«Механический выпрямитель» может покрыть до 8% энергопотребления гибридного автомобиля

На неровной дороге значительная часть энергии автомобиля уходит в бесполезное тепло, выделяемое амортизаторами. Ранние попытки использовать их энергию были слишком ломкими или слишком дорогими и сложными. Новое устройство регенерации механической энергии подошло к проблеме с другой стороны.

Изобретатели из Университета штата Нью-Йорк в Стони-Брук (США) предложили новый вариант использования энергии раскачивания автомобиля на неровностях, сегодня уходящей в нагрев (и износ) амортизаторов.

Рис. 1. Казалось бы, ничего сложного: шестерня передаёт вращение на коническую зубчатую передачу, которая крутит небольшой генератор. Однако столь просто преобразовать хаотичные колебания в периодические удалось впервые. (Здесь и ниже иллюстрации Lei Zuo).

Океанские волны, сотрясающие корабль, стыки рельс или дорожные ямы — все они передают на корпус транспортного средства серьёзные вибрации. Беда в том, что вибрации эти нерегулярные, уникальной интенсивности, да и приходят с разных сторон. На дорожных ямах машина всё время качается с разными интервалами, а любой преобразователь энергии, естественно, работает с разной эффективностью при разной частоте колебаний. Более того, сила ударов на крупных неровностях может вывести из строя сам рекуператор энергии раскачивания.

Новый тип электромеханического рекуператора конвертирует нерегулярные колебания в регулярные, да ещё и направленные всегда в одну и ту же сторону. Авторы сравнивают устройство с электрическим выпрямителем, преобразовывающим переменный ток в постоянный. По их расчётам,

стандартная машина на ровной дороге вырабатывает раскачиванием (в зависимости от массы и жёсткости подвески) от 100 до 400 Вт.

Смонтировав устройство на обычном Chevrolet Suburban, исследователи замерили выработку энергии в неспешном городском ритме и обнаружили, что

при средней скорости в 24 км/ч каждый регенератор механических потерь, уходящих на раскачивание автомобиля, вырабатывает от 15 до 100 Вт (на машине их, ясное дело, четыре).

Такая подпитка для обычной бензиновой машины сокращает расход топлива на 2% (без кондиционера и музыкального сопровождения) или на 4% (с ними), поскольку энергия, получаемая от раскачиваний на неровностях, может идти только на подпитку аккумулятора. В гибридных авто (они тоже испытывались), где электроэнергия может использоваться не только для прослушивания музыки и работы кондиционера, но и для вращения электромоторов, подпитка снизила потребление горючего в среднем на 8%. Такие же результаты теоретически должны быть и у электромобилей.

Самое же главное в том, что, преобразуя энергию колебаний всё время в одном направлении и придавая ей всегда одинаковую частоту, устройство полностью устраняет вероятность разрушения при большой шоковой нагрузке (попадание колесом в незакрытый люк), что впервые позволяет говорить о практичном с точки зрения живучести устройстве такого рода.

На испытаниях прототипов удалось добиться преобразования 60–70% энергии раскачивания в электрическую, что весьма и весьма неплохо.

По сути, это означает, что срок службы амортизаторов должен утроиться, ведь нагрузка на них тоже сократится втрое. Одно это должно наполовину «оплатить» устройство, ну а экономия топлива для обычной машины окупит рекуператор через 3–4 года для машины с ДВС и через 2–3 года для гибрида и электромобиля. Для автобусов и грузовиков из-за их радикально большей массы рекуператор вернёт свою стоимость через год–два.

Перспективы у изобретения есть и на железной дороге. Вибрация поездов может обеспечить энергией светофоры и барьеры на железнодорожных переездах.

А ещё исследователи надеются, что их устройство пригодится американским войскам в Афганистане.

Благодаря небезызвестной компании, близкой к семейству Бушей, тамошний литр бензина обходится военным в $110 (!), поэтому для среднего армейского грузовика в Кабуле окупаемость не превысит месяца.

Ну а вдалеке разработчикам видится море: волны, сегодня бесполезно бьющие в борта кораблей, могут стать эффективным источником дополнительного энергоснабжения даже для крупных судов…

Источник(и):

1. phys.org

2. compulenta.ru

http://www.nanonewsnet.ru/articles/2012/mekhanicheskii-vypryamitel-mozhet-pokryt-do-8-energopotrebleniya-gibridnogo-avtomobily