Решение электромобиля.
Казалось бы - о чём речь? Ведь электромобиль придумали уже давно. Но почему-то на дорогах мы его видим очень и очень редко.
Основная проблема электромобиля – чрезмерный вес и объём батарей и, как следствие, его несоответствие современным динамическим показателям, таким как: время разбега, проходимость, максимальная скорость, - а также социальная адаптация и, разумеется, налаженный бизнес углеводородных магнатов. Хотя, думаю, не трудно понять, что загазованность в равной степени проникает как в дома простых жителей, так и в их благочестивые апартаменты, не говоря уже о глобальных экологически негативных тенденциях. Данное решение по эффективности подобно карбюратору для двигателя внутреннего сгорания, или подводным крыльям для катеров. Это сравнение приведено для того, чтобы дать понять о самоотчётности – из ничего не бывает наращивания, но происходит при рациональном потреблении. В нашем случае используется возможность перераспределения имеющегося ресурса благодаря целевым особенностям автомобиля, внутренних свойств электродвигателя и сети, квадратичной и геометрической прогрессии сопротивления среды и вращающихся элементов. Теперь понятно, что речь не пойдёт об энергоносителях с их низкой удельной ёмкостью, зоной исследований для электрохимиков и над чем сегодня бьются ведущие автомобильные компании. Не скрою своего мнения - это тупиковое направление, не имеющее решения, за исключением незначительных улучшений.
Идея предполагает два мощных двигателя, каждый около метра в диаметре, до 50см в ширину (50см между ними на стекло заднего вида) - оптимальные параметры для удельной эффективности. Двигатели должны быть, в обязательном порядке, постоянного тока (классика), расположенных в самом устойчивом месте (несколько впереди ведущих задних колёс, позади салона, оси поперёк на высоте около 75см от земли), с приводами каждый на соответствующее колесо (также непривычно мощные и увеличенные в диаметре с целью уменьшить кол-во оборотов). В пространстве между ними (более половины кубометра) расположится блок питания. Таким образом, достигается необходимая дислокация основных тяжестей. Данное расположение позволяет также обойтись без порога лобового стекла. Из приведённого ниже рисунка видны особенности конструкции, её обтекаемости высокой степени, создающей фиксирующее давление на передние колёса (уже обычного стандарта), уплотнённый воздушный поток по-над крышей, попадающий через входные проёмы (суммарной площадью в четверть квадрата метра) в отсеки двигателей. Однако, создав искуственно сопротивление и увеличив нагрузку, мы совершаем "шаг назад". Отличительной особенностью нашего двигателя является – вращающийся статор в том же направлении, что и ротор. По наружному периметру статор снабжён косыми лопастями, о которые бьётся воздушный поток, попадая в отсек двигателя. При этом, естественно, создаётся подъёмная сила, уменьшающая сопротивление качения шин и подшипников. Определив оптимальный угол атаки и площадь воздухоприёмника, учитывая возможность их регулирования, мы добиваемся компенсации дополнительного сопротивления (если не на 100%, то не меньше 75% уже хорошо). Шаг вперёд. Расположение основных масс, а также смещение на скорости центра тяжести назад, подконтрольный отрицательный танкаж с улучшением обтекаемости, позволяют нам делать это без ущерба для устойчивости. Тем более, что на поворотах, по причине надлома вектора встречного потока, подъёмная сила будет временно исчезать. Выброс поступающей воздушной массы из двигательного отсека осуществится через прорези в боковых и задних стенках, а также через дно - что называется "на всех парах".Это обстоятельство поможет нам избавиться от завихрений позади автомобиля, тормозящих движение. В результате всего машину временами (при ускорении на больших скоростях) будет приподнимать на задние колёса. Не страшно - крыша над двигателем при значительных и опасных изменениях ракурса сработает, как прижимной споллер. К тому же, суммарный вес задней половины авто составит около 800кг и более, в зависимости от поставленной цели, мощности системы. С переходом на равномерное движение обороты статора начнут расти, сопротивление атаке воздуха о лопасти соответственно уменьшится, автомобиль станет опускать в обмен на падение самоиндукции и т.д. Свободный передок легко уходит в поворот, спокойно преодолевая некоторое противление от вращающегося двигателя. Последний фактор даже на пользу безопасности - многие аварии происходят, по неопытности, от переусердствования при чрезмерной податливости рулевого колеса (у страха глаза велики).
Учитывая, что графический вид параболы квадратичной прогрессии сопротивления среды более "агрессивен" (начинает заметно проявляться на скорости свыше 90 км в час - по расходу топлива), чем таковая у геометрической прогрессии сопротивления качения (проявляется от 120 - по данным специального тестирования), а также, из-за разницы плеч-радиусов статора и ротора и, по причине соблюдения закона равенства действия и противодействия, статор начнёт вращаться. Необходимо добавить о перехлёсте ременной трансмиссии и некоторый наклон ведущих колёс внутрь, что способствует устойчивости и устраняет трение ремней на пересечении. На вопрос – могут ли ремни выдерживать такие нагрузки скажу – во-первых: - их будет использоваться два, что всегда позволит доехать до станции, во-вторых: - их замена не сложная процедура, и в третьих: - современные технологии способны создавать довольно прочные материалы. А главное – мы используем не ДВС, у которого "взрывной" дёргающий характер, а электродвигатель, у которого характер силовой – степенный, но очень настойчивый.
Далее. Вращение статора будет приводить, по-мере увеличения оборотов, настигая ротор, к нейтрализации ЭДС самоиндукции в обмотке ротора, как известно, всегда направленной против подаваемого напряжения и отнимающей у неё до более 90%. В режиме опережения статора ЭДС самоиндукции складывается к подаваемому напряжению. Это приведёт к постепенному, но своевременному увеличению мощности системы двигатель – батарея. Так мы связываем в зависимость её от скорости. Чем больше скорость автомобиля, тем выше энергопотребление и выдаваемая тяга. К примеру – использование мощных конденсаторов параллельно с аккумуляторами в выборочной пропорции вполне осуществит необходимый прорыв. Естественно, обмотки двигателя на тот момент будет перегревать, но речь идёт о считанных секундах разбега. Предохранит нас от замыкания, к тому же, мощное охлаждение. Ещё один, победный шаг! Преимущества такого устройства будет проявлять себя и в городском режиме, когда при торможении или замедлении, кроме обычной рекуперации в виде электричества, мы будем получать мощное нарастающее вращение статора и использовать его при последующем ускорении. Именно наша концепция позволит, получив необходимую скорость, перейти на эконом-режим. Тогда статор во вращении начнёт опережать ротор при равномерной, крейсерской скорости, и мы будем использовать лишь тонко-профильную его обмотку для магнитного потока и автоматическое включение, замкнув ротор на себе, в котором будет вращаться теперь только ток самоиндукции в нужном нам направлении. Перспектива же скоростных характеристик (максимальная скорость, время разгона) просто не обозрима и ограничивается, думаю, лишь техническими возможностями вообще наземного транспорта. Продумана также важная необходимая деталь, связующая основные тяжеловесные агрегаты во-едино от расшатывания, попутно с собственным функциональным предназначением. Простота конструкции и специфика электро-транспорта позволяет широко применять древесные и пластиковые материалы.
Прямое попадание воздушного потока снимает необходимость решать вопрос охлаждения двигателя и батарей. В модели будут использоваться "мягкие" амортизаторы, т.к. на скоростях, вращающийся огромный статор, за счёт очень важного гироскопического эффекта (что необходимо особенно приманёврах, на поворотах не заваливаться в крен), представит себя мощным стабилизатором. Наш автомобиль будет не ездить как все, пережёвывая асфальт, а парить по трассе, ни на секунду не теряя над ней контроль. И при этом не травить выхлопом. Можно говорить также о многих других выгодах нашей конструкции. По предварительным расчётам, к примеру, при равномерном движении на скорости 100км\ч тяга среднего легкового автомобиля составляет 200Н. При тех же условиях данная концепция добавит 100Н (вернее - подменит с сохранением потенциала для следующего ускорения), т.е. мы будем иметь 100% прирост мощности. Сплошные нули от неважности точных расчётов на данном этапе - слишком много факторов с диапазоном принимают участие. Только не подумайте, что прирост мы получаем так, откуда не возьмись. Энертия по-прежнему черпается от блока питания. Речь идёт о повышенных возможностях подобной системы. Глубина конденсатора, как лёгкие у спортсмена, обеспечит мощное ускорение и, по той же причине, не менее эфективное торможение. А эконом-режим, при опережающем статоре, медлительному, но в такт стабильному аккумулятору. Такую прибавку можно получить и без нашего изобретения - увеличив относительную мощность двигателя или увеличить ряд батарей. Но в первом случае запас хода иссякнет невосполнимо уже через пару-тройка десятков километров, а во-втором - невосполнимо потеряем в динамике и придётся ползти на "брюхе", заполнив ещё и пол-салона аккумуляторами, т.е. в ущерб практичности. Можно говорить ещё и о претензиях на мировые рекорды в скорости (гироскоп отвечает) и проходимости на одной зарядке (и того проще), если устанавливать экстремально мощные агрегаты, в возможностях чего предела не видно. Не знаю, справимся ли мы с реактивным двигателем, но то что от двигателя внутреннего сгорания останутся только "поршни да шатуны" - это непременно. Наш автомобиль выигрывает именно в сравнении с уже действующими - простота, доступность, без электроники (не считая бытовых элементов) и нана-технологий, экономичность, экологичность - на основе доброй и земной авто-аэро-электро-механики. Но не обо всём сразу.
Таким образом данная конструкция позволяет создавать подъёмную силу, решающую главную проблему электромобиля - чрезмерную массивность электро-энергоносителей (без протонов в обычных условиях не бывает электронов). А вращающийся статор, в нашем случае, даёт возможность много рациональнее её использовать. Ну и - о квадратичной прогрессии, об удивительных свойствах которой ещё в древности слагались не мене удивительные истории и загадки. Именно ей, её крутому нраву и неожиданному ресурсу, автор обязан возникновением описанной концепции. Если силу не одолеть на прямую, то её энергию нужно обернуть в свою пользу.
Благодарю за внимание! И, с наилучшими пожеланиями!
Статья напечатана в научном журнале "Доклады независимых авторов" (Израиль), N 33.
Рубен Коджаманян - врач, изобретатель.