Энергоемкость вращающихся дисков со спицами-хордами из композитов

• Автор: Моорлат, Пээп Андресович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Рига
• Количество страниц: 165 c. : ил

К 'і

Глава 4. ЭНЕРГОЕМКОСТЬ И МОЩНОСТЬ КОЛЬЦЕВОЙ СИСТЕМЫ
4.1. Энергоемкость радиальной системы спиц с
ободом
4.2. Энергоемкость маховика с пересекающимися спицами
4.3. Мощность хордового маховика при плавном
торможении
Выводы по главе
Выводы
Литература
Приложение I
Приложение 2 .’

Работа посвящена оценке эффективности использования кольцевых систем со спицами-хордами из композитов в качестве энергоемких элементов инерционных накопителей энергии - маховиков. Композиты на основе высокопрочных волокон являются наиболее перспективными материалами для роторов маховиков, разработка которых является основным вопросом в технической проблеме создания инерционного накопителя энергии. Композиты в качестве материалов для маховиков обладают двумя основными преимуществами по сравнению с металлами: высокой удельной прочностью при нагружении вдоль волокон и, в правильно спроектированной конструкции, относительно безопасным Сбезосколочным) характером разрушения. Маховики из композитом получаются легкими и накапливают энергию за счет высоких скоростей вращения.
Испытания моделей и опытных конструкций показали, что практически достигнутая энергоемкость маховиков еще далека от потенциальных возможностей композитов. Создание эффективных конструкций маховиков из композитов оказалось невозможным без преодоления проблем, связанных с преждевременным разрушением этих материалов от поперечного отрыва. Это сделало необходимым рассмотрение различных типов вращающихся конструкций из композитов и оценку целесообразности их использования в качестве энергоемких элементов маховиков. К настоящему времени достаточно полно изучены вращающиеся диски и оболочки, выявлены их достоинства и недостатки в качестве накопителей энергии. Анализ показал, что наиболее эффективным энергоемким элементом маховика из композита в настоящее время является свободно вращающийся толстостенный обод, образованный окружной намоткой. Он совмещает простоту изготовления с высокими значениями не только массовой, но и объемной энергоемкостей.

где j-/0 , J^o , j-so соответствуют начальным значениям ^ при U. = 0. Таким образом, вместо (Z.51) получено неравенство (.2.57)f содержащее функции углов, характеризующих направление нити по отношению к точке касания в процессе укладки хорды. Эти углы легко определяются через закон движения точки касания ' и
закон движения нитеукладчика.
Рассмотрим использование условия (£5?) на конкретном примере (рис. 2.1(1), когда хордовая намотка реализуется использованием простейшего механизма - кулисного, приводящего в движение нитеукладчик. В этом случае закон движения нитеукладчика будет иметь вид:
^ С°5^ , ^ З/'п , (А-5*)
T--taxA/n- (
где - угол поворота нитеукладчика относительно оси вращения X > ^ - радиус круговой траектории нитеукладчика.
Угол поворота диска £0 , при котором начинается укладка новой хорды, определяется из требования, чтобы две точки касания нитью кромки диска ^ и (риси точка с координатами ( О , , о ) лежали на одной прямой. Пусть £ ‘i ).
Тогда на основе рис. Л, /О можно определить начальный угол to :
4-4 +
-- - f,
COS°C = X COS (ы. + tji ) t следовательно,
/ /COS'* X
tQ= orcaosl- -g) + arccos f—y~)- (■?.**)