3-колесный велосипед, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид в плане; на фиг.3 то же, вид с торца; на фиг.4 узел колеса ведущей звездочки с зубьями сцепления, вид с торца; на фиг.5 то же, колесо, вид сбоку; на фиг.6 узел маховика, вид сбоку; на фиг.7 шайба, напрессованная на подшипник маховика, вид сбоку; на фиг.8 левое колесо, вид сбоку; на фиг.9 устройство для подключения или отключения маховика от передачи энергии колесам, вид сбоку. На фиг.1-9 приняты следующие обозначения: 1 заднее правое колесо, 2 заднее левое колесо, 3 переднее колесо, 4 маховик, 5 грузовой короб, 6 подшипники качания, 7 подшипник качания маховика, 8 ведущая звездочка маховика, 9 вал задних колес, 10 ведущая звездочка маховика, 11 промежуточные звездочки привода маховика, 12 ведомая звездочка правого колеса, 13 ведомая звездочка левого колеса, 14 ведущая звездочка правого колеса, 15 ведущая звездочка левого колеса, 16 цепь "Гала", 17 правая рама, 18 упорная трубка, ввернутая в ведущую звездочку правого колеса, 19 пружина подачи для зацепления звездочек, 20 упорная шайба, сжимающая пружину, 21 педаль левого колеса, 22 педаль правого колеса, 23 шайба, насаженная на подшипник маховика, с зубьями зацепления, 24 зубья ведущей звездочки колеса, 25 зубья зацепления узла маховика, 26 руль, 27 держатель левому велосипедисту, 28 площадка для крепления держателя и педального валика, 29 капроновая сетка, 30 днище короба, 31 поводок от упорной шайбы, 32 якорь, 33 электромагнит, свободно сидящий на валу, 34 удерживающие шайбы электромагнит. Особенностью изобретения является его легкость, оказание маховиком помощи велосипедистам при преодолении подъемов, не требует жидкого топлива, как требуют мопеды или мотоциклы. По окончании перевозок короб вынимается, складывается и для него легко найти место для хранения, левое колесо также отделяется от правого колеса, такому велосипеду пока аналога нет. Работа грузового велосипеда. Велосипедист, сидящий на правой раме, управляет велосипедом, а движение производится одновременно двумя велосипедистами путем кручения педалей 21 и 22, вращая этим звездочки 12 и 13, а звездочка 10 вращает промежуточные звездочки 11 и 14, передавая целью "Гала" вращения звездочки 8, такое устройство привода маховика создает ему значительную окружную скорость, не влияя на обороты задних колес. Вращение маховика свободное до тех пор, пока велосипедист, сидящий на левой раме, не включит ток, который вырабатывает динамо, вращаемое передним колесом, от чего электромагнит 31 притянет якорь 32, а этим он сожмет пружину 19 и одновременно притянет за собой шайбу 20, которая соединена с трубкой из пластмассы, внутри этой трубки проходит вал, соединяющий задние колеса, другой конец этой трубки ввинчен в ведущую звездочку правого колеса, в таком положении маховик с колесом разобщены и каждый из них имеет свои окружные скорости, при обесточивании электромагнита пружина выпрямляется, сдвигает шайбу, которая своей трубкой двигает по шлицам воздушную звездочку 16 правого колеса, которая имеет зубья в сторону маховика, при этом ее зубья зайдут за зубья звездочки маховика 8, отчего маховик начнет передавать кинетическую энергию колесам, которые, имея разные диаметры сцепления звездочек и самого вала 9, при произведут резкого рывка, а окружная скорость колес незначительно увеличится. Привод маховика ограждается сверху щитком, а бока с одной стороны ограждаются правым колесом, с другой грузовым коробом, по его периметру натянута капроновая сетка, отливаются колеса, маховик и рамы из легких материалов, в том числе из сектилла, содержащего 65% полиацена и 35% порошка магния, такой полимер по плотности, упругости способен выдержать полную нагрузку, приходящуюся на грузовой велосипед, общий вес без груза составит максимум 20 кг. Экономический результат. Указанная конструкция грузового велосипеда предназначена для перевозки с.х. продукции с приусадебных участков и городскими жителями или мелкими фермерами, экономя деньги на поездки пригородным поездом или автобусами, а также экономя средства на приобретение бензина. Его особенность состоит и в том, что он не требует отдельно складского помещения из-за того, что он легко разбирается и хранить его можно на балконе или лоджии.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

сеть переменного «ока в качестве балластных, заменяющих резисторы, но тогда они не за^жаются, а пеоеээряжаюгся 100 раз в секунду, а запасенная конденсатором энергия используотся во внешней цепи

Но если в рукоятку сковороды спрягать ионисгор - конденсатор с двойным электрическим слоем, - а в днише разместить нагревательный элемент, то такое «чудо* может стать реальностью

Дело в том, что удельный заряд иочисторов в десятки тысяч раз пре восходит заряд обычных конденсэ-тоээв, и они все шире применяются в качестве накопителей энергии в самых разнообразных устройствах, даже играют роль сгартерных аккумуляторов в автомобилях. Так что с куском мяса или котлетами справятся запросто.

Велосглон

ВЕЛОСИПЕД С МАХОВИКОМ

«Я любитель быстрой езды на велосипеде, но ставить мотор на свой байк не хочу - и внешний вид пор-тит и шумит сильно, - пишет наш постоянный читатель Егор Масальский иэ Орска. - Вот я и придумал выход: что, если поставить на велосипед маховик? Махови^ный двигатель бесшумный, его легко спрятать под красивым кожухом. Маховик можно раскручивать дома, перед вь i-еадом на проулку, а в поездке подзаряжать его при спуске с горки*.

Идея маховичного (инерционного) двигателя известна В Англии был даже построен опытный образец тролле!i6yca, маховик которого раскручивался на остановках от уличной электросети. Е прошлом

номере нашего журнапа, в спецвыпуске «Шаг в будущее»» мы описывали {)аботу школьника иэ С тэгута Дмитрия Ковалева, который не только подложил идею инерционного автобуса для перевозки пассажиров иэ Сургута до поселка Федоровский но рассчитал параметры, которыми должен обладать махивичный движок. iКстати, предлагаем и Егору вернуться к своей идее и прикинуть какими численными параметрами - массой, размерами и скоростью - должен обладать велосипедный маховичок)

У инерционных приводов много привлекательных свойств - большой запас энергии, бесшумчосто работы, чистота, но есгь и недостатки Главный - сдерживающий широкое их применение в технике - это сложный привод от маховика к раздаточному валу. Ведь маховиг вращается с постоянной огромной скоростью, и жесткое сцепление, нагример шестеренчатое, не пойдет, а фрикционы часто ropw и неэкономичны, переводят много энергии в тепло. Кстати, велосипедный маховик легко подключать к колесу Достаточно между колесом и маховиком ввести передвточный ролик, как показано на рисунке. Механизм этот тоже далек от совершенства, но про« - и вполне функционален, в отличие от предлагаемого Егором хра повика и звездочек.

Это могло бы сделать идею Егора осуществимой. Но, увы, не только в механике дело. Оценивая идею Егора Масальского как любопытную, эксперты ПБ вспомнили о так называемом гироскопическом эффекте Любое вращающееся тело, и маховик не исключение, стрраетоя сохранить свое положение в пространстве И если для массивного автобу