Всем, кому когда-либо доводилось сталкиваться с проблемами хранения энергии, знают, что одним из основных проблемных моментов является, дороговизна аккумуляторов и их недолговечность, что существенно уменьшает возможности по сколь-нибудь экономичному хранению электроэнергии.
Однако, есть одна альтернатива, о которой редко говорят, но, тем не менее, она представляет очень интересные возможности — запасание энергии в маховиках!
Самое любопытное заключается в том, что запасание энергии в маховиках очень широко распространено вокруг нас и мы сталкиваемся с этим многократно!
Однако, давайте начнём с самого начала...
Под маховиком понимается массивное колесо, которое может запасать кинетическую энергию во время вращения.
Соответственно, здесь существует 2 варианта для запасания: большой вес и(или) большая угловая скорость.
Маховики издревле сопровождают человечество, так как идея «хранения энергии в колесе», пожалуй, появилась задолго до того, как было открыто электричество и реализовывалась, поначалу, для решения других задач, а задачи для маховика находились без глубоких теоретических обоснований, — просто опираясь на бытовую наблюдательность.
И одной из древнейших реализаций маховика является всем известный гончарный круг — устройство, в виде массивного каменного или керамического толстого диска. Мастер раскручивал этот диск, ставя на его поверхность податливую порцию глины и инерции круга хватало, если её поддерживать, чтобы без рывков крутить диск и создавать тела вращения — горшки, тарелки и иные глиняные сосуды:
Сведения о таких устройствах дошли до нас ещё со времён Древнего Египта и Месопотамии.
В дальнейшем, гончарный круг эволюционировал, получив отдельное приспособление для вращения его ногами — второй диск, связанный осью с первым, а сам был укреплён на столе:
С течением времени маховики нашли своё применение и в устройствах, для создания нитей – прялках:
Которые, тоже эволюционировали, и, со времён средневековых прялок, изображённых выше, дошли до нас уже в механизированном варианте, с ножным приводом (примерная такая, как ниже, у моей прабабушки тоже была):
Также, этот принцип, подобный прялкам (как с ручным, так и с ножным приводом), был широко распространён в разнообразных «точилах» — устройствах для заточки ножей и прочего инвентаря:
С точки зрения современного человека выглядит занятным (и даже, в некоторой степени, вызывающим оторопь), но на таком принципе базировались даже токарные станки!
Ну а что делать, двигатели то ещё не изобрели (а если и изобрели, то они явно не такие дешёвые и массовые, чтобы быть доступным каждому), а «прокачивать цивилизацию» — как‑то надо :-) :
Наступившая эпоха промышленной революции принесла с собой потребность сохранять движение машин, имеющих в цикле своей работы «мёртвые» точки и особенно это касалось разнообразных машин возвратно-поступательного действия: сначала паровых, а затем и внутреннего сгорания, где сам принцип действия машины настоятельно требует наличия маховика, системно запасающего и отдающего энергию для сохранения непрерывного действия машины, в те моменты, когда ничего иного её не движет:
Причём в двигателях, особенно двигателях внутреннего сгорания, мы видим, что привычный нам вид маховика меняет форму, становясь более компактным и эффективным, Т-образной формы:
В дальнейшем, этот вид маховика перекочевал во многие плунжерные (т. е. с поршнем) конструкции — компрессоры и даже электрические приводы, в частности, приводы плунжерных насосов для добычи нефти из скважин с «малым дебитом» (т.е. малой отдачей скважины в течение суток; грубо говоря — нефть идёт, но её мало, просто так бросать жалко и тогда ставят такой насос; причина малого дебита — скажина «иссякла» из за долгой добычи и такое делают перед закрытием иссякшей скважины (т. е. её консервацией) или нефть вязкая, примерно, как майонез и её физически невозможно быстро «высасывать» из земли).
Называются такие насосы ШГН или, более правильно, УШГН — «Установка Штангового Глубинного Насоса».
В массовом сознании, именно такие насосы и ассоциируются, собственно, с «нефтянкой»:
Хотя, это всего лишь малодебитный насос и настоящие высокопроизводительные насосы даже не видно — из земли торчит кусок трубы в метра полтора — два и это всё :-)
А сам насос — длиннющая «колбаса» метров в 400 (!) длиной — «висит» под землёй, на глубине где-то около 2 км (везде, по-разному, в зависимости от расположения нефтеносного пласта)…
Хотя, не все двигатели внутреннего сгорания оснащены им, Т-образная форма маховика встречается только в маленьких двигателях, тогда как в крупных моторах, с большим количеством поршней — маховик выглядит вполне стандартно, в виде диска, расположенного с торца мотора, и насаженного на коленвал:
Причина такой разницы в форме и размерах между маховиками маленьких двигателей внутреннего сгорания (двс) и больших, в том, что у маленьких маховик обычно прячется внутри картера и там просто нет места, чтобы разместить большой диск, поэтому, чтобы сохранить большой импульс маховика в нужный момент — его делают Т-образным (там снаружи ещё стоит большой, относительно лёгкий маховик-вентилятор с магнитами системы зажигания, но это уже частности).
А у больших двс, с массивом цилиндров другая проблема: нужен огромный импульс, чтобы в нужные моменты сдвигать с места такую кучу цилиндров, да и места много — поэтому и ставят с торца коленвала большой диск. Всё просто…
Со временем, проникли маховики и в сферу личного транспорта, где, с появлением велосипедов, а затем, и мотоциклов, долгое время считалось, что именно маховик и помогает удерживать равновесие, создавая гироскопический эффект и предотвращая падение ездока:
Однако, последние исследования показали, что это заблуждение: да, гироскопический эффект вносит свою лепту, но, колёса велосипеда/мотоцикла слишком лёгкие, чтобы удержать ездока только за счёт гироскопического эффекта!
И основная причина, почему ездок не падает, — это едва заметные подруливания им (часто, даже не осознаваемые), в сторону падения, что отбрасывает его в противоположную сторону!
Точку в этом вопросе поставила группа инженеров, под руководством Энди Руины (Andy Ruina), проведя исчерпывающие исследования в Cornell University, в 2011 году.
Правда, ради справедливости, стоит отметить, что существовали и транспортные средства, использующие в чистом виде гироскопический эффект маховика, для удержания равновесия!
Например, 2-х колёсный «гирокар Шиловского», который, в своё время, наделал много шума, когда проехался, в 1914 году, по улицам Лондона:
Удерживался автомобиль в равновесии за счёт быстро раскрученного маховика, диаметром в 1м, толщиной в 12 см, и весом в 600 кг, приводимого во вращение электродвигателем, мощностью в 1,25 л.с. и двух 50 кг маятников.
Были и другие подобные конструкции, например, двухколёсный трамвай.
Причина, почему эти аппараты не пошли в массовое производство: их преимущество, в удержании равновесия во время движения, — превращалось в недостаток, потому что если попытаться повернуть — сдвинуть с места маховик, не так-то просто, знаете ли…
Скажем, тот же трамвай — просто сходил с рельс…:-)
Да и энергозатратно, постоянно поддерживать вращение маховика.
Тем не менее, концепция остаётся притягательной и, даже в наше время, кое кто пытается делать аналогичные прототипы:
Упомянув про маховик в роли гироскопа, нельзя не упомянуть и ещё одно его интереснейшее применение: инерциальные системы навигации!
Вкратце: быстро раскручивается маховик и это вращение поддерживается. В дальнейшем, если система, в которой установлен такой маховик, — движется, то, по смещениям системы, относительно стабильного положения маховика, а также отсчёту времени — можно получать ориентиры системы в пространстве и пройденное расстояние.
Этот принцип может применяться для навигации разнообразного транспорта, а также систем вооружения, например, ракет, для наведения на цель, в условиях отсутствия сигналов систем глобального позиционирования (GPS, ГЛОНАСС и т. д.) — например, из-за активного ведения противником радиоэлектронной борьбы.
При этом, что интересно, современные инерциальные системы навигации стоят дешевле, и могут строиться более простым способом, используя элементы, так называемых «микроэлектромеханических систем» (МЭМС), которые изготовляются тем же способом, что и процессорная техника, — литография с травлением, только это уже устройства, содержащие элементы механики.
При этом, по своей точности, они сравнялись с механическими, а по весу и стоимости — существенно меньше их.
Тем не менее, классические механические устройства сохранились в тех сферах, где необходима навигация без коррекции внешними сигналами, в течение многих часов или дней, так как в таких условиях, точность классических систем всё ещё превосходит МЭМС-устройства.
И, раз уж мы заговорили об оружии, нельзя не упомянуть такой интересный факт из истории вооружения: в прошлом, целым рядом конструкторов были проделаны попытки использовать маховик... в роли оружия!
Каким образом: многим не давала покоя мысль, что для выпуска в цель пуль, не обязательно ускорять их с применением сгорания химического топлива, наподобие пороха — потому что можно попробовать их разгонять, используя древний принцип катапульт, только в качестве разгоняющего устройства применив диск!
До нас дошли сведения о целом ряде подобных аппаратов, одним из которых является устройство, разработанное ещё в 1926 году, в СССР, конструкции Г.М.Горшкова:
Как видим, аппарат представляет собой диск, со спиралевидными направляющими, вращающийся на полой оси, через которую в центр диска подаются пули, которые затем скользят по спиралевидным направляющим, ускоряются, и выбрасываются, в определённый момент, с периферии диска, в ствол.
Подача пуль по оси производится с помощью сжатого воздуха, а выпуск их с периферии диска осуществляется специальным механическим стопором, открывающемся только в нужный момент, когда канал находится напротив ствола.
При этом эксперты отмечают неоднозначность потребности в стволе: так как в обычном оружии, ствол выполняет роль средства для ускорения пули, здесь же, этим средством является диск и ствол как бы и не нужен...
Несколько позже, уже в 1935 году, альтернативная конструкция была разработана Я.И.Коробовым, где подача пули также осуществлялась в центр диска, а ускорение пули производилось её движением от центра, по прямой, к отверстию в ободе диска.
При этом, что интересно, диск на самом деле был составным, состоящим из двух половин, а пуля, попадая в центр через полый канал, оказывалась между этими половинами, где каждый диск вращался в противоположную другому диску сторону, и на обоих были спиралевидные канавки.
Таким образом, движущаяся пуля получала как ускорение от центра к периферии, так и закручивание её вокруг своей оси, как в обычном огнестрельном оружии:
На картинке выше, можно видеть (в верхней части), как расположены и сходятся друг с другом 2 спиральные канавки — по одной на каждом диске.
Конструкция Коробова в корне решала проблему предыдущей конструкции Горшкова, а именно, низкую точность — благодаря приданию пуле гироскопического эффекта за счёт закрутки, благодаря чему, несмотря на то что прямых исторических свидетельств до нас не дошло, мы можем предположить, что диск Коробова развивал показатели, сходные с показателями обычного огнестрельного оружия.
Несмотря на это, у «дисковых метателей» имелись свои принципиальные проблемы, которые никак не могли быть решены:
необходимость предварительной раскрутки массивного диска, что, в боевых условиях, неприемлемо, так как оружие всегда должно быть готово к бою;
значительный гироскопический эффект вращающегося диска, из-за чего, его совершенно невозможно оперативно поворачивать и наводить на цель;
опасность разрушения диска, из-за действий противника (попадание пули, снаряда, осколка), благодаря чему диск становится крайне опасным для оператора;
необходимость высокоточной обработки ведущих бороздок диска(ов) где даже малейшие неточности будут влиять на рассеивание пуль при стрельбе.
Как мы видим, несмотря на практическую реализуемость подобного устройства, его преследует целый ряд принципиальных проблем, из-за чего такие устройства и не пошли в серию...
Возможно, своё возрождение дисковые метатели могли бы пережить в наше время, в качестве своеобразных стационарных турелей, где горизонтально расположенный диск мог бы метать метаемый снаряд в любом направлении из 360º возможных, с высокой точностью, будучи управляемым электроникой.
Ну и, после рассмотрения всех этих вопросов мы подошли к самому вкусному – а ведь маховик, может быть использован по самому прямому своему назначению, в качестве накопителя энергии, для частного дома, устранив необходимость в аккумуляторах!
Тем не менее, сразу нужно оговориться, что это довольно сложная инженерная задача, и, браться за неё имеет смысл только «из любви к инженерному искусству» :-) так как существуют и более простые варианты, например, так называемые «гравитационные накопители» — бетонные блоки, вода, и т. д. и т. п. поднимаются на высоту, в момент, когда есть электрогенерация.
Когда генерация пропадает (например, ночью), всё это начинает опускаться на прежний уровень, вращая генераторы.
Однако, если бы мы набрались смелости взяться за построение маховика в качестве накопителя, для будущей генерации электроэнергии, то перед нами стали бы во весь рост две основные проблемы: трение воздуха (в меньшей степени) и как подвесить большую массу, с минимальным трением об основу (в большей степени).
Если опираться на результаты экспериментов, проведённых энтузиастами, то, ими было выявлено, что, к примеру, если использовать подшипники для оси, на которой закреплен маховик, то, маховик весом в 0,5 кг останавливается примерно за минуту, в то же время, если использовать магнитный подвес, то это время можно растянуть до примерно получаса.
Практических реализаций идеи использования маховика для частного дома весьма мало, однако, на этой почве отметился французский стартап Energiestro, который разработал бетонный маховик, вращающийся в вакуумной камере (чтобы устранить трение о воздух, о котором мы говорили выше), с магнитным подвесом:
Маховик имеет диаметр в 1 м и вес в 3 тонны, что, позволяет запасать порядка 10 кВт*ч.
Стартап заявляет, что в данный момент, ведутся работы над версиями на 20 и 50 кВт*ч.
Подытоживая этот рассказ, можно отметить, что маховики сопровождают человечество всю его историю, применяясь от простых вариантов до реализации весьма сложных технологий.
И кто знает, что принесёт нам будущее, может быть, новые идеи, как использовать маховик? ;-)
Комментарии (73)
Rsa97
02.10.2025 07:10Во времена первых паровых машин, пока не изобрели автоматический регулятор скорости, были случаи, когда литые чугунные маховики просто разрывало на высоких оборотах. Зафиксирован случай, когда при поломке регулятора обломок весом 210 кг пробил крышу строения, где стояла машина и упал на здание в 80 метрах.
Гораздо большую безопасность дают современные супермаховики изготовленные из навитого на ось троса или ленты и помещённые в неподвижный кожух. При разрыве ленты она остаётся в кожухе и тормозит вращение трением о внутреннюю поверхность.
Wesha
02.10.2025 07:10Гораздо большую безопасность дают современные супермаховики изготовленные из навитого на ось троса или ленты и помещённые в неподвижный кожух. При разрыве ленты она остаётся в кожухе и тормозит вращение трением о внутреннюю поверхность.
Стыдно при этом не привести ссылку на изобретателя!
daylightcat
02.10.2025 07:10Т-образное на коленвале - противовес, а не маховик. Как и в устройстве привода УШГН (он и на рисунке подписан counterweight - "противовес")
cnet Автор
02.10.2025 07:10Согласен, я здесь имел в виду просто, что у них обоих есть инерционная масса, которая полезным образом используется.
GidraVydra
02.10.2025 07:10Даже у легких мотоциклетных двигателей есть маховик как отдельная деталь.
Astroscope
02.10.2025 07:10Даже у бензопил на 25 кубов это отдельная деталь.
N1X
02.10.2025 07:10Можно сказать что отдельная, а можно, что совмещенная с вентилятором и ротором магнето =) (От коленвала отдельная, я понимаю)
Astroscope
02.10.2025 07:10Вы правы, я (неочевидно) предполагал отделенность от коленвала, а не что на маховик не навесят совмещение несвойственных ему функций, с чем он, впрочем, вполне прилично справляется. Более того, отделенность от коленвала здесь важна не технологическая (несколько разных деталей вместо цельного литья), а именно функциональная - в качестве маховика используется маховик, а не разного рода балансиры в кривошипно-шатунном механизме, вращающиеся части которых тоже являются паразитными маховиками.
martin_wanderer
02.10.2025 07:10Там же чуть дальше массивный маховик в больших двигателях нужен, чтобы сдвигать кучу всё-таки поршней, а не цилиндров
Radisto
02.10.2025 07:10Причина такой разницы в форме и размерах между маховиками маленьких двигателей внутреннего сгорания (двс) и больших, в том, что у маленьких маховик обычно прячется внутри картера и там просто нет места, чтобы разместить большой диск, поэтому, чтобы сохранить большой импульс маховика в нужный момент – его делают Т-образным
А у больших двс, с массивом цилиндров другая проблема: нужен огромный импульс, чтобы в нужные моменты сдвигать с места такую кучу цилиндров, да и места много – поэтому и ставят с торца коленвала большой диск. Всё просто…
А я раньше думал, что Т-образный маховик ставят на ДВС с малым количеством цилиндров (один, как у вас на рисунке, например), потому что он совмещен с противовесом шатуна, чтобы уравновесить дисбаланс, вызываемый шатуном, поршнем и коленом коленвала. А у "больших" ДВС цилиндров много, и противовесы являются частью коленвала, поэтому маховик на сбалансированном (относительно конечно) валу тоже сбалансирован и потому однороден. А оказывается всё просто.
Впрочем, это легко проверить - если движку с Т-образным маховиком поставить вместо этого круглый, то по вышеприведенной теории он просто станет больше, а если мои старые мысли верны - будет дергаться как бешеный
OlegFromGorky
02.10.2025 07:10Один дилетант напишет, другие подхватят. Маховик всегда круглый. Ну по крайней мере ось его вращения должна проходить через центр масс. Если цент масс не будет лежать на оси вращения, то на валу маховика появится изгибающий момент вызванный центробежными силами. Круг либо кольцо в случае маховика идеальная форма т.к. любая другая форма будет обладать меньшим моментом инерции при тех же габаритах. А момент инерции и габариты есть главные характеристики маховика.
То что вы называете "Т-образным маховиком" по факту является противовесом компенсирующим все те же изгибающие моменты от сил инерции.
cnet Автор
02.10.2025 07:10Получается, здесь выявился интересный момент в терминологии: например мне, всегда приходилось слышать и читать, касаемо ДВС, что там стоит именно "маховик". И его роль именно в аккумуляции энергии, для обеспечения непрерывной работы системы.
Могу ошибаться, но, тогда, для чистоты терминологии, следовало бы вывести все "маховико-подобные" конструкции в отдельную категорию, а собственно "маховиком" считать исключительно круглые конструкции, для аккумуляции механической энергии и её последующей реализации. Но это будет уже чисто академический интерес :-)
Потому что, в реальности, в технике, идёт сочетание категорий, - как для уменьшения материалоёмкости, так и увеличения надёжности устройства (несущий кузов - вместо отдельной несущей рамы, маховик-противовес и т.д. и т.п.).
Поэтому, логически, получается, что в ДВС: этот вес работает и как маховик и как противовес!
Сейчас не поленюсь - сфотографирую коленвал от 4-х тактного ДВС, который я разобрал недавно.
cnet Автор
02.10.2025 07:10Вот - прикрепил фото коленвала маленького ДВС, который я разобрал.
Здесь мы видим, что:
а) это явно маховик, круглой формы, из тяжёлого, массивного чугуна (или стали, не в курсе);
б) в то же время: противовес - вес смещён в нижнюю часть.
Таким образом - налицо соединение категорий, о котором я и говорил выше: здесь это устройство работает и как маховик и как противовес - одновременно!
Таким образом, становится понятно, что Т-образная форма маховика маленького ДВС, показанная на картинке - несколько утрирована и создатель картинки хотел только показать смещение веса от центра. Что не исключает того, что такие маховики (в Т-образной форме) существуют для ДВС.
DMGarikk
02.10.2025 07:10Погодите, у ДВС всегда стоит круглый маховик, даже у маленьких, обычно именно к нему подключается стартер двигателя кстати
Astroscope
02.10.2025 07:10А еще его часто используют совсем не по назначению - трут об него диск сцепления, прижимая этот самый диск корзиной через нехитрую систему диафрагменной пружины и выжимного подшипника. Но самый интересный маховик - двухмассовый. Сильно повышает культуру работы двигателя.
DMGarikk
02.10.2025 07:10используют совсем не по назначению
по назначению его кстати используют, а сцепление и стартер - уже доп-фции на эту деталь понавесили
Nikolyrus
02.10.2025 07:10Противовесы обеспечивают разгрузку подшипников от центробежных сил инерции неуравновешенных масс вращающегося коленвала. Второе назначение противовесов как и маховика расположенного на коленвале плавное прохождение верхних и нижних точек рабочих циклов двигателя. А не как минимум не упоминание работ Нурбея Гулиа, говорит о том что автор не просто некомпетентен в этой теме, а просто космических далек. Его книги : Накопители энергии /Инерция / В поисках энергетической капсулы - завлекающее чтиво. Думаю автор откроет из комментов много чего полезного для себя
Wesha
02.10.2025 07:10А ссылки кто приводить будет —
ПушкинГулиа?Nikolyrus
02.10.2025 07:10На вскидку, ниже ссылки на ленты с электронными версиями книг. Среди них и книги Гулиа
Nikolyrus
02.10.2025 07:10Кому интересно, заглянул в википедию, он там тоже есть. В разделе библиография список его трудов, ну а дальше гугл в помощь
Гулиа, Нурбей Владимирович — Википедия https://share.google/vvwICHkCscU2E1NXN
GidraVydra
02.10.2025 07:10У двигателей со сколь угодно малым числом цилиндров маховики круглые (или почти круглые). Можете загуглить какую-нибудь одноцилиндровую газонокосилку типа Honda GX200, например. То, что автор называет маховиком - таковым не является.
ruomserg
02.10.2025 07:10Что за глупости, что гироскопический эффект - не влияет на езду на велосипеде ?! Малые возмущения как раз гасятся гироскопическим эффектом от колес! При больших отклонениях, да - ездок подруливает. Плюс - возможен более комплексный эффект - когда отклонения велосипеда вызывает прецессию колеса, и эффект автоматического подруливания (см. кататься "без рук"). Но идея о том, что велосипедист постоянно активно подруливает велосипед для поддержания равновесия - это шнобелевская премия, ИМХО...
cnet Автор
02.10.2025 07:10Там не написано, что "не влияет" ;-) Там написано, что оказывает влияние, но решающим является подруливание. Таким образом, сказанное, никак не противоречит тому, что вы говорите :-)
Ну и, соответственно, тут надо уже дальше углубляться в дебри - на какой скорости, что является определяющим и т.д. и т.п.
Можно сказать проще: мы сможем удерживаться на велосипеде, если будем ехать со скоростью 1 см в секунду? Вряд ли. Соответственно, нельзя распространить влияние гироскопического эффекта на весь диапазон скоростей и назвать его определяющим.
Поэтому, да, можно сказать, что, как минимум, в крайней точке минимальной скорости - нас удерживает именно подруливание.
Но влияние этих факторов (подруливание и гироскопический эффект), да, комплексно, и соотношение их воздействий меняется во всём доступном диапазоне скоростей.
t_s_o_v
02.10.2025 07:10В сети вагон информации о том, как и почему работает подруливание на двухколесной технике(оно работает без вмешательства водителя). Рекомендую попробовать самому или посмотреть ролики с ездой при полностью заблокированном руле. так что да, гироскопический эффект практически не помогает в езде на мотоцикле и уж тем более на велосипеде.
Radisto
02.10.2025 07:10Но идея о том, что велосипедист постоянно активно подруливает велосипед для поддержания равновесия - это шнобелевская премия, ИМХО...
Однако следы от колес велосипеда явно и недвусмысленно говорят о том, что велосипедист подруливает постоянно. Если у вас пока сухо, можете оставить в пыли след от шин и убедиться лично. След переднего колеса непрерывно влияет при езде по прямой. Это факт, от него никуда не деться, и он требует объяснений. И они есть, но шнобелевку за них точно не дадут. Механика движения велосипеда есть в сети, подробно разобраная с выносами-вылетами, устойчивостью вилки и прочими вещами.
ruomserg
02.10.2025 07:10Тут надо короче какую-то работу с диф.уравнениями смотреть. На словах мы не разберемся. "Подруливает" велосипед в двух смыслах:
Вынос вилки создает плечо, которое заставляет колесо возвращаться к нейтральному (по ходу движению) положению. Это - важная отрицательная обратная связь, без которой управлять велосипедом было бы невозможно. Она же создает сопротивление на руле, которое нужно велосипедисту чтобы чувствовать на мышечном уровне и соизмерять повороты руля.
В то же время, для сохранения равновесия, велосипед должен подворачивать в сторону падения, тем самым возвращая проекцию центра тяжести конструкции в площадь точек опоры. Это можеть быть сделано а) через прецессию колеса b) через геометрию c) через сознательное руление
Третий пункт "сознательное руление" - я отметаю, потому что сознательно подруливать велосипед для равновесия требуется только на очень низких скоростях. Почувствовать силу сопротивления раскрученного колеса может любой кто смазывал свой велосипед - достаточно крутануть переднее колесо вытащенное из вилки - и внезапно оказывается что наклонить его практически невозможно - вырывается из пальцев только так (прецессия!). А уж напрямую ли гироскопический момент стабилизирует велосипед, или дает управляющий сигнал, вызывающий поворот вилки, и уже поворот за счет траектории стабилизирует траекторию центра тяжести - интересно, но вторично.
qwe101
02.10.2025 07:10Кстати, при нулевом выносе вилки переднего колеса велосипеда (обычно вилка выгнута вперед), без рук практически невозможно ехать.
Astroscope
02.10.2025 07:10автоматического подруливания
Вы забыли про угол оси поворота рулевого колеса (или пары рулевых колес в случае четырехколесных транспортных средств, которые имеют ровно то же свойство).
Wesha
02.10.2025 07:10(см. кататься "без рук").
Как катавшийся в детстве "без рук" говорю, что это достигалось постоянным парированием начинавшегося падения движением корпуса в противоположную сторону — то есть это я сознательно возвращал ЦТ в точку над площадью опоры, а не велосипед.
alliumnsk
02.10.2025 07:10можно для проверки этой гипотезы сделать велосипед, у которого будут маховики, раскручивающиеся в обратном направлении с колесами. Возможно, кто-то это уже сделал
Squoworode
02.10.2025 07:10Могу предложить наипростейший опыт по измерению гироскопического эффекта раскрученного колеса.
Берём велосипед, переворачиваем. Раскручиваем заднее колесо до максимальной скорости. Затем поднимаем велосипед и переворачиваем обратно. Сравниваем усилие, затраченное на переворот неподвижного и раскрученного колеса. Сравниваем с массой велосипедиста.
Wesha
02.10.2025 07:10При этом следует отметить, что обычно я всё-таки езжу не на максимальной скорости. А то череповато последствиями, знаете ли.
GidraVydra
02.10.2025 07:10Автор пишет о кинетических аккумуляторах как о чем-то редком, экспериментальном и стартапном, хотя это давно уже зрелая технология, и в тех же ЦОДах она применяется как минимум с 80х годов. И с потерями на трение так никто ничего серьезного сделать и не смог, поэтому кинетические акумуляторы использовались и будут использоваться искьючительно как краткосрочные резервные источники для, например, заполнения стартового гэпа дизель-генераторов.
TemArtem
02.10.2025 07:10Позабавили дисковые метатели - пример того, как инженеры пытались решить задачу в лоб, но уперлись в фундаментальные физические ограничения вроде гироскопического эффекта)
r0ck3r
02.10.2025 07:10Да, интересная познавательная статья, спасибо!
Думал, однако, что наткнусь также на упоминание использования маховика в качестве аккумулятора в болиде Формулы 1 (https://habr.com/ru/articles/545856/)
Wesha
02.10.2025 07:10интересная познавательная статья
Самое главное — не используйте её в качестве руководства по русскому языку: аффтар ставит запятые куда попало. Мне кажется, он побил рекорд по количеству отправленных мною сообщений «а вот тут запятая не нужна».
AlexMih
02.10.2025 07:10Маховик имеет диаметр в 1 м и вес в 3 тонны, что, позволяет запасать порядка 10 кВт*ч
Что-то как-то совсем мало. Автомобильный аккумулятор запасает около 1 кВт*ч (80 А*ч * 12В), то есть у этой бандуры получилась емкость как 10 аккумуляторов. Но считается, что у современных маховиков удельная емкость выше, чем у свинцовых аккумуляторов. Похоже, они решили взять массой, а не прочностью и оборотами. Ну для стационарного подземного решения может и правильно...
MaFrance351
02.10.2025 07:10В тему про транспорт: были также гиробусы, использовавшие энергию раскручиваемого на остановках маховика массой в полторы тонны.
И моторный отсек его:
По итогу от всего этого отказались из-за сложности в обслуживании и вождении таких машин, очень большим расходом энергии по сравнению с обычными троллейбусами и неясной безопасностью (маховик массой в полторы тонны, вращающийся со скоростью в 3000 об/мин, находился по сути прямо в салоне).
Lev3250
02.10.2025 07:10Удивлён, что никто ещё не упомянул гиростабилизаторы для яхт.
https://polarstar-nautical.ru/articles/stabilizatory-kachki-quick
И навигация в море стала возможна благодаря гироскопическим навигаторам. Об этом было в статье, но больше с намёком на космос.
И подруливание МКС тоже на гиростабилизаторах.
А ещё интересный способ остановки кручения космических аппаратов, выстреливанием грузов на ниточках (ща найду в интернете и добавлю комментом. С мобильника неудобно)
А ещё в какой-то передаче, типо За рулём слышал, что решили в качестве эксперимента возить с собой разогнанный мазовик в прицепе (а чё, вон сколько энергии с собой увести можно.) Расположили вертикально, прицепили к грузовику, а он повернуть не может. Смекнули и расположили горизонтально. Всё супер! Пока в гору не начали заезжать. Там то всё и порвало нафиг. Но вполне возможно, что это была байка.
Lev3250
02.10.2025 07:10Да, это был аппарат Dawn. Там красивая анимация на Вики. Понятно, что это не про маховик, как таковой, но чтобы два раза не вставать...
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Yo-yo_de-spin
Rsa97
02.10.2025 07:10И навигация в море стала возможна благодаря гироскопическим навигаторам
А не скажете, какую именно модель гироскопических навигаторов ставили на чайных клипперах? А у Колумба почему они так плохо работали, что он вместо Индии приплыл в Новый Свет?
Nikolyrus
02.10.2025 07:10Во времена Колумба гироскопов не было. Ходили по компасу и звездам. Клгда служил срочную, попал в цех по обслуживанию ракетной техники. На тот момент завезли "Скады". Так у них в системе управления полётом три гироскоп.
DMGarikk
02.10.2025 07:10Колумб не попал в Индию не из-за того что в навигации ошибся, а потому что на карте по которой он плыл, нового света в принципе не было
Fox_Alex
02.10.2025 07:10А еще можно почитать про эксперименты с KERS в автоспорте. Правда в формуле-1 его вроде запретили.
muxa_ru
02.10.2025 07:10Короче, резюмируя обсуждение, можно сделать выводы о том, что заметное количество людей:
1) Верит в то, что Норбей Гнулиа изобрёл навиваемый маховик.
2) Не видит разницы между НАКОПЛЕНИЕМ энергии и ДЕМПФИРОВАНИЕМ её неравномерностей (те самые преобразователи в ЦОД , маховики на двигателях и прочие рекуператоры ).
Стыдно, товарищи.
shaggyone
02.10.2025 07:10Дык, а кто изобрёл?
muxa_ru
02.10.2025 07:10А давайте начнём с самого начала.
А почему эти люди считают, что этот маховик изобрёл Гулиа?
Они проводили анализ патентов, каталогов, рекламы, технической литературы и т.п. за последние 100 лет?
Когда мне становится интересная тема, я всё это изучаю. И я с удовольствием посмотрю на исследование, которое подтвердило первенство Гулиа в этом вопросе.
DMGarikk
Написать статью про маховики и не упомянуть Нурбея Владимировича...эх..
cnet Автор
Кстати, не знал просто про него! Надо почитать...
select26
С первой строки ждал описание маховика Гулиа!
Denis_Chernyshev
И Beacon Power с супермаховиками Гулиа - реальный производитель, а не какой-то французский стартап
TemArtem
Тоже ждал упоминания Нурбея Гулиа
Невозможно всерьез говорить о маховиках в русскоязычном пространстве, не упомянув его супермаховики и огромный вклад в популяризацию этой темы
muxa_ru
Если Вы пишете просто контент на заданное количество символов, на основании имеющегося актуального зарубежного рекламного контента, с помощью элктронных болванов, обученных на актуальном зарубежном рекламном контенте, то совершенно необязательно делать полноценный обзор темы. Более того, полноценный обзор темы не впишется в бюджет , выделенный заказчиком на требуемое количество символов и картинок.
З.Ы. Впрочем, давайте не будем делать вид, что в 2025 году мы, по крайней мере, не догадываемся, что у Гулиа была прожектёрская вундервафля, возникшая на фоне разлагающегося СССР.
DMGarikk
ну вообще странно что его прожектёрство особо ни к чему не привело, визуально там не видно какихто концептуальных проблем в его идеях
это если сравнивать его со всякими странными...эээ господами, типа Юницкого
select26
Ну почему не привело?
Если так рассуждать, то и Эйнштейновские труды ничего не дали на практике - одни пространные рассуждения )
Были отработаны куча концептов, были действующие рекуператоры для троллейбусов. Ленточный маховик опять же не из головы взялся - результат многочисленных опытов и разрывов маховика. Магнинтые жидкие шарниры, которые являются вакуумным уплотнителем, коробка отбора мощности с вариатором - это все придумал Н.Гулиа.
Те промизделия, что сейчас выпускаются - построены во многом на этих разработках.
То что в СССР не нашлось применения - ну это вопрос большой. Может просто время не пришло или энергия была очень дешевая. А может просто не до накопителей было - время было такое..
DMGarikk
ну очевидно что революции которую хотел увидеть Гулиа не случилось
вторичные изобретения типа вариаторов, магнитных подвесов имеют место быть, но ключевая технология с маховиками до сих пор смотрится как чтото уникальное и редкое
select26
Революция - соглашусь. Не случилась. Технологии качнулись в сторону накопителей электрической энергии.
А насчет экзотики - вы не правы. Огромное число установок Динамических ИБП по всему миру. И часто это безальтернативные решения. Тут ниже есть ссылка на статьи на хабре. Там есть шикарные статьи про промышленные установки. Речь о тысячах мегаватных+ исталляций.
muxa_ru
Они туда с 19-го века качнулись, и обратного пути не предвидится.
Sengr
В СССР была объединённая энергосистема почти на весь Союз (кроме дальнего Востока), что позволяло эффективно балансировать мощность, а излишки отправлять ГАЭС (гидро аккумулирующие электро станции). Так, что эти работы были попросту не нужны в то время.
muxa_ru
Эйнштейновские труды были направлены на решение уже вырисовывающихся проблем в физике.
muxa_ru
А есть канонический список того, что он типа как придумал первым?
muxa_ru
Концептуальных проблем там несколько.
1) Низкая энергоёмкость,
2) Механическая сложность системы долговременного хранения.
3) Механическая сложность системы снятия энергии.
Если бы п.1 был в порядке, п.п. 2 и 3 были бы решаемы, а так оно того просто не стоит.
Какие-то нишевые применения могут быть, но массово оно смысла не имеет.
С Юницким, Бегаком и т.п., ровно та же ситуация - в принципе оно реализуемо, а на практике оно нахрен никому не нужно - экономика не сходится и есть более адекватные варианты.
DMGarikk
У Юницкого проблема в том что он откровенно врёт в том что хочет сделать, его система тупо не реализуема физически в тех характеристиках которые он заявляет, даже за большие деньги
Но кстати, а в чем проблема снятия энергии? Тупо генератор на оси маховика и все, это даже не привносит лишних точек трения
muxa_ru
Так в том то и проблема, что атомарный тестовый образец у всех показывает какую-то работоспособность, но при переходе к практической реализации оно такое нафиг никому не нужно.
И если Гулиа не идиот, то он тоже это понимает.
Для этого нам нужно:
- корпус, выдерживающий вакуум в 1 атмосферу на сжатие
- магнитный подвес, который держит внутренности
- демпферы под всей установкой (магнитный подвес, это не осевой подшипник и тряски может не простить)
- система охлаждения ротора генератора, в условиях отсутствия обдувающего воздуха)
- фундамент под всё это великолепие
Мне очень интересно посмотреть на предполагаемую экономику этого проекта и сроки его окупаемости.