|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
PENGANGKUTAN PERIBADI: TANAH, AIR, UDARA
Pengangkutan masa depan. Pengangkutan peribadi
Buku Panduan / Pengangkutan peribadi: darat, air, udara Para saintis yang berurusan dengan masalah masa depan - ahli futurologi - sudah cuba hari ini untuk menentukan seperti apa dunia di sekeliling kita, katakan, menjelang akhir milenium kedua atau bahkan dalam 100 tahun. Pada masa yang sama, sesetengah perkara boleh dilihat dengan mudah, manakala yang lain sukar untuk dilihat. Tetapi kita boleh dengan tegas mengatakan bahawa dalam 50, 100 atau lebih tahun, pengangkutan akan wujud. Dan bukan sahaja wujud, tetapi juga berkembang secara berterusan. Penulis fiksyen sains kadangkala menyatakan idea bahawa pada masa hadapan sebahagian besar maklumat akan dihantar terutamanya melalui komunikasi - daripada telefon video ke saluran laser. Peranan pengangkutan sebagai pembawa bukan sahaja kargo, tetapi juga maklumat tidak diambil kira. Tetapi ini jauh dari kebenaran. Kelebihan pengangkutan terletak tepat pada hakikat bahawa ia memastikan pergerakan bukan sahaja barangan, tetapi juga orang - pembawa maklumat yang paling luas. Saintis pengangkutan Soviet yang terkenal Profesor V.N. Ivanov menekankan: "Orang ramai memerlukan komunikasi langsung, dan tidak ada telefon, TV, atau apa-apa lagi yang boleh menggantikannya." Bukan kebetulan bahawa, walaupun terdapat kemajuan yang ketara dalam komunikasi, pengangkutan terus bertambah baik dengan pesat hari ini. Bagaimanakah ia akan berkembang pada masa hadapan? Pada asasnya, masalah boleh disimpulkan kepada perkara berikut: kenderaan pengangkutan, atau lebih tepatnya enjin mereka, mesti menjadi mesra alam, atau, seperti yang mereka katakan, "mesra alam". Untuk menghulurkan sebanyak mungkin penggunaan bahan api dan sumber tenaga planet kita, enjin mesti menjadi sejimat mungkin. Banyak perhatian diberikan kepada keselamatan kenderaan, serta masalah tradisional seperti meningkatkan lagi kelajuan, keupayaan dan keselesaan merentas desa. Jenis pengangkutan baharu yang khusus akan diwujudkan dan dibangunkan untuk ekonomi negara Namun, bagaimanakah keadaannya, pengangkutan masa depan, enjinnya? Adakah prototaipnya sudah ada sekarang, pada zaman kita? Bahan-bahan yang dicadangkan ditumpukan kepada semua isu ini. 1. Terma - "untuk" dan "terhadap" Manusia bersyukur menuduh. Inilah cara kita boleh merumuskan sikap semasa terhadap enjin yang paling popular - yang terma, dan terutamanya enjin pembakaran dalaman (ICE). Pada asasnya terdapat dua artikel "rasa bersalah" enjin haba sebelum manusia. Yang pertama ialah penggunaan sumber bahan api asli yang tidak boleh ditukar ganti yang tidak ekonomik dan biadab. Yang kedua ialah pencemaran alam sekitar dengan gas ekzos toksik dan sisa lain yang dihasilkan oleh tenaga, termasuk haba berlebihan, bunyi dan bau. Terdapat banyak yang diperkatakan tentang semua ini sekarang. Serta kesimpulan yang tidak dapat dielakkan yang berikut dari ini: jika enjin haba tidak diperbaiki (atau ditinggalkan sama sekali), maka planet pada masa hadapan yang boleh dijangka, diukur dalam masa berpuluh-puluh tahun sahaja, terancam, pertama sekali, oleh kebuluran bahan api kerana lengkap pengurangan rizab bahan api semulajadi; kedua, keracunan besar-besaran manusia oleh hasil pembakaran bahan api ini, dan mungkin pemanasan atmosfera yang berlebihan (lebih teruk daripada di bilik wap paling panas!). Jadi, penambahbaikan atau kegagalan sepenuhnya. Jika kita ingat bahawa enjin haba dipasang pada beratus-ratus juta kereta, motosikal, traktor, gabungan, kapal terbang, kapal, bot motor dan mesin lain, menjadi jelas bahawa orang masih belum boleh meninggalkannya sepenuhnya. Walau bagaimanapun, adalah perlu untuk memastikan bahawa, semasa memanjangkan umur mereka, anda tidak memendekkan umur anda dengan ketara! Bagaimana untuk "mendamaikan" enjin haba dan seseorang?
Jawapannya mudah dan kompleks: adalah perlu untuk menghapuskan ketoksikan gas ekzos daripada enjin haba dan meningkatkan kecekapannya. Kemudaratan utama datang daripada karbon monoksida, nitrogen oksida dan hidrokarbon (aldehid) yang terkandung dalam gas ekzos, serta bahan karsinogenik. Tetapi jelas mereka boleh ditangkap? Ya, perangkap peneutral seperti itu telah pun dibuat: cecair, plasma, pemangkin dan gabungan. Ia biasanya dipasang di saluran keluar gas di belakang paip ekzos enjin. Walau bagaimanapun, semua peranti ini hanya memberikan penyelesaian separa kepada isu ini: walaupun dengan mereka, enjin itu sendiri kekal sebagai raksasa mekanikal yang rakus yang sama. Selama berabad-abad, impian pakar enjin adalah untuk membina satu di mana omboh tidak akan melakukan pergerakan salingan, tetapi hanya berputar. Ini menjanjikan pengurangan ketara dalam saiz dan berat enjin, mengurangkan penggunaan bahan api dan pelepasan produk pembakaran toksik. Profesor F. Wankel datang lebih dekat untuk menyelesaikan masalah ini daripada orang lain. Ramai pakar percaya bahawa enjin berputar yang diciptanya boleh menjadi enjin pembakaran dalaman kereta utama. Mari kita ingat bagaimana Wankel direka bentuk dan berfungsi. Di dalam badannya terdapat rongga konfigurasi kompleks, di mana omboh rotor berbentuk segi tiga berputar, disambungkan ke aci menggunakan gear. Ia terletak bebas di atas aci sipi, bahagian tengahnya bertepatan dengan pusat gear pegun. Berjalan mengelilinginya di sepanjang lengkung yang kompleks, omboh pemutar sentiasa menyentuh dinding dalam perumahan dengan bahagian atasnya. Untuk pemadatan, plat boleh alih dipasang pada bucu.Dalam kes ini, isipadu ruang yang dibentuk oleh permukaan omboh pemutar dan dinding perumah berubah secara berurutan. Di sinilah proses pengambilan, pemampatan dan penyalaan bahan api, pengembangan dan gas ekzos berlaku.Pembukaan dan penutupan saluran masuk dan ekzos dijalankan oleh omboh pemutar itu sendiri. Oleh itu, dalam satu revolusi penuh, semua proses enjin empat lejang konvensional berlaku dalam enjin Wankel, dan serentak dalam ruang kerja yang berbeza: dengan kilat bahan api yang dinyalakan oleh satu palam pencucuh, tiga lejang kerja, tiga gas ekzos, tiga pengambilan campuran segar. Enjin Wankel ternyata bukan sahaja yang paling padat dan paling ringan (salah satu prototaip pertamanya dengan kuasa kira-kira 30 hp beratnya hanya 10 kg), tetapi juga dengan kelajuan tertinggi. Tambah pada ini bahawa ia boleh berjalan pada bahan api diesel yang murah. Nampaknya ini adalah penyelesaian kepada masalah itu. Tetapi... tidak kira betapa "bijaknya" pereka bentuk, ia masih tidak mungkin untuk mencapai kebolehpercayaan pengedap pemutar berputar. Kecacatan ini, yang terutamanya menghalang penambahbaikan motor, adalah bencana sebenar enjin jenis ini. Satu lagi arah carian ialah pembangunan enjin yang kini digunakan dalam penerbangan - enjin turbin gas (GTE). Mereka jauh lebih kecil daripada enjin pembakaran dalaman dengan kuasa yang sama, lebih mudah dan lebih dipercayai dalam operasi. Walaupun penggunaan bahan api meningkat sedikit, mereka mengeluarkan produk yang kurang toksik, terutamanya nitrogen dioksida. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa dalam enjin turbin gas, pembakaran bahan api berlaku secara berterusan, pada tekanan dan suhu yang lebih rendah daripada dalam enjin omboh. Enjin turbin gas juga merupakan enjin pembakaran dalaman. Hanya di dalamnya pemampatan campuran mudah terbakar dijalankan oleh pemampat (biasanya emparan). Udara luar, memasuki pemampat, berputar bersama dengan bilahnya, dimampatkan di bawah tindakan daya emparan, dan kemudian dipanaskan dalam penukar haba dan memasuki kebuk pembakaran. Hasil daripada pembakaran campuran, gas panas menekan pada bilah turbin, pada paksi yang mana pemampat berada. Sebaik sahaja mereka masuk ke bilah pendesak turbin, mereka menghabiskan bahagian utama tenaga mereka untuk melakukan kerja yang berguna. Ini adalah gambar rajah prinsip operasi turbin gas dua aci yang dipanggil. Ia berbeza kerana kedua-dua turbin, tekanan tinggi (pemampat) dan rendah (berfungsi), secara kinematik bebas sepenuhnya. Turbin satu aci dan tiga aci sedang dibangunkan untuk kenderaan. Ia masih dapat dilihat yang mana antara skim ini akan menjadi yang paling menjanjikan. Kemungkinan besar, bergantung kepada kuasa yang diperlukan dan pengkhususan kereta, setiap daripada mereka akan menerima hak untuk pembangunan selanjutnya. Dalam semua enjin yang dibincangkan di atas, bahan api dibakar di dalam kebuk pembakaran - di dalam rongga di mana pemutar, omboh atau turbin terletak. Sangat sukar untuk mengawal pembakaran di sana, jadi selalunya bahan api tidak dibakar sepenuhnya dan banyak produk toksik dikeluarkan. Seterusnya, kita akan mempertimbangkan enjin di mana bahan api teroksida di luar rongga kerja (silinder). Dengan analogi dengan enjin pembakaran dalaman, ia boleh dipanggil enjin pembakaran luaran. Yang utama ialah enjin stim dan enjin Stirling. Era kedua enjin wap bermula hanya beberapa tahun yang lalu, apabila pusat penyelidikan terbesar mula mereka bentuk mereka secara moden. Enjin ini mempunyai banyak ciri menarik: tork permulaan yang tinggi, kekurangan kotak gear yang kompleks, dan pelepasan ekzos yang lengkap. Dan kedinamikan enjin stim adalah salah satu kelebihan penting. Dengan menambah baik skema lama, adalah mungkin untuk mengatasi masalah seperti enjin stim klasik seperti bahaya letupan dandang, berat terlarang, kesukaran memulakan dan kesukaran menggunakan air sebagai cecair pembentuk wap pada musim sejuk. Dandang air panas yang rumit dan berbahaya telah digantikan dengan penjana stim tiub padat. Ia adalah mungkin untuk berjaya memasukkan semua unit ke dalam dimensi kereta penumpang. Satu lagi cabang penyelidikan yang menjanjikan adalah berkaitan dengan motor yang dicipta pada tahun 1816 oleh Scotsman R. Stirling. Enjin pembakaran luar ini adalah paip, dipasang pada kedua-dua hujungnya, di mana omboh berjalan. Rongga pada satu bahagian omboh dipanaskan secara berterusan, dan di sisi lain ia disejukkan. Gas sejuk itu dicairkan dan dipam ke dalam rongga panas. Di sini, dengan omboh pegun, suhu dan tekanannya meningkat akibat pemanasan. Selepas gas mencapai parameter maksimumnya, omboh mula bergerak, membuat lejang yang berfungsi. Gas yang mengembang kemudiannya dipam ke dalam rongga sejuk, di mana, disejukkan secara berterusan, ia dimampatkan oleh omboh yang bergerak. Kitaran itu berulang.
Memandangkan kurang kerja mekanikal dibelanjakan untuk memampatkan gas sejuk daripada yang dilepaskan semasa pengembangan gas panas, enjin Stirling menghasilkan tenaga mekanikal yang berlebihan. Adalah jelas bahawa operasi enjin sedemikian tidak boleh menjadi sangat menjimatkan. Walau bagaimanapun, jika gas sejuk termampat, sebelum dimasukkan ke dalam rongga panas, dipanaskan dengan haba yang dikeluarkan apabila gas panas disejukkan, Stirling boleh menjadi enjin yang sangat menjimatkan, melebihi kecekapan kedua-dua karburetor dan enjin diesel. Peranti untuk memanaskan gas - bekas yang dipanggil penjana semula - pernah dicadangkan oleh pengarang ciptaan itu sendiri. Pada masa kini, kecekapan pemanas sedemikian telah meningkat kepada 98%. Dan rongga enjin mula diisi dengan hidrogen atau helium yang dimampatkan kepada 100 - 200 atm. Pemacu omboh Stirling juga dipertingkatkan, menjadikannya serupa dengan pemacu pam omboh paksi - dengan mesin basuh serong. Hasilnya, Stirling yang dimodenkan sesuai untuk kebanyakan mesin yang menggunakan enjin haba. Ketoksikannya beratus kali lebih rendah daripada karburetor, dan ia beroperasi hampir senyap. Tetapi buat masa ini, enjin Stirling adalah kompleks dan mahal, dan lebih berat daripada enjin karburetor. Namun begitu, enjin yang dibincangkan di atas adalah pengguna bahan api semulajadi yang sangat aktif. Dan rizabnya tidak terhad. Oleh itu, percubaan untuk menggunakan hidrogen yang dihasilkan secara buatan sebagai bahan api sangat menarik. Ia boleh diekstrak daripada air, mengurainya dengan arus elektrik, cahaya matahari, suhu tinggi dengan pemangkin. Kelebihan utama bahan api tersebut ialah ketoksikan produk pembakaran jauh lebih rendah daripada petrol. Sebagai contoh, 200 kali lebih sedikit nitrogen oksida terbentuk, dan tiada karbon monoksida atau hidrokarbon dalam ekzos sama sekali. Walau bagaimanapun, masalah lain timbul - contohnya, menyimpan gas dalam silinder. Walau bagaimanapun, saintis mencadangkan menepu hidrida logam tertentu dengan hidrogen, yang menyerapnya seperti span. Menariknya, tangki yang diisi dengan hidrida memegang 40 kali lebih banyak hidrogen daripada yang berongga. Enjin juga sedang dicipta yang menggunakan faktor semula jadi yang paling tidak dijangka - sinaran suria, penyejatan, osmosis. Bukan kebetulan bahawa mereka dipanggil eksotik: setakat ini mereka mempunyai pengedaran yang sangat kecil. Tetapi minat yang semakin meningkat dalam sumber tenaga mesra alam pastinya akan membawa kepada peningkatan dalam peranan mereka. Ia juga berguna dalam pengangkutan angkasa - rover planet, sistem servis untuk stesen orbit. Contoh motor eksotik ialah motor penyerapan cahaya yang dipanggil. Silinder yang berfungsi di dalamnya mempunyai tingkap telus yang melaluinya cahaya matahari atau pancaran laser, memanaskan gas di dalam silinder. Oleh kerana pemanasan ini, strok kerja selesai. Sampel eksperimen motor laser menghasilkan sehingga 600 rpm dengan kuasa peranti 30 W. Kecekapan enjin ini, bagaimanapun, tidak melebihi 2%. Motor yang dikuasakan oleh sinaran suria diketahui. Ia ditukar menggunakan fotosel kepada arus elektrik.
Dan agak luar biasa adalah model motor yang beroperasi berkat "memori" yang ditemui dalam aloi nitinol. Dikimpal daripada nikel dan titanium, ia mempunyai sifat luar biasa untuk mengingati bentuk yang diberikan apabila dipanaskan. Anda boleh, sebagai contoh, memutar jalur aloi ini menjadi lingkaran - dipanaskan dan disejukkan secara bergantian, ia akan menjadi jalur semula, kemudian berputar ke belakang, dan seterusnya berkali-kali. Jurutera Amerika berjaya menggunakan harta ini untuk membina enjin. Asasnya ialah roda dengan jejari melengkung, yang lurus apabila panas. Apabila jejari sedemikian direndam dalam mandi air suam, ia meluruskan dan menolak roda. Serta-merta jarum mengait jatuh ke dalam air sejuk dan bengkok, dan jarum mengait bengkok yang baru mengambil tempatnya di dalam mandian suam. Perbezaan suhu hanya 23° sudah memadai untuk operasi enjin. Pencipta percaya bahawa enjin aneh ini akan membantu, contohnya, menggunakan haba yang dibawa oleh air penyejuk loji kuasa nuklear. Motor juga boleh dilakukan di mana haba solar (atau mana-mana yang lain) digunakan untuk menukar sifat magnet logam. Terima kasih kepada ini, kerja mekanikal juga boleh diperolehi. Ilustrasi ini adalah enjin yang dicadangkan oleh pencipta dan wartawan A.G. Presnyakov. Ia sangat mudah, terdiri daripada rim dengan jejari - dan tidak lebih. Rim diperbuat daripada aloi feromagnetik, yang kehilangan sifat magnetnya pada +65 °C. (Hari ini aloi sudah diketahui di mana kehilangan ini berlaku pada suhu yang lebih rendah.) Pasang magnet kekal yang kuat cukup dekat dengan rim dan tidak memanaskannya, tetapi hanya menerangi mana-mana bahagian rim sehingga ia kehilangan sifat magnetnya, semasa magnet bermula untuk menarik bahagian jiran rim , menyebabkan ia berpusing. Anda tidak sepatutnya berfikir bahawa enjin sedemikian sangat lemah. Lif air suria, yang dibina oleh Presnyakov, mengepam sehingga 800 liter air sejam di padang pasir. Presnyakov juga membuat kereta yang bergolek ke dalam cahaya lampu elektrik yang kuat. Pada dasarnya, mana-mana pereka muda boleh membina model sedemikian.
Sesetengah pencipta cuba menggunakan fenomena osmosis untuk menghasilkan kerja mekanikal. Seperti yang diketahui, ia terdiri daripada resapan bahan melalui partition separa telap, yang menyebabkan tekanan osmotik berlebihan dicipta. Di UK, paten No. 1343391 dikeluarkan untuk enjin osmotik, yang agak kompleks, tetapi sesuai , menurut pencipta, untuk kegunaan dalam kereta. Jurutera Soviet P. Rogovik dari Makeevka mencadangkan enjin osmotik berkelajuan rendah yang sangat mudah dengan kuasa rendah, berdasarkan pembengkakan bahan apabila dilembapkan. Ini adalah bagaimana gelatin membengkak, sebagai contoh. Pencipta mengapit cincin bahan ini di antara dua penggelek yang direndam dalam air sehingga paras kapak. Bahagian gelang yang terletak di bawah paras mengembang akibat bengkak dan memberi tekanan pada penggelek, menyebabkan ia berputar. Bersama-sama dengan penggelek, cincin juga berputar perlahan. Bahagiannya yang bengkak secara beransur-ansur naik, dan bahagian kering jatuh, menyerap air, membengkak dan memberi tekanan pada penggelek, terus memutarnya. Bahagian cincin yang keluar dari air kering dan kitaran berterusan. Pereka muda boleh membuat satu lagi model enjin eksotik. Ia beroperasi daripada tenaga cahaya daripada lampu elektrik atau matahari, difokuskan melalui kanta. Untuk membinanya, anda memerlukan beberapa plat dwilogam, seperti yang digunakan dalam pelbagai geganti terma. Adalah diketahui bahawa plat dwilogam, yang dipasang dari dua jalur logam dengan pekali pengembangan terma yang berbeza, membengkok dengan agak kuat apabila dipanaskan. Silinder kerja, dibuat, sebagai contoh, daripada plastik, "diselubungi" di sekeliling perimeter dengan plat dwilogam dilekatkan pada silinder pada satu hujung. Di hujung sana ada pemberat. Silinder dipasang pada jejari yang dipasang pada dua sesendal di tepi kapal. Dalam keadaan biasa, plat melengkung di sekeliling lilitan silinder. Apabila dipanaskan, plat meluruskan dan bergerak menjauhi dinding, keseimbangan daya pemberat terganggu, dan silinder berputar. Tempat rekod ini diambil oleh yang baru, E yang diluruskan disejukkan dan ditekan sekali lagi pada dinding silinder. Untuk mempercepatkan penyejukan, anda boleh menuangkan air sejuk ke dalam bekas. 2. Bank kuasa kuda Kami bercakap tentang hakikat bahawa enjin haba sentiasa diperbaiki: penggunaan bahan api dan ketoksikan ekzos dikurangkan. Tetapi persoalan yang adil timbul: adakah mungkin untuk dilakukan tanpa kualiti negatif ini? Soalan ini boleh dijawab secara positif: adalah mungkin untuk mendapatkan tenaga untuk kenderaan yang tidak memerlukan bahan api yang terbakar, dan kemudian "menyerahkan" tenaga ini kepada pengguna, mengumpulnya dalam bateri. Pada masa kini, kebanyakan tenaga di seluruh dunia dijana oleh loji kuasa haba - TPP. Jika kita bayangkan mereka dalam bentuk enjin khas bersaiz besar, kita akan melihat bahawa ia adalah sejimat mungkin, dan atmosfera kurang menderita daripadanya; pada peranti pegun kuasa yang lebih tinggi adalah lebih mudah untuk mengawal pembakaran bahan api yang betul daripada beribu-ribu enjin kecil, keadaan operasinya juga berubah setiap minit. Tetapi... TPP tidak lulus ujian keramahan alam sekitar, iaitu, ketiadaan kesan berbahaya pada proses semula jadi yang berlaku dalam bidang penerapan teknologi ini atau itu. Walau bagaimanapun, manusia juga menggunakan sumber tenaga mesra alam, dan sumbernya boleh dikatakan tidak habis-habis. Ini adalah tenaga matahari, sungai, pasang surut, angin, haba dalaman bumi, haba lautan dan arus. Stesen nuklear (pada masa hadapan juga termonuklear) agak tidak berbahaya. Tenaga yang diperoleh daripada sumber ini boleh dihantar kepada pengguna dengan pelbagai cara. Jika yang terakhir tidak bergerak atau terikat pada laluan tertentu (kereta api, trem, bas troli), biarkan wayar elektrik berfungsi. Jika pengguna mudah alih, maka tenaga perlu dikumpul sebelum ini untuk menggunakan "tenaga tin" hitam dengan cara sedemikian semasa bergerak. Dengan cara ini, tenaga sedemikian telah digunakan sejak zaman purba. Bateri pertama, sudah tentu, peranti mekanikal paling mudah di mana seseorang menyimpan tenaga berpotensi. Berat dinaikkan, kentut yang diregangkan, lastik - jenis bateri ini telah digunakan sejak dahulu lagi. Terdapat bateri yang serupa hari ini. Ia digunakan secara meluas dalam bentuk mata air berliku: dalam jam tangan, instrumen, dan mainan kanak-kanak. Sebelum ini, mereka juga menemui aplikasi dalam kenderaan: contohnya, kereta perang angin besar dibina, di mana maharaja membuat tunggangan upacara. Mata air itu sentiasa digulung oleh budak yang tersembunyi di dalam kereta. Walau bagaimanapun, bateri spring mempunyai ketumpatan tenaga yang rendah, iaitu jumlah tenaga yang terkandung dalam satu unit jisim. Ia lebih besar dalam bateri elastik getah. Setiap pemodel tahu bahawa motor yang diperbuat daripada kord elastik mengangkat pesawat model dan helikopter ke udara. Sudah tentu, terdapat kelemahan di sini: CPC rendah, kerapuhan.
Untuk kenderaan pengangkutan, bateri lain adalah lebih sesuai, yang boleh mengumpul tenaga yang begitu banyak sehingga mampu bergerak berpuluh-puluh malah ratusan kilometer. Ini adalah gas termampat. Pengumpulan tenaga berlaku apabila gas dipam ke dalam silinder di bawah tekanan; pelepasan - apabila gas dibebaskan dari silinder. Apa yang berfungsi di sini ialah motor pneumatik, serupa dengan yang digunakan, contohnya, dalam alat tangan pneumatik - sepana impak, gerudi. Pada tahun 1876, sebuah trem yang menggunakan udara termampat telah dibina di bandar Nantes, Perancis. Dia menempuh laluan sepanjang enam kilometer dengan satu stesen minyak. Dimampatkan kepada 30 atm. Sepuluh silinder dengan jumlah isipadu 2800 liter telah diisi dengan udara. Penggunaan ialah 8 kg udara setiap kilometer perjalanan. Jumlah rizab itu cukup untuk 10 -12 km. Idea ini tidak dilupakan hari ini. Penumpuk pneumatik telah muncul pada kereta yang beroperasi di persekitaran bandar: syarikat Sorgato di Itali sedang bereksperimen dengan mesin yang dilengkapi dengan sembilan silinder keluli udara termampat. Ia cukup untuk berjalan kira-kira 100 km pada kelajuan 50 km/j. Berat "kenderaan pneumatik" adalah kira-kira setengah tan. Bateri pneumatik juga "dicas" dengan gas lain, selalunya nitrogen cecair, 50 liter daripadanya cukup untuk jarak tempuh kenderaan 230 km. Tetapi bateri gas juga mempunyai kelemahan, dan yang penting. Oleh itu, apabila gas dipam masuk, ia menjadi panas dan apabila dilepaskan, ia menjadi sejuk. Dan ini adalah kehilangan tenaga haba yang tidak produktif. Satu lagi penumpuk tenaga lebih menjanjikan - roda tenaga. Apabila berputar, ia mengumpul tenaga mekanikal dalam bentuk tenaga kinetik, dan ia hadir dalam roda tenaga selagi ia berputar. Salah satu roda tenaga yang paling kuno, berusia lebih 55 ribu tahun, ditemui oleh ahli arkeologi Leonard Woolley semasa penggalian di Iraq: roda besar yang berfungsi kepada tuan purba sebagai roda tembikar. Dari masa ke masa, roda tenaga mengalami perubahan yang ketara dan berubah menjadi cakera keluli, bentuknya ditentukan oleh keperluan "kekuatan yang sama": selepas semua, kelajuan berputar juga meningkat. Hari ini ia diletakkan di dalam kebuk vakum untuk mengurangkan kerugian yang sangat ketara akibat geseran dengan udara. Untuk tujuan yang sama, bukannya galas, penyokong magnet digunakan; kehilangan geseran terhadapnya secara praktikal dihapuskan. Skeptis memegang kedudukan mereka untuk masa yang lama, menunjukkan kelemahan utama roda tenaga sebagai bateri - ketumpatan tenaga yang rendah. Apa kaitannya! Nampaknya semuanya mudah: dengan meningkatkan kelajuan putaran, katakan, separuh, kita, seperti yang diketahui dari fizik, meningkatkan tenaga kinetik roda tenaga empat kali ganda. Tetapi pada masa yang sama, beban mekanikal pada badan roda tenaga juga meningkat empat kali ganda, membawa kepada pecahnya dengan pembentukan serpihan yang menimbulkan bahaya besar kepada orang lain. Dan kemudian pencarian saintis dan pereka membawa kepada penciptaan superflywheels yang dipanggil, diperbuat daripada gentian nipis atau pita dengan penggulungan. Hakikatnya ialah bahan moden seperti benang dan reben mempunyai kekuatan yang sangat besar - beberapa kali lebih kuat daripada monolit yang diperbuat daripada bahan yang sama. Pecah superflywheel juga lebih selamat: gentian nipis atau reben tidak membentuk serpihan yang boleh menyebabkan kemusnahan yang serius. Pengarang garisan ini terpaksa menguji roda tenaga tali pinggang super untuk pecah: ia tidak dapat menembusi selongsong tebal dua milimeter, manakala roda tenaga monolitik tidak dapat mengendalikan dinding setinggi meter. Perkara utama ialah ketumpatan tenaga roda tenaga super jauh lebih besar daripada roda tenaga monolitik. Secara teorinya, ia jauh lebih tinggi daripada bateri elektrik, tetapi secara praktikal sama sekali tidak kalah dengannya. Walau bagaimanapun, bateri dicirikan bukan sahaja oleh ketumpatan tenaga, tetapi juga oleh ketumpatan kuasa: iaitu, kuasa yang setiap kilogram jisim berkembang. Dan dalam penunjuk ini roda tenaga tidak sama. Oleh itu, superflywheel ialah bateri (dan enjin) yang menjanjikan untuk pengangkutan masa hadapan. Ia memberikan pecutan pantas bagi kereta dan brek yang sama berkesan, mempunyai ketahanan yang lebih besar - secara ringkasnya, semua kualiti yang diperlukan untuk kereta berkuasa bateri dan yang tiada padanya sekarang. Roda tenaga super amat menjanjikan untuk memandu bas, kereta api metro, teksi dan pengangkutan bandar lain yang beroperasi pada jadual kitaran yang sibuk, dengan pecutan dan brek yang kerap. Roda raya super moden dalam ruang putaran vakum mengekalkan tenaga walaupun selama berminggu-minggu, dan sampel khas bateri roda tenaga boleh mengekalkannya selama bertahun-tahun. Dari segi hayat simpanan tenaga, mereka hanya mempunyai satu saingan yang layak - elektrik, atau, lebih tepat lagi, bateri elektromekanikal. Mereka dicipta agak baru-baru ini, walaupun tarikh penampilan mereka boleh dianggap 1799, apabila Alexander Volta, dengan meletakkan elektrod tembaga dan zink dalam asid sulfurik cair, menerima sel galvanik pertama. Lagipun, hampir mana-mana sel galvanik boleh, pada dasarnya, menjadi bateri jika arus melaluinya ke arah yang bertentangan, mengecasnya. Bateri kering biasa yang digunakan untuk lampu suluh dan radio transistor boleh dicas 8-10 kali sebagai bateri. Perkara lain ialah "mengecas" sedemikian tidak menguntungkan secara ekonomi: kecekapannya sangat rendah. Tetapi, anda mesti mengakui, ia masih jauh lebih tinggi daripada bateri yang dibuang. Bateri sebenar, walaupun lebih mahal daripada bateri galvanik konvensional, boleh menahan tidak 8-10 kitaran pengecasan, tetapi lebih daripada seratus kali ganda. Oleh itu, menyimpan tenaga dalam bateri elektrik tidak begitu mahal. Bateri asid plumbum adalah yang paling biasa di kalangan bateri elektrik; ia dipasang pada setiap kereta sebagai bateri pemula. Ini adalah pekerja keras yang sederhana, mereka tidak bersinar dengan penunjuk tenaga dan kuasa, tetapi mereka agak menjimatkan - mereka mempunyai kecekapan tinggi. Benar, mereka tidak bertolak ansur dengan fros, arus tinggi, atau pelepasan kuat. Sebaliknya, bateri alkali tidak bersahaja, tetapi mempunyai kecekapan yang rendah: sehingga 0,4-0,5 berbanding 0,75-0,8 untuk bateri asid plumbum. Anda tidak boleh mengharapkan banyak daripada kedua-dua bateri ini. Tenaga dan ketumpatan kuasa mereka adalah rendah, dan kereta dengan beban sedemikian akan membawa sendiri - ia sangat berat. Para saintis hari ini meletakkan harapan khusus pada bateri super - natrium sulfur, litium klorin, dll. Mereka mengekalkan suhu tinggi (300 - 600 °), elektrolit cair. Sudah tentu, pemusnahan bateri sedemikian dalam kemalangan kereta tidak menjadi petanda yang baik, dan kecekapannya rendah, terutamanya memandangkan keperluan untuk memanaskan kandungan. Walau bagaimanapun, ketumpatan tenaga adalah sangat tinggi - sepuluh kali lebih tinggi daripada asid plumbum, dan ketumpatan kuasa adalah dua kali lebih tinggi - sehingga 150 W per kilogram jisim. Perlu diingatkan bahawa "penumpuk super" seperti itu belum lagi meninggalkan dinding makmal dan kerja padanya masih perlu dilakukan. Akhirnya, kita tidak boleh gagal untuk menyebut apa yang dipanggil sel bahan api, yang membolehkan tenaga bahan api ditukar terus kepada arus elektrik. Yang paling menarik ialah unsur oksigen-hidrogen, yang menggunakan proses penguraian air secara langsung dalam unsur itu sendiri; Ia juga mengandungi bekas untuk menyimpan gas yang terhasil. Hidrogen dan oksigen sekali lagi digabungkan menjadi air, sebagai contoh, dengan bantuan pemangkin, suhu tinggi, dll. Dalam kes ini, tenaga elektrik yang dibelanjakan semasa penguraian air dilepaskan, dan tenaga bateri dibebaskan dalam hidrogen dan oksigen. Sel bahan api sangat menjanjikan untuk kenderaan elektrik, tetapi masih sangat berat dan mahal.
Pengumpul tenaga haba berdiri berasingan. Dengan sendirinya, mereka tidak boleh membuat kereta bergerak, tetapi dalam kombinasi dengan enjin haba, sebagai contoh, Stirling, mereka boleh memberikan hasil yang baik. Kami telah menyebut tentang skuter yang berjalan selama kira-kira lima jam dari baldi litium fluorida cair - penumpuk haba. Termos dengan air panas, batu hangat di bawah sinar matahari, seterika panas, dalam satu perkataan, mana-mana badan yang dipanaskan adalah penumpuk tenaga. Walau bagaimanapun, terdapat sebatian yang boleh mengumpulnya berpuluh kali ganda lebih daripada sekadar badan yang dipanaskan pada suhu yang sama. Dari fizik diketahui bahawa apabila bahan kristal cair, suhunya tidak akan meningkat dengan satu darjah sehingga jumlah haba yang tertentu, biasanya agak besar dibelanjakan - apa yang dipanggil haba pendam pelakuran. Semasa pemejalan, haba ini dibebaskan, juga tanpa mengubah suhu bahan. Ia adalah pada fenomena ini bahawa apa yang dipanggil penumpuk gabungan terma dibina. Jika suhu yang diperlukan adalah rendah, di bawah 100°, maka pelbagai hidrat kristal digunakan sebagai bahan bateri. Untuk suhu 600-800°, litium fluorida dan hibrid paling sesuai; di atas - silisid dan borida beberapa logam: Bateri haba menyimpan sejumlah besar tenaga - lebih daripada mana-mana jenis bateri yang paling menjanjikan. Satu-satunya masalah ialah apabila cuba menggunakan tenaga ini dalam bentuk mekanikal, elektrik dan jenis "kualitatif" lain, jumlah tenaga utama hilang, pergi ke pemanasan persekitaran. Di samping itu, jisim peranti yang menukar haba kepada jenis tenaga "berkualiti tinggi" (contohnya, enjin Stirling, termokopel, dll.) dengan ketara mengurangkan penunjuk seperti ketumpatan tenaga keseluruhan peranti, membawanya. lebih dekat dengan jenis penumpuk tenaga yang paling biasa Walau bagaimanapun, walaupun hari ini terma Bateri boleh digunakan dengan baik, sebagai contoh, untuk memanaskan kenderaan pengangkutan, dikuasakan oleh bateri tenaga lain: elektrik, popi. Apabila bercakap tentang bateri, kami sentiasa merujuk kepada penunjuk utamanya - ketumpatan tenaga. Untuk pelbagai jenisnya, jika dinyatakan dalam kilojoule per kilogram jisim, ia adalah seperti berikut: untuk bateri tenaga berpotensi: spring keluli - 0,32; tayar - 32; gas dan hidro-gas - 28. Penumpuk terma dengan enjin Stirling - 9. Bateri elektrokimia: asid plumbum - 64; nikel-kadmium (beralkali) - 110; sulfur-natrium - 800; sel bahan api pada masa penyahgandingan berbeza - 15-150. Bateri roda tenaga: cakera keluli dengan lubang - 30; cakera pepejal kekuatan yang sama - 120; roda tenaga super diperbuat daripada pita - 150; roda tenaga super diperbuat daripada gentian khas - 650 (model). Walau bagaimanapun, kita tidak boleh lupa bahawa bateri roda tenaga mempunyai rizab simpanan tenaga yang sangat besar. Sebagai contoh, jika anda membuat superflywheel daripada gentian kuarza, yang setakat ini hanya wujud di makmal, anda akan dapat meningkatkan ketumpatan tenaga kepada 5000 kilojoule sekilogram. Dan jika kita menggunakan gentian karbon "super-scarce" dengan struktur berlian, kita mendapat angka yang sangat hebat - 15 kJ/kg! Para saintis Jepun baru-baru ini membuat kesimpulan sedemikian. Sebagai kesimpulan, saya ingin mencadangkan untuk membina model enjin "kekal" yang menarik, dikuasakan oleh tenaga terkumpul yang diperoleh daripada penumpuk haba mudah. Untuk melakukan ini, kami akan membuat topi silinder dengan melekatkannya daripada lilin atau kertas nipis dan tahan lama lain dengan bahagian atas yang diperbuat daripada kertas Whatman atau kerajang aluminium tegar. Penutup ini akan mempunyai rupa turbin yang dibentuk oleh potongan dengan tepi bengkok; sudut lentur yang optimum boleh ditentukan secara eksperimen. Di tengah turbin, soket logam ringan dilekatkan pada gam: spora dengan ceruk kon di mana hujung jarum dimasukkan. Hujung jarum yang tumpul memasuki gabus, dipasang pada dirian tahan api yang berat menggunakan tripod yang diperbuat daripada wayar tebal. Penutup tidak meledingkan pada jarum dan berputar dengan mudah dari tolakan atau tiupan sedikit dari bawah. Untuk menggerakkan "perpetuummobile" sedemikian, anda perlu meletakkan blok logam yang dipanaskan hingga 300-400 ° pada pendirian dan menutupnya dengan penutup. Pengumpul haba kosong akan menyebabkan pergerakan udara di dalam hud dari bawah ke atas. Melalui turbin, udara akan berputar lebih cepat, lebih banyak penumpuk haba dipanaskan. Hasil yang lebih baik boleh dicapai jika kosong digantikan dengan balang plumbum atau zink cair. Kemudian kita akan mendapat bateri lebur sebenar. Adalah lebih baik, sudah tentu, menggunakan litium fluorida atau litium hidrida. Di sini anda perlu berhati-hati agar tidak terbakar atau memulakan kebakaran, dan percubaan harus dijalankan di makmal fizikal atau bengkel yang dilengkapi khas. Seseorang mungkin mengatakan bahawa lebih mudah untuk menutup lampu elektrik dengan penutup ini. Kemudian tudung lampu penutup (yang boleh dicat) akan berputar selagi lampu menyala. Tetapi pada masa yang sama, kami akan membuat enjin haba konvensional berfungsi tanpa simpanan tenaga. Kami hanya bercakap tentang beberapa jenis enjin haba yang dibangunkan untuk kereta masa depan. Sudah tentu, ini bukan semua jenis enjin utama masa depan. Sudah tentu, pereka dan pemodel muda boleh mencuba tangan mereka untuk membangunkan mereka. Walau bagaimanapun, kita mesti ingat bahawa penciptaan enjin baru adalah tugas yang kompleks dan intensif buruh, yang memerlukan pengetahuan yang serius dan khusus; Anda tidak boleh mencapai banyak dengan "ciptaan" sahaja. Dan ujian pertama prestasi idea anda boleh menjadi model kerja yang anda bina sendiri. Penulis: N. Gulia
Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
▪ Transistor karbon pada helai DNA ▪ Kecerdasan buatan akan meramalkan ribut magnetik ▪ Telefon bimbit SAMSUNG SCH-X820 ▪ Tangki septik menjana elektrik daripada kandungannya ▪ Benang nano perak membuatkan anda hangat
▪ bahagian tapak Pemasangan warna dan muzik. Pemilihan artikel ▪ artikel oleh William Wordsworth. Kata-kata mutiara yang terkenal ▪ artikel Siapakah Presiden Amerika Pertama? Jawapan terperinci ▪ pasal rami New Zealand. Legenda, penanaman, kaedah aplikasi ▪ artikel Melindungi cip pendail. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik ▪ artikel Bekalan kuasa pensuisan makmal. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian 
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini