|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
KİŞİSEL ULAŞIM: YER, SU, HAVA
Geleceğin taşımacılığı. Kişisel ulaşım
Rehber / Kişisel ulaşım: kara, su, hava Geleceğin sorunlarıyla uğraşan bilim adamları - fütüristler - bugünden, diyelim ki ikinci binyılın sonunda, hatta bundan 100 yıl sonra çevremizdeki dünyanın ne hale geleceğini belirlemeye çalışıyorlar. Aynı zamanda, bir şeye nispeten kolay, bir şeye zorlukla bakılır. Ancak 50, 100 ve daha fazla yıl içinde ulaşımın var olacağını kesin olarak söyleyebiliriz. Ve sadece var olmak için değil, aynı zamanda istikrarlı bir şekilde gelişmek için. Bilim kurgu yazarları bazen, gelecekte büyük miktarda bilginin esas olarak iletişim yoluyla - görüntülü telefonlardan lazer kanallarına - aktarılacağı fikrini ifade ederler. Taşımacılığın yalnızca malların değil, bilgilerin de taşıyıcısı olarak rolü dikkate alınmaz. Ama bu doğru olmaktan çok uzak. Taşımacılığın avantajı, tam olarak, yalnızca malların değil, aynı zamanda en geniş bilgi taşıyıcıları olan insanların da hareketini sağlaması gerçeğinde yatmaktadır. Tanınmış bir Sovyet ulaşım bilimcisi olan Prof. V. N. Ivanov şunu vurguluyor: "İnsanların doğrudan iletişime ihtiyacı var ve ne telefon, ne televizyon ne de başka bir şey bunun yerini tutamaz." İletişimdeki önemli ilerlemelere rağmen, ulaşımın günümüzde hızla gelişmeye devam etmesi tesadüf değildir. Gelecekte nasıl gelişecek? Temel olarak, sorunlar aşağıdakilere indirgenebilir: araçlar veya daha doğrusu motorları çevre dostu veya dedikleri gibi "ekolojik dostu" olmalıdır. "Gezegenimizin yakıt ve enerji kaynaklarının tüketimini olabildiğince uzatmak için, motorlar olabildiğince ekonomik hale gelmelidir. Makinelerin güvenliğine olduğu kadar, geleneksel sorunlara da çok dikkat edilmektedir. hız, manevra kabiliyeti ve konforda artış Ülke ekonomisi için yeni, özel ulaşım modları oluşturulacak ve geliştirilecektir. Ancak geleceğin ulaşımı, motorları nasıl olacak? Günümüzde bunların herhangi bir prototipi var mı? Önerilen materyaller tüm bu konulara ayrılmıştır. 1. Termal - "için" ve "karşı" Minnettar insanlık suçluyor. En büyük motora - termal olana ve özellikle içten yanmalı motora (ICE) karşı mevcut tutum bu şekilde formüle edilebilir. Isı motorlarının insanoğlunun önünde temelde iki "suçlusu" vardır. Birincisi, yeri doldurulamaz doğal yakıt kaynaklarının ekonomik olmayan, barbarca harcanmasıdır. İkincisi, aşırı ısı, gürültü ve koku dahil olmak üzere alınan enerjinin zehirli egzoz gazları ve diğer atıklarıyla çevre kirliliğidir. Şu anda tüm bunlar hakkında çok fazla konuşma var. Bundan çıkan amansız sonucun yanı sıra: eğer ısı motorları iyileştirilmezse (veya tamamen terk edilmezse), o zaman öngörülebilir gelecekte, yalnızca on yıl içinde ölçülen gezegen, öncelikle, nedeniyle yakıt açlığı tehdidi altındadır. doğal yakıt rezervlerinin tamamen tükenmesi; ikincisi, bu yakıtı yakma ürünleriyle insanlığın toplu zehirlenmesi ve muhtemelen atmosferin aşırı (en sıcak buhar odasından daha kötü!) ısınması. Yani, iyileştirme veya tam başarısızlık. Yüz milyonlarca araba, motosiklet, traktör, biçerdöver, uçak, gemi, motorlu tekne ve diğer makinelere ısı motorlarının kurulduğunu hatırlarsak, bir kişinin henüz onları tamamen terk edemeyeceği anlaşılır. Ancak, onların yaşını uzatırken, kendi yaşınızı önemli ölçüde azaltmadığınızdan emin olmak gerekir! Isı motoru ve insan nasıl "uzlaştırılır"?
Cevap basit ve karmaşık: termik motorların egzoz gazlarının toksisitesini ortadan kaldırmak ve verimliliklerini artırmak gerekiyor. Ana zarar, egzoz gazlarında bulunan karbon monoksit, nitrojen oksitler ve hidrokarbonların (aldehitler) yanı sıra kanserojenlerden kaynaklanır. Ama kesinlikle yakalanabilirler mi? Evet, bu tür tuzak nötrleştiriciler zaten yaratılmıştır: sıvı, plazma, katalitik ve kombine. Genellikle motor egzoz borusunun arkasındaki gaz çıkışına monte edilirler. Bununla birlikte, tüm bu cihazlar, soruna yalnızca kısmi bir çözüm sağlar: onların varlığına rağmen, motorun kendisi aynı doymak bilmez mekanik canavar olarak kalır. Yüzyıllardır motor uzmanlarının hayali, pistonun ileri geri hareket etmeyeceği, sadece döneceği bir motor yapmaktı. Bu, motorun boyutunda ve ağırlığında önemli bir azalma, yakıt tüketiminde ve zehirli yanma ürünlerinin emisyonunda bir azalma vaat ediyordu. Bu sorunu çözmeye herkesten daha yakın olan Profesör F. Wankel. Pek çok uzman, yarattığı döner motorun bir otomobildeki içten yanmalı ana motor olabileceğine inanıyor. Wankel'in nasıl düzenlendiğini ve çalıştığını hatırlayın. Gövdesinde, mile dişliler vasıtasıyla bağlanan üçgen şekilli bir rotor-pistonun döndüğü karmaşık bir konfigürasyonun bir boşluğu vardır. Merkezi sabit dişlinin merkezi ile çakışan milin eksantrik üzerine serbestçe oturur. Karmaşık bir eğri boyunca etrafında dönen rotor pistonu, sürekli olarak mahfazanın iç duvarlarının üst kısımlarına dokunur. Sızdırmazlık için üst kısımlara hareketli plakalar yerleştirilmiştir, aynı zamanda rotor-piston yüzeylerinin ve mahfaza duvarlarının oluşturduğu haznelerin hacimleri sırayla değişir. Burada yakıtın alınması, sıkıştırılması ve ateşlenmesi, egzoz gazlarının genleşmesi ve salınması işlemleri gerçekleşir.Emme ve egzoz kanallarının açılıp kapanması rotor-pistonun kendisi tarafından gerçekleştirilir. Böylece, Wankel motorundaki bir tam devir için, geleneksel dört zamanlı bir motorun tüm süreçleri ve aynı anda farklı çalışma odalarında gerçekleşir: bir mumla ateşlenen yakıt flaşları, üç güç darbesi, üç egzoz gazı, üç taze karışım girişleri Wankel motorunun yalnızca en kompakt ve en hafif değil (yaklaşık 30 hp güce sahip ilk prototiplerinden biri sadece 10 kg ağırlığındaydı), aynı zamanda en yüksek hıza sahip olduğu ortaya çıktı. Buna ucuz dizel yakıtla çalışabileceğini de ekleyin. Görünüşe göre sorunun çözümü bu. Ama ... tasarımcılar ne kadar "akıllı" olursa olsun, şimdiye kadar dönen rotorun contalarının güvenilirliğini elde etmek mümkün olmadı.Esas olarak motorun daha fazla gelişmesini engelleyen bu kusur, gerçek bir beladır. bu tip motorlar. Diğer bir araştırma alanı da şu anda havacılıkta kullanılan motorların - gaz türbin motorlarının (GTE'ler) - geliştirilmesidir. Aynı güce sahip içten yanmalı motorlardan çok daha az elde edilirler, operasyonda daha basit ve daha güvenilirdirler. Biraz artan yakıt tüketimine rağmen, özellikle nitrojen dioksit olmak üzere daha az zehirli ürünler salınır. Bu, gaz türbini motorunda yakıtın yanmasının sürekli olarak, pistonlu motorlara göre daha düşük basınç ve sıcaklıklarda devam etmesiyle açıklanır. Bir gaz türbini motoru aynı zamanda içten yanmalı bir motordur. Sadece içinde yanıcı karışım bir kompresörle (genellikle santrifüjlü) sıkıştırılır. Kompresöre giren dış hava kanatlarıyla birlikte döner, merkezkaç kuvvetinin etkisi altında sıkıştırılır ve ardından ısı eşanjöründe ısıtılır ve yanma odasına girer. Karışımın yanması sonucunda sıcak gazlar, ekseni üzerinde kompresörün bulunduğu türbin kanatlarına baskı yapar. Bir kez daha türbin pervanesinin kanatlarında, enerjilerinin büyük bir kısmını faydalı işler yapmak için harcarlar. Bu, çift şaftlı gaz türbininin çalışmasının prensip diyagramıdır. Her iki türbinin, yüksek (kompresör) ve düşük (çalışma) basıncının kinematik olarak tamamen bağımsız olması farklıdır. Motorlu taşıtlar için tek şaftlı ve üç şaftlı türbinler geliştirilmektedir. Bu planlardan hangisinin en umut verici olduğu hala bilinmiyor. Büyük olasılıkla, arabanın gerekli gücüne ve uzmanlığına bağlı olarak, her biri daha fazla geliştirme hakkını alacaktır. Yukarıda tartışılan tüm motorlarda, yakıt yanma odasında - rotor, piston veya türbinin bulunduğu boşluğun içinde - yakılır. Orada yanmayı kontrol etmek çok zordur, bu nedenle çoğu zaman yakıt tamamen yanmaz, çok fazla toksik ürün açığa çıkar. Ardından, yakıtın çalışma boşluğunun (silindirler) dışında oksitlendiği bu tür motorları düşünün. İçten yanmalı motorlara benzetilerek, dıştan yanmalı motorlar olarak adlandırılabilirler. Bunlardan başlıcaları buhar motorları ve Stirling motorlarıdır. Buhar motorlarının ikinci çağı, yalnızca birkaç yıl önce, en büyük araştırma merkezlerinin tasarımlarını modern bir temele oturtmasıyla başladı. Bu motorların birçok çekici özelliği vardır: büyük bir ilk tork, karmaşık bir şanzımanın olmaması, egzozun tamamen zararsız olması. Buhar makinesinin dinamizmi de önemli avantajlarından biridir. Eski şemaların iyileştirilmesiyle, kazanın patlama tehlikesi, aşırı ağırlık, çalıştırma zorluğu ve kışın buhar üreten bir sıvı olarak su kullanmanın zorluğu gibi klasik buhar motorunun bu tür sorunlarının üstesinden gelmek mümkün oldu. Hacimli ve tehlikeli sıcak su kazanlarının yerini kompakt borulu buhar jeneratörleri almıştır. Tüm birimleri arabanın boyutlarına başarıyla sığdırmak mümkün oldu. Gelecek vadeden bir başka araştırma dalı, 1816'da Scot R. Stirling tarafından icat edilen motorla ilgilidir. Bu dıştan yanmalı motor, pistonun girdiği her iki ucu da boğuk bir boruydu. Pistonun bir tarafındaki boşluk sürekli olarak ısıtılırken, diğer tarafında soğutulmuştur. Soğuk gaz sıvılaştırıldı ve sıcak boşluğa pompalandı. Burada piston hareketsizken ısınma nedeniyle sıcaklığı ve basıncı yükselmiştir. Gaz maksimum parametrelerine ulaştıktan sonra, piston çalışma vuruşu yaparak hareket etmeye başladı. Daha sonra genleşen gaz, soğuk bir boşluğa pompalandı ve burada sürekli soğutularak hareketli bir piston tarafından sıkıştırıldı. Döngü tekrarlandı.
Soğuk bir gazı sıkıştırmak için, sıcak bir gazı genleştirirken açığa çıkandan daha az mekanik iş harcandığından, Stirling motoru aşırı mekanik enerji üretti. Bu tür bir motor çalışmasının özellikle ekonomik olamayacağı açıktır. Bununla birlikte, sıkıştırılmış soğuk gaz, sıcak gaz soğutulduğunda çıkan ısı ile sıcak boşluğa beslenmeden önce ısıtılırsa, karıştırma, hem karbüratörlü hem de dizel motorların verimini aşan çok ekonomik bir motor haline gelebilir. Gazı ısıtmak için bir cihaz - rejeneratör adı verilen bir kap - bir zamanlar buluşun yazarı tarafından önerildi. Günümüzde böyle bir ısıtıcının verimi %98'e yükseltilmiştir. Ve motor boşlukları 100 - 200 atm'ye sıkıştırılmış hidrojen veya helyumla doldurulmaya başlandı. Stirling pistonlarının tahriki de iyileştirildi ve onu eğik bir rondela ile eksenel bir pistonlu pompanın tahrikine benzer hale getirdi. Sonuç olarak, modernize edilmiş karıştırma, ısı motorları kullanan çoğu makine için uygundur. Toksisitesi karbüratörden yüzlerce kat daha azdır ve neredeyse sessiz çalışır. Ancak, karıştırmalar karmaşık ve pahalıdır ve hatta karbüratörlü olanlardan daha ağırdır. Yine de, yukarıda tartışılan motorlar, ezici bir çoğunlukla doğal yakıtın aktif tüketicileridir. Ve rezervleri sınırsız değildir. Bu nedenle, yapay olarak üretilen hidrojeni yakıt olarak kullanma girişimleri büyük ilgi görmektedir. Elektrik akımı, güneş ışığı, katalizörler ile yüksek sıcaklık ile ayrıştırılarak sudan çıkarılabilir. Bu tür yakıtların ana avantajı, yanma ürünlerinin benzine göre çok daha düşük toksisitesidir. Nitrojen oksitler, örneğin 200 kat daha az oluşur ve egzozda karbon monoksit ve hidrokarbonlar hiç bulunmaz. Bununla birlikte, örneğin gazın silindirlerde depolanması gibi başka sorunlar da ortaya çıkar. Bununla birlikte, bilim adamları, belirli metallerin hidritlerini bir sünger gibi emerek hidrojenle doyurmayı önermektedir. İlginç bir şekilde, hidritle doldurulmuş tanklar, içi boş tanklardan 40 kat daha fazla hidrojen tutar. En beklenmedik doğal faktörleri - güneş radyasyonu, buharlaşma, ozmoz - kullanan motorlar da yaratılıyor. Egzotik olarak adlandırılmaları tesadüf değil: şimdiye kadar çok küçük bir dağılımları var. Ancak çevre dostu enerji kaynaklarına artan ilgi, kesinlikle rollerinin artmasına yol açacaktır. Ayrıca uzay taşımacılığında da faydalı olacaklar - gezegen gezicileri, yörünge istasyonlarına hizmet veren sistemler. Egzotik motorlara bir örnek, sözde ışık emme motorudur. İçinde çalışan silindir, güneş ışınlarının veya bir lazer ışınının içinden geçerek silindirdeki gazı ısıttığı şeffaf bir pencereye sahiptir. Bu ısıtma sayesinde çalışma stroku gerçekleştirilir. Lazer motorunun deneysel bir örneği, 600 watt'lık bir makine gücünde 30 rpm'ye kadar üretir. Ancak bu motorun verimliliği% 2'yi geçmedi. Güneş radyasyonu ile çalışan motorlar bilinmektedir. Fotoseller tarafından elektrik akımına dönüştürülür.
Nitinol alaşımında keşfedilen "hafıza" sayesinde çalışan motor modelleri kesinlikle sıra dışıdır. Nikel ve titanyumdan kaynaklanmıştır, sıra dışı bir özelliği vardır: Isıtıldığında kendisine verilen şekli hatırlar. Örneğin, bu alaşımın bir şeridini bir spiral şeklinde bükmek mümkündür - dönüşümlü olarak ısıtılır ve soğutulur, ya tekrar bir şerit haline gelir, sonra geri bükülür ve sayısız kez böyle devam eder. Amerikalı mühendisler bu özelliği kullanarak bir motor yapmayı başardılar. Tabanı, sıcakken düz olan kavisli parmaklıklara sahip bir tekerlektir. Böyle bir jant teli ılık su banyosuna daldırıldığında düzelir ve çarkı iter. Hemen iğne soğuk suya düşer ve bükülür ve yerine ılık banyoya yeni bir kıvrık iğne gelir. Motoru çalıştırmak için sadece 23°'lik bir sıcaklık farkı yeterlidir. Mucitler, bu garip motorun, örneğin, nükleer santrallerin soğutma suyu tarafından taşınan ısının kullanılmasına yardımcı olacağına inanıyor. Metallerin manyetik özelliklerini değiştirmek için güneş enerjisi (veya herhangi bir başka) ısının kullanıldığı motorlar da mümkündür. Bu sayede mekanik iş de elde edilebilir. Bunun bir örneği, mucit ve gazeteci A. G. Presnyakov tarafından önerilen motordur. Son derece basit, parmaklıklı bir janttan oluşuyor - başka bir şey yok. Jant, +65 °C'de manyetik özelliklerini kaybeden ferromanyetik bir alaşımdan yapılmıştır. (Bugün, bu kaybın daha düşük sıcaklıklarda meydana geldiği alaşımlar zaten biliniyor.) Kenara yeterince yakın ve hatta ısıtmadan güçlü bir kalıcı mıknatıs takın, ancak mıknatıs olarak manyetik özelliklerini kaybedene kadar jantın herhangi bir bölümünü yalnızca aydınlatın. jantın komşu kısımlarını çekerek dönmesine neden olur. Böyle bir motorun çok zayıf olduğu düşünülmemelidir. Presnyakov tarafından inşa edilen güneş enerjili su asansörü, çölde saatte 800 litreye kadar su pompaladı. Presnyakov ayrıca güçlü bir elektrik lambasının ışığında yuvarlanan bir araba yaptı. Prensip olarak, herhangi bir genç tasarımcı böyle bir model yapabilir.
Bazı mucitler, mekanik iş elde etmek için ozmoz olgusunu kullanmaya çalışıyorlar. Aşırı ozmotik basıncın oluşması nedeniyle bir maddenin yarı geçirgen bir septum yoluyla difüzyonundan oluştuğu bilinmektedir İngiltere'de, oldukça karmaşık bir ozmotik motor için 1343391 numaralı patent verilmiştir, ancak mucitlere göre arabalarda kullanım için uygundur. Makeevka'dan Sovyet mühendis P. Rogovik, malzemelerin ıslandığında şişmesine dayanan çok basit, düşük hızlı, düşük güçlü bir ozmotik motor öneriyor. Örneğin jelatin şişer. Mucit, bu malzemeden bir halkayı baltaların seviyesine kadar suya batırılmış iki rulo arasına sıkıştırdı. Halkanın seviyenin altında kalan kısımları şişerek genişler ve merdanelere baskı yaparak dönmelerine neden olur. Silindirlerle birlikte halka da yavaşça döner. Şişmiş kısımları yavaş yavaş yükselir ve kuru kısımlar batar, su emer, şişer ve merdanelere baskı uygulayarak dönmeye devam eder. Yüzüğün sudan çıkan kısımları kurur ve döngü devam eder. Genç tasarımcılar egzotik bir motorun başka bir modelini de yapabilirler. Bir mercekle odaklanan bir elektrik lambasının veya güneşin ışık enerjisinden çalışır. Yapısı için, çeşitli termik rölelerde kullanılan birkaç bimetalik plaka gereklidir. Farklı termal genleşme katsayılarına sahip iki metal şeritten birleştirilmiş bir bimetalik plakanın ısıtıldığında oldukça güçlü bir şekilde büküldüğü bilinmektedir. Örneğin plastikten yapılan çalışma silindiri, bir ucundan silindire tutturulmuş bimetalik plakalarla çevre boyunca kaplanmıştır. Diğer uçta ağırlıklar var. Silindir, bir teknenin kenarlarındaki iki burca sabitlenmiş bir jant teli üzerine monte edilmiştir. Normal durumda, plakalar silindirin çevresi etrafında kavislidir. Isıtıldığında plaka düzleşir ve duvardan uzaklaşır, ağırlıkların kuvvetlerinin dengesi bozulur ve silindir kayar. Bu levhanın yerini yenisi alır, E, düzleştirilir, soğur ve tekrar silindirin duvarına bastırılır. Soğutmayı hızlandırmak için kaba soğuk su dökülebilir. 2. Beygir gücü bankası Isı motorlarının sürekli iyileştirildiğinden bahsettik: yakıt tüketimi ve egzoz toksisitesi azaltıldı. Ancak adil bir soru ortaya çıkıyor: Bu olumsuz nitelikler olmadan yapmak mümkün mü? Bu soruya olumlu cevap verilebilir: Yakıt yanması gerektirmeyen araçlar için enerji elde etmek ve ardından bu enerjiyi pillerde biriktirerek tüketiciye "emanet etmek" mümkündür. Artık dünyadaki enerjinin çoğu termik santraller - termik santraller tarafından üretiliyor. Onları devasa boyutlarda özel motorlar şeklinde hayal edersek, olabildiğince ekonomik olduklarını ve atmosferin bunlardan daha az zarar gördüğünü göreceğiz, daha büyük güce sahip sabit cihazlarda yakıtın doğru yanmasını düzenlemek çok daha kolay çalışma koşulları her dakika değişen binlerce küçük motordan daha fazla. Ancak... Termik santraller, çevre dostu olma, yani belirli bir tekniğin uygulama alanında meydana gelen doğal süreçler üzerinde zararlı bir etkinin olmaması testini geçemez. Bununla birlikte, insanoğlu, hizmetine ve çevre dostu enerji kaynakları koyar ve kaynaklar pratik olarak tükenmez. Bu, güneşin, nehirlerin, gelgitlerin, rüzgarın, dünyanın iç ısısının, okyanus ısısının ve akıntıların enerjisidir. Nispeten zararsız nükleer (gelecek ve termonükleer) istasyonlar. Bu kaynaklardan alınan enerji çeşitli yollarla tüketiciye ulaştırılabilmektedir. İkincisi sabitse veya belirli bir rotaya (elektrikli tren, tramvay, troleybüs) bağlıysa, elektrik kablolarının çalışmasına izin verin. Tüketici hareketliyse, bu enerjinin önceden biriktirilmesi gerekecektir, böylece böylesine kesilmiş bir "enerji konservesi" ile siyah olan kalçalar hareket ederken kullanılabilir. Bu arada, bu tür enerji eski çağlardan beri kullanılmaktadır. İlk piller, elbette, bir kişinin potansiyel enerjiyi depoladığı en basit mekanik cihazlardı. Kaldırılan yükler, gerilmiş demet, mancınık - bu tür piller çok eski zamanlardan beri kullanılmaktadır. Bugün benzer piller var. Saat yayları şeklinde çok yaygın olarak kullanılırlar: saatlerde, ev aletlerinde, çocuk oyuncaklarında. Daha önce araçlarda da kullanılıyorlardı: örneğin, imparatorların tören gezileri yaptığı devasa saat mekanizmalı savaş arabaları inşa edildi. Yaylar, vagonun içine gizlenmiş köleler tarafından sürekli olarak kuruluyordu. Bununla birlikte, yaylı piller, düşük bir enerji yoğunluğuna, yani birim kütlede bulunan miktarına sahiptir. Kauçuk elastik akümülatörlerde çok daha fazladır. Elastik bantlardan yapılmış motorların uçak ve helikopter modellerini havaya kaldırdığını her modelci bilir. Elbette burada dezavantajlar da var: düşük CPV, kırılganlık.
Nakliye araçları için, onlarca hatta yüzlerce kilometre hareket sağlayabilecek kadar fazla enerji biriktirebilen başka bir pil daha uygundur. Sıkıştırılmış bir gazdır. Enerji birikimi, gaz basınç altında bir silindire pompalandığında meydana gelir; serbest bırakma - silindirden gaz serbest bırakıldığında. Burada, örneğin pnömatik el aletlerinde - anahtarlar, matkaplar - kullanılanlara benzer bir pnömatik motor çalışır. 1876 gibi erken bir tarihte, Fransa'nın Nantes şehrinde bir basınçlı hava tramvayı inşa edildi. Bir benzin istasyonundan altı kilometrelik bir rotayı aştı. 30 atm'ye sıkıştırılmıştır. toplam hacmi 2800 litre olan on silindir hava ile doldurulmuştur. Tüketim kilometre başına 8 kg havaydı. Toplam arz 10-12 km için yeterliydi. Bu fikir bugün unutulmadı. Şehir koşullarında çalışan arabalarda pnömoakümülatörler ortaya çıktı: İtalya'daki Sorgato şirketi, dokuz çelik basınçlı hava silindiri ile donatılmış bir araba üzerinde deneyler yapıyor. 100 km/s hızla yaklaşık 50 km yol kat etmek yeterlidir. "Pnömomobilin" ağırlığı yaklaşık yarım tondur. Pnömatik akümülatör, diğer gazlarla, çoğunlukla 50 litresi 230 km'lik bir araba koşusu için yeterli olan sıvı nitrojenle "yüklenir". Ancak gaz akümülatörünün de dezavantajları ve önemlileri vardır. Böylece enjekte edildiğinde gaz ısınır ve serbest bırakıldığında soğur. Ve bu verimsiz bir termal enerji kaybıdır. Daha umut verici olan başka bir enerji akümülatörü - volan. Dönerken mekanik enerjiyi kinetik enerji şeklinde biriktirir ve döndüğü sürece volan içinde bulunur. 55 bin yıldan daha eski olan en eski volanlardan biri, arkeolog Leonard Woolley tarafından Irak'taki kazılar sırasında keşfedildi: eski bir usta için çömlekçi çarkı görevi gören devasa bir çark. Zamanla, volan önemli değişikliklere uğradı, şekli "eşit güç" gerekliliği tarafından belirlenen çelik bir diske dönüştü: sonuçta, dönme hızı da arttı. Bugün, havaya karşı sürtünmeden kaynaklanan çok önemli kayıpları azaltmak için bir vakum odasına yerleştirilmiştir. Aynı amaçla yataklar yerine manyetik yataklar kullanılır, üzerlerindeki sürtünme kayıpları pratik olarak hariç tutulur. Şüpheciler uzun süre pozisyonlarını getirdiler ve volanın pil olarak ana dezavantajına - düşük enerji yoğunluğuna işaret ettiler. Bağlı olduğu şeyle! Görünüşe göre her şey basit: dönme hızını iki katına çıkararak, fizikten bilindiği gibi volanın kinetik enerjisini dört katına çıkarıyoruz. Ancak aynı zamanda volan gövdesi üzerindeki mekanik yükler de dört kat artarak başkaları için büyük tehlike oluşturan parçaların oluşmasıyla kırılmasına neden olur. Ve sonra bilim adamlarının ve tasarımcıların arayışı, ince liflerden veya bantlardan sarılarak yapılan sözde süper volanların yaratılmasına yol açtı. Gerçek şu ki, modern filament ve bant benzeri malzemeler muazzam bir güce sahiptir - aynı malzemeden yapılmış bir monolitten birkaç kat daha güçlüdür. Bir süper volan kopması da daha güvenlidir: ince lifler veya bantlar, ciddi tahribatlara neden olabilecek parçalar oluşturmaz. Bu satırların yazarı, bir bant süper volanı bir kırılma için test etmek zorunda kaldı: iki milimetre kalınlığındaki bir kasayı bile kıramadı, monolitik volanlar ise metre duvarlarını umursamadı. Asıl mesele, bir süper volanın enerji yoğunluğunun monolitik olanlardan çok daha yüksek olmasıdır. Teorik olarak, elektrik pillerinden bile çok daha yüksektir, ancak pratikte bunlara izin vermez. Bununla birlikte, piller yalnızca enerji yoğunluğuyla değil, aynı zamanda güç yoğunluğuyla da karakterize edilir: yani, her bir kilogram kütlenin geliştirdiği güç. Ve bu göstergeye göre volanın eşi benzeri yoktur. Bu nedenle, süper volan, geleceğin nakliyesi için umut verici bir batarya (ve motor). Arabanın hızlı bir şekilde hızlanmasını sağlar ve daha az etkili fren yapmaz, büyük bir dayanıklılığa sahiptir - tek kelimeyle, bir akülü arabanın ihtiyaç duyduğu ve şu anda çok eksik olan tüm nitelikler. Süper volan, sık hızlanma ve yavaşlama ile döngüsel, yoğun bir programda çalışan otobüsleri, metro trenlerini, taksileri ve diğer şehir içi ulaşım araçlarını sürmek için özellikle umut vericidir. Vakumlu bir dönme odasındaki modern süper volanlar, enerjiyi haftalarca bile depolayabilir ve özel haşhaş pili örnekleri onu yıllarca yönetebilir. Enerji tasarrufu açısından, yalnızca bir değerli rakipleri var - elektrik veya daha doğrusu elektromekanik piller. Nispeten yakın zamanda yaratıldılar, ancak görünümlerinin tarihi 1799 olarak kabul edilebilir, ancak seyreltik sülfürik asit içine bakır ve çinko elektrotlar yerleştiren Alexander Volta ilk galvanik hücreyi aldığında. Sonuçta, prensip olarak hemen hemen her galvanik hücre, içinden ters yönde bir akım geçirilerek şarj edilirse bir pil haline gelebilir. El fenerleri ve transistörlü alıcılar için kullanılan sıradan kuru piller bile bir pil gibi 8-10 kez şarj edilebilir. Başka bir şey de, bu tür bir "şarjın" ekonomik olarak özellikle karlı olmamasıdır: verimlilik çok düşüktür. Ancak, görüyorsunuz, yine de atılmış bir pilden çok daha yüksek. Gerçek piller, geleneksel galvanik pillerden daha pahalı olmasına rağmen, 8-10 şarj döngüsüne değil, yüz kattan fazlasına dayanabilir. Bu nedenle elektrik pillerinde enerji depolamak çok pahalı değildir. Elektrikli piller arasında kurşun asitli piller en yaygın olanıdır; her arabaya marş aküsü olarak takılırlar. Bunlar mütevazı çalışkanlar, enerji ve güç göstergeleriyle parlamazlar, ancak oldukça ekonomiktirler - yüksek verimlilikleri vardır. Doğru, dona, yüksek akımlara ve güçlü deşarjlara tahammül etmezler. Bunların aksine, pil iddiasız, ancak düşük verimliliğe sahip: kurşun asit için 0,4-0,5'e kıyasla 0,75-0,8'e kadar. Bu iki pilden çok şey bekleyemezsiniz. Enerji ve güç yoğunlukları düşüktür ve böyle bir yüke sahip bir araba esas olarak kendi kendini taşıyacaktır - çok ağırdırlar. Şu anda bilim adamları tarafından süperakümülatörler - sodyum kükürt, lityum klorür vb. Elbette böyle bir pilin bir araba kazasında yok olması pek iyiye işaret değil ve özellikle içindekileri ısıtma ihtiyacı düşünüldüğünde verimlilikleri düşük. Bununla birlikte, enerji yoğunluğu çok yüksektir - kurşun asidinkinden on kat daha fazladır ve güç yoğunluğu, kilogram kütle başına 300 W'a kadar iki kat daha yüksektir. Bu tür "süper akümülatörlerin" henüz laboratuvar duvarlarını terk etmedikleri ve onlar üzerinde çalışmak ve çalışmak zorunda oldukları belirtilmelidir. Son olarak, yakıt enerjisini doğrudan elektrik akımına dönüştürmeyi mümkün kılan yakıt pillerinden bahsetmeden geçilemez. Bunlardan en ilginç olanı, doğrudan elementin kendisinde su ayrıştırma sürecini kullanan oksijen-hidrojen elementleridir; ayrıca üretilen gazları depolamak için konteynerlere sahiptir. Hidrojen ve oksijen, örneğin katalizörler, yüksek sıcaklık vb. . Yakıt pilleri, elektrikli araçlar için çok umut vericidir, ancak yine de çok ağır ve pahalıdır.
Termal enerji akümülatörleri diğerlerinden farklıdır. Kendi başlarına arabayı hareket ettiremezler, ancak bir ısı motoru, örneğin Stirling ile birlikte iyi sonuçlar verebilirler. Bir ısı akümülatörü olan bir kova erimiş lityum florürle yaklaşık beş saat çalışan bir motorlu scooterdan daha önce bahsetmiştik. Sıcak su ile bir termos, güneşte ılık bir taş, sıcak bir demir, kısacası, ısıtılmış herhangi bir vücut bir enerji akümülatörüdür. Bununla birlikte, onu aynı sıcaklığa ısıtılan bir vücuttan on kat daha fazla biriktirebilen bileşikler vardır. Fizikten, kristal bir maddenin erimesi sırasında, sıcaklığının, gizli füzyon ısısı olarak adlandırılan, belirli, genellikle oldukça büyük miktarda ısı harcanana kadar tek bir derece yükselmeyeceği bilinmektedir. Katılaşma sırasında, bu ısı açığa çıkar ve ayrıca maddenin sıcaklığını değiştirmeden. Erime için sözde ısı akümülatörleri bu fenomen üzerine inşa edilmiştir. Gerekli sıcaklık 100°C'nin altında ise, akümülatör maddeler olarak çeşitli kristal hidratlar kullanılır. 600-800°'lik sıcaklıklar için florürler ve lityum hibritleri en uygunudur; yukarıda - bazı metallerin silisitleri ve boritleri: Termal akümülatörler, en umut verici akümülatör türlerinin herhangi birinden daha fazla, muazzam miktarda enerji depolar. Tek sorun, bu enerjiyi mekanik, elektrik ve diğer "yüksek kaliteli" türleri şeklinde kullanmaya çalışırken, enerjinin ana miktarının kaybolması ve ortamı ısıtmaya bırakmasıdır. Ek olarak, ısıyı "yüksek kaliteli" bir enerji türüne (örneğin, bir Stirling motoru, termoelementler, vb.) Dönüştüren bir cihazın kütlesi, tüm cihazın enerji yoğunluğu gibi bir göstergeyi önemli ölçüde azaltır. En sıradan enerji depolama cihazları türlerine daha yakın, ancak bugün termal pil, örneğin başka bir enerji akümülatöründen tahrik edilen bir taşıma aracını ısıtmak için iyi bir kullanım olabilir: elektrik, haşhaş. Piller hakkında konuşun, her zaman ana göstergeleri olan enerji yoğunluğuna atıfta bulunuruz. Çeşitli türleri için, kilogram kütle başına kilojoule cinsinden ifade edilirse, aşağıdaki gibidir: potansiyel enerji akümülatörleri için: çelik yaylar - 0,32; kauçuk - 32; gaz ve hidrogaz - 28. Stirling motorlu ısı akümülatörü - 9. Elektrokimyasal piller: kurşun-asit - 64; nikel-kadmiyum (alkali) - 110; sülfürik sodyum - 800; farklı dekuplaj zamanlarında yakıt hücresi - 15-150. Volan pilleri: delikli çelik disk - 30; eşit güçte katı disk - 120; bant süper volan - 150; özel elyaftan yapılmış süper volan - 650 (model). Ancak volan pillerinin çok büyük enerji depolama rezervlerine sahip olduğu unutulmamalıdır. Yani, örneğin, şimdiye kadar sadece laboratuvarlarda bulunan kuvars elyafından bir süper volan yaparsanız, enerji yoğunluğunu kilogram başına 5000 kilojul'e çıkarabileceksiniz. Ve elmas yapıya sahip "süper kıt" karbon fiber kullanırsak, tamamen harika bir rakam elde ederiz - 15 kJ / kg! Son zamanlarda, Japon bilim adamları bu tür sonuçlara vardılar. Sonuç olarak, tasarımı basit olan bir ısı akümülatöründen elde edilen birikmiş enerjiyle çalışan ilginç bir "sürekli" motor modeli yapmayı önermek istiyorum. Bunu yapmak için, mumlu kağıttan veya diğer ince ve güçlü kağıttan üst kısmı whatman kağıdı veya sert alüminyum folyodan yapıştırarak silindirik bir kapak yapacağız. Bu kapak, kenarları bükülmüş kesiklerden oluşan bir çark şeklinde olacaktır; optimum bükülme açısı ampirik olarak belirlenebilir. Pervanenin ortasında, yapıştırıcıya hafif metal bir yuva tutturulmuştur: içine iğnenin ucunun sokulduğu konik çentikli bir spor. İğnenin küt ucu, kalın telden yapılmış bir tripod ile ağır, yanmaz bir stand üzerine monte edilmiş bir mantarın içine girer. Kapak, iğne üzerinde bükülmez ve hafif bir itme veya aşağıdan nefes alma ile kolayca döner. Böyle bir "sürekli mobil" i harekete geçirmek için, bir stand üzerine 300-400 ° 'ye ısıtılmış metal bir iş parçası koymanız ve bir kapakla örtmeniz gerekir. Isı akümülatörü boşluğu, havanın kaputun içinde aşağıdan yukarıya doğru hareket etmesine neden olacaktır. Türbinden geçen hava, onu daha hızlı döndürür, ısı akümülatörü daha fazla ısıtılır. Kör, bir kutu erimiş kurşun veya çinko ile değiştirilirse daha da iyi sonuçlar elde edilebilir. Sonra gerçek bir eriyen pil elde ederiz. Elbette lityum florür veya lityum hidrit kullanmak en iyisidir. Burada kendinizi yakmamak ve ateş yakmamak için çok dikkatli olmalısınız ancak deney özel donanımlı bir fiziksel laboratuvar veya atölyede yapılmalıdır. Belki birisi bir elektrik lambasını bu kapakla kapatmanın daha kolay olduğunu söyleyecektir. Daha sonra (aynı zamanda boyanabilen) abajur başlığı lamba açık olduğu sürece dönecektir. Ama aynı zamanda konvansiyonel bir ısı motorunu enerji depolamadan çalıştıracağız. Sadece geleceğin makineleri için geliştirilen bazı ısı motorlarından bahsettik. Tabii ki, bunlar yarının tüm ana motor tipleri bile değil. Tabii ki, genç tasarımcılar ve modelciler de onları geliştirmek için ellerinden geleni yapabilirler. Bununla birlikte, yeni motorların yaratılmasının karmaşık ve zaman alan, ciddi ve özel bilgi gerektiren bir konu olduğunu unutmamalıyız; Bir "icat" pek bir şey başaramaz. Ve fikrinizin performansı için ilk test, kendi oluşturduğunuz bir işletim modeli olabilir. Yazar: N. Gulia
▪ Katlanabilir şişme yelkenli katamaran
Dokunma emülasyonu için suni deri
15.04.2024 Petgugu Global kedi kumu
15.04.2024 Bakımlı erkeklerin çekiciliği
14.04.2024
▪ Kendinden kılavuzlu gözlükler ▪ Şekerli içecekler obeziteye ve diş aşınmasına neden oluyor
▪ saha bölümü Göstergeler, sensörler, dedektörler. Makale seçimi ▪ makale Bu numara çalışmayacaktır. Popüler ifade ▪ makale Yosun nasıl büyür? ayrıntılı cevap ▪ makale Profesyonel danışman. İş tanımı ▪ Makale Sigara bir bardağın kenarında. Odak sırrı
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
İlginç makaleler öneriyoruz bölüm 
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri