Про эльфиек и вечный двигатель
Данный материал можно рассматривать как справочный, как приложение к книге "Попаданец на рыбалке", и его нельзя считать комплектом документации по изготовлению силовой установки, изложенной в книге. Он позволяет только оценить возможность реального воплощения подобной идеи.
1. Исходные данные
1.1. Ток потребления электромотора типа Минн Кота в различных режимах движения с использованием ШИМ регулятора:
1-я скорость (скорость движения 1 км/ч) — 2А;
2-я скорость (скорость движения 2 км/ч) — 4,1А;
3-я скорость (скорость движения 3 км/ч) — 6,2А;
4-я скорость (скорость движения 4 км/ч) — 8,5А;
5-я скорость (скорость движения 5 км/ч) — 30А.
1.2. Ток зарядки АКБ
Батарея, обычный свинцовый автомобильный аккумулятор, заряжается током, равным 0,1С (ёмкости батареи). При ёмкости АКБ 60Ач зарядный ток будет равен
Iз= 60х0,1=6А
Время зарядки — пока не зарядится до полной ёмкости. Как правило, сколько батарея разряжается, не меньше этого времени и будет заряжаться, т.е если батарея разряжалась (работала) 5 часов, то и заряжаться будет не меньше.
Таким образом, для обеспечения движения на 4-ой скорости (наиболее часто используемой, изготовителем ограничено время движения на максимальной скорости) необходимо получить ток
I рабочий = 8,5А +6А=14,5А
1.3. Для выработки электроэнергии используется генератор 9412 от Нивы, выходное напряжение 14В на максимальный ток 80А при 6000 об/мин. Работать генератор начинает при 1200 об/мин (холостой ход), в таком режиме он способен выдавать 40-50% своей мощности, т.е ток равный (см. справочные данные и характеристики генератора)
80Ах0,4=32А
2. Структурная схема
Примечание:
1. АКБ может представлять последовательное соединение двух аккумуляторов, выходное напряжение при этом будет 24В.
3. Оценочный расчет
Вот эта схема должна обеспечить нам ток, равный 14,5А, для работы мотора и зарядки АКБ. С учетом того, что генератор выдает 14В, от него потребуется мощность, равная
Pэ=14Вх14,5А=203Вт.
С учетом кпд генератора 0,8 (среднее значение, кпд может быть 0,7-0,9) генератор должен вырабатывать 254 Вт.
Эту мощность он получает от редуктора, через который вспомогательный мотор вращает генератор. С учетом коэффициента преобразования механической энергии в электрическую (коэффициент 1,2; см. материалы в Интернете) на вход генератора надо подать 305 Вт механической мощности.
Т.о. для получения электрической мощности 203 Вт нам надо затратить 305 Вт механической. Или выполнить соответствующую работу (мощность — это работа в единицу времени).
Для вращения ротора генератора используется вспомогательный электромотор, запитанный от другой АКБ. Если параметры этого мотора взять
Напряжение питания — 24В:
Скорость вращения — 12000 об/мин;
Номинальный момент — 500 мНм;
КПД — 86%
То на генератор будет подана мощность (см. учебник элементарной физики)
Pмех =2?пМ, где
?=3,14
п — число оборотов в секунду;
М-момент на входе генератора.
Момент будет равен моменту на выходе вспомогательного мотора, умноженный на коэффициент редукции равный
12000:1200=10
Т.о. на вход генератора можно подать мощность равную
0,5х10х0,86х0,97х2х3,14х20=523,88 Вт
0,86 — кпд работы электромотора
0,97 — кпд цилиндрической передачи
20— число оборотов в секунду.
С учетом того, что на зарядке будет одновременно находиться два АКБ, общая механическая мощность, подаваемая на вход генератора, должна быть 430,5 Вт вместо предварительно определённой 254 Вт. Фактически на вход генератора будет подаваться мощность 523,88 Вт, из которой будет использовано на только 430,5Вт.
4. Оценка полученного результата
Работа данной силовой установки определяется работой вспомогательного электромотора. Очень приблизительным его аналогом можно считать Maxon EC motor 136207, параметры которого уступают требуемым, но в пределах возможной коррекции. Ток потребления такого мотора составляет 7А при напряжении питания 24В.
На сегодняшний день существуют и более мощные вентильные моторы с параметрами, превышающими требуемые. Так что сделать заказной электромотор с заданными характеристиками на магнитах из редкоземельных металлов в соответствующем оборонном институте не должно быть трудновыполнимой задачей.
Данный расчет не ставит перед собой задачу ответить на все вопросы по конструкции силовой установки, генератору, габаритам и режимам работы. Зато он позволяет оценить возможность изготовления подобной установки и сделать выводы. Расчет показывает, что это возможно.
Почему-то никого не удивляет такое устройство, как гипердвигатель, просто никто ничего не может про него сказать. Зато абсолютно все разбираются (как им кажется) в электричестве и физике, не дав себе труда даже взять калькулятор и посчитать возможные варианты, стоящие за любой идеей.
Если назвать вспомогательный мотор сигмадеритнитатор, то вопросов тоже ни у кого не будет, это будет что-то родственное гипердвигателю, а значит вполне реально существующее.
Выводы
1. Создание подобной установки вполне возможно при современном уровне технологии.
2. Подобная установка может работать при существующих законах природы и не противоречит им.
3. Если сложно воспринять подобную идею, можно считать, что установка изготовлена на основе сигмадеритринитатора.
Ау, эльфийки, где вы. Кто мотор крутить будет? Нет эльфиек. Значит, придётся мотор крутить такой даме, как Физика, хотя она обычно для этих целей использует таких помощников как Законы Природы.
Используемая литература
1. Элементарный учебник физики под редакцией Ландсберга
АКБ
Редуктор
АКБ
Мотор
Генератор
Вспомогательный мотор
