5Апр

Маховики: Двухмассовые маховики (DMF) — SACHS

Содержание

Почему маховики не прижились в автомобилях? / Хабр

Идея родилась при подготовке к гонкам Формулы-1, однако с переменным успехом выступила лишь на гонке «24 часа Ле-Мана».


В 2010 году во время 10-часовой гонки Petit Le Mans, проводящейся в городе Брэзелтон, шт. Джорджия, США, экспериментальный гоночный автомобиль компании Porsche 911 GT3 R Hybrid находился в первой 20-ке среди 45 автомобилей. В это время репортёры телевизионной сети Speed брали интервью у Марго Т. Оге, которая тогда была директором отдела транспорта и качества воздуха при агентстве по охране окружающей среды США.

Репортёры при каждой возможности обращали внимание зрителей на новый автомобиль Porsche. Гибридные автомобили для дорог общего пользования становились всё более привычными, и Оге постоянно подчёркивала «большую значимость» этого автомобиля, вкупе с энергетической независимостью и низкими углеродными выбросами. Именно таких целей и добивалось агентство.


В 2009 году командам F1 первые разрешили использовать гибридные системы.

Команда Williams решила разработать гибрид с маховиком вместо химических аккумуляторов. Но эта система так и не вышла на трассу.

Однако, как и его ближайший гибридный родственник с гонок «Формула-1», эту модель 911 GT3 R не планировалось выпускать на улицы. Этот гибрид использовал маховик. Вместо совместного применения бензинового двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя с аккумуляторами, гоночная машина совместила нижнеклапанный шестицилиндровый ДВС с электромеханической системой хранения энергии на маховике.


Как выглядел маховик Williams Hybrid Power

Инженеры Porsche начали изучать применение гибридных систем в гонках в 2007 году. Примерно в то же время руководство F1 разрешило интеграцию гибридных технологий. С сезона 2009 года F1 позволила командам использовать умеренные гибридные системы рекуперации кинетической энергии (kinetic energy recovery system, KERS).


Williams открыла дочернюю компанию Williams Hybrid Power для разработки и полировки гибрида с маховиком. В 2010 году она организовала партнёрство с Porsche Motorsport для создания 911 GT3 R Hybrid

Большинство команд F1 разрабатывало системы рекуперации на основе аккумуляторов, однако команда Williams создала электромеханический маховик. В итоге из-за технических ограничений гонок команде Williams так и не довелось выставить эту машину на трассу. Интересно, что компания Chrysler также пыталась сделать гибридный автомобиль с ДВС/маховиком для Ле-Мана за 15 лет до этого, но и их разработка не дошла до гонок.


Audi успешно использовала гибридную систему с маховиком для машины R18 e-tron Quattro. Эта машина выигрывала Ле-Ман три раза подряд.

Однако Porsche в итоге купила лицензию на технологию Williams Hybrid Power, и вознамерилась адаптировать её для гонок на выносливость в модели 911 GT3 R Hybrid. Компания Audi также занялась внедрением маховика в свой всепобеждающий дизель-электрический прототип R18 e-tron Quattro. В прототипе использовался доработанный маховик производства британской компании GKN, делающей запчасти для автомобилей и самолётов.

Она купила эту технологию у Williams ещё в 2014 году. Полученный гибрид с маховиком выиграл десятки гонок, включая и «24 часа Ле-Мана» в 2012, 2013 и 2014 годах.


Схема гибридной системы Audi R18 e-tron Quattro

Учитывая такой вклад производителей в спортивные автомобили, очень многие наблюдатели ожидали, что технология маховика через несколько лет перейдёт и на обычные автомобили. Но этого так и не произошло. Почему?

Высокооборотистый ускоритель


Вкратце автомобильная гибридная система с маховиком использует механическую энергию маховика для кратковременной дополнительной помощи двигателю внутреннего сгорания. На осях или в колёсах машины расположены электромоторы/генераторы. Они используют кинетическую энергию, которая в ином случае просто уходит в тепло при торможении колодками.


GT3 R Hybrid был создан для гонок на выносливость на знаменитом состязании «24 часа «Нюрбургринга»» в 2010 году

Но вместо того, чтобы отправлять эту энергию в химический аккумулятор для хранения и последующего использования, электричество используют для раскрутки маховика.

Электрическая энергия преобразуется в кинетическую энергию вращения посредством инновационного магнитного материала (иногда это магнитный порошок), нанесённого на маховик. Чем больше энергии приходит, тем быстрее он крутится. Это, кстати, отличает его от гибридной системы с механическим маховиком, которую компания Nissan безуспешно пыталась разработать для Ле-Мана 2015 года.


Схема трансмиссии у GT3 R Hybrid. Красным обозначены компоненты маховика, силовая электрика и два мотора/генератора.

Количество энергии, которое можно снять с маховика, определяется его массой и скоростью вращения. Обычно он вращается со скоростями от 25 000 до 55 000 об/мин. Для преобразования хранящейся в маховике кинетической энергии обратно в электрическую вращающееся магнитное поле генерирует ток, идущий в обратном направлении, и энергия поступает на те же самые моторы/генераторы, что собирали её во время торможения.


Схема GT3 R Hybrid под другим углом

Как было упомянуто ранее, эти моторы могут располагаться прямо в колёсах.

Или же такой мотор можно подсоединить к ведущему валу двигателя через бесступенчатую или другую трансмиссию. По запросу она соединяется с валом, забирает энергию у маховика и превращает её в кинетическую энергию, вращающую вал и ведущие колёса.


У обычного автомобиля на этом месте располагается пассажирское сиденье. У GT3 R Hybrid там стоит маховик.

Маховики часто сравнивают с конденсаторами, способными быстро накапливать и отдавать энергию. Сторонники этой технологии считают её преимуществами малый вес, стоимость и малое воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными гибридами, использующими химические аккумуляторы.

Маховик 911 GT3 R был сделан из композитного углеволокна, и его диаметр равнялся 406 мм. Корпус маховика, также сделанный из углеволокна, располагался на месте пассажирского сиденья. Маховик отправлял и получал энергию от электрических моторов/генераторов по 80 л.с. (60 кВт), располагавшихся в обоих передних колёсах. Такая конфигурация позволяла улучшить управление автомобилем на поворотах.

Ёмкость маховика в машине Porsche составляла 0,2 кВт*ч. Он мог выдавать до 163 л.с. (122 кВт) на периоде до 6 секунд, помогая разгонять машину после поворотов или на длинных дистанциях – в зависимости от того, как водитель решал применить дополнительную энергию, нажимая на специальную кнопку на руле.

Общая мощность всей системы составляла 670 л.с. (500 кВт), а весила машина примерно 1300 кг. Маховик с корпусом весили порядка 47 кг – значительно меньше, чем аккумулятор у электрических гибридов. В целом машина весила на 104 кг больше, чем обычные гоночные Porsche GT3, вместе с которыми она ездила по треку.

В Porsche решили, что хранить энергию в маховике в условиях экстремальных гоночных нагрузок надёжнее, чем в литий-ионных аккумуляторах. В отличие от последних, маховик можно было полностью заряжать (т.е. разгонять до максимальной скорости) и разряжать (останавливать почти полностью) много раз в минуту без всяких побочных эффектов.

Благодаря относительно эффективному использованию горючего, не самый быстрый среди участников гонки 2010 года «24 часа «Нюрбургринга»» 911 GT3 R Hybrid лидировал восемь часов подряд.

В гонке 2010 года Petit Le Mans машина пришла 18-й – сказался износ деталей.

В 2011 году она снова вышла на трассу, но потом в Porsche сконцентрировались на прототипе 919 Hybrid для чемпионата мира по автогонкам на выносливость.

Не быстрое, а медленное хранение и восстановление энергии


Переход на 919 Hybrid в частности был связан с тогдашним проектом суперкара от Porsche. Так утверждает президент и генеральный директор североамериканского подразделения Porsche Motorsport, Дэниел Армбрюстер.

«Примерно тогда мы уже начали работать над гибридным заряжаемым прототипом спортивного автомобиля 918 Spyder, — вспоминает он. – И в обоих моделях, 919 и 918, обнаружилось, что литий-ионные аккумуляторы обеспечивают наилучший баланс между сохранением энергии и мощностью питания».

Езда по дорогам общего пользования заключается в постоянном разгоне и торможении, что как раз подходит для рекуперативного торможения. Однако в таких условиях ни о каком быстром разгоне с максимальным ускорением от одного поворота до другого, как в гонках, речи не идёт.

Вместо быстрого и интенсивного восстановления энергии, и последующего активного её сохранения, на передний план выходит сравнительно медленная генерация энергии, из-за чего главным становится вопрос её хранения.

«Гибридная технология с использованием маховика в 911 GT3 R Hybrid позволяла экономить топливо, что уменьшало время, проведенное на пит-стопе, по сравнению с соперниками, — поясняет Армбрюстер. – В гонках маховик работает эффективнее из-за постоянного резкого торможения и резкого разгона. Для такого режима отлично подходит кратковременное хранение энергии с мощной отдачей».

«Но у этой технологии есть свои недостатки. В целом, в маховике не получается хранить много энергии – только ту, что дало торможение, — говорит он. – Аккумулятор же способен стабильно и долговременно хранить энергию, и с этими показателями маховику не сравняться. Во многих местах Европы возможность разгоняться, не делая выбросов в атмосферу, оказывается важной. Поэтому решение на основе аккумуляторов представляется наилучшим вариантом».

И хотя Porsche отказалась от маховика из-за ограниченной ёмкости, Армбрюстер добавляет, что «нет сомнений в том, что 911 GT3 R Hybrid сыграла важнейшую роль, доказав применимость гибридной технологии в скоростных гонках».

Глен Паско, ведущий инженер Williams Advanced Engineering, говорит, что с сегодняшней точки зрения понятно, что быстрый захват и отдача энергии в системах с маховиком больше подходит для режимов езды с периодической пиковой нагрузкой.

«Кроме поездок по центру города цикл работы типичного пассажирского автомобиля не подходит под режим ''разгон-торможение'', свойственный маховикам, — говорит Паско. – Энергия, хранящаяся в маховике, постоянно теряется, а в химическом аккумуляторе она может храниться очень долго».

На автобусах


Принцип работы маховика от Williams всё же нашёл применение в городских условиях в 2015 году, когда GKN модифицировала эту систему для установки на лондонские автобусы. В гибридную систему Gyrodrive с маховиком входит тяговый двигатель, связанный с ведущим валом машины, электрический маховик, инвертер для мотора/маховика, и электронная система управления.

Эта система с различными вариациями использовалась в как в одноэтажных, так и в двухэтажных автобусах британского производителя Alexander Dennis. Однако Gyrodrive оказалась слишком большой и дорогой для легковых городских автомобилей (например, такси), которые постепенно переходят на аккумуляторы.

Глен Паско говорит, что в настоящее время в WAE не занимаются какими-либо маховиками. Однако он добавляет, что «мы работаем с широким спектром индустрий и тщательно изучаем требования клиентов, поэтому такая технология может найти своё применение в будущем».

Среди примеров применения могут оказаться и гонки, если их устроители позволят использовать подобные устройства. Хотя в настоящее время, судя по всему, их больше интересуют аккумуляторные гибриды и технологии быстрой зарядки. Сейчас WAE занимается разработкой топливных систем на водородных ячейках для больших самосвалов. Там рекуперативное торможение используется практически так же, как у маховиков.

Президент североамериканского подразделения Porsche Motorsport говорит, что его компания «постоянно оценивает, какие технологии дают наилучшее решение в конкретных ситуациях», и не отказывается заранее ни от каких подходов.

Армбрюстер объясняет, что в стратегию Porsche «входят ДВС, спортивные заряжаемые гибриды и полностью электрические машины. Также мы исследуем вопрос синтетического топлива, делающего ДВС уже существующих машин более дружественными к окружающей среде».

Иронично, что большая часть тех из нас, кто столкнётся с гибридными автомобилями с маховиками, будет ехать в машине в качестве пассажира, а не водителя. Также в разработке находятся статичные маховиковые системы. Немецкая компания Chakratec недавно развернула маховиковую систему хранения энергии в гостинице Premier Inn в Лейпциге, позволяющую сглаживать пиковые нагрузки на зарядные станции для электромобилей.

Но всего десять лет назад гоночные автомобили, оснащённые маховиками, лидировали в гонке «24 часа «Нюрбургринга»» и убедительно соперничали с более лёгкими GT3. В будущем инвестиции в эту технологию могут как облегчить эту систему, так и увеличить её энергетическую ёмкость, и вновь дать гонщикам маховики – в спорте, где редко что-то выбрасывают просто так.

Маховики для станков - Фурнитура GAMM

Интернет-магазин фурнитуры для промышленного оборудования «Gamm» предлагает вашему промышленные маховики по низким ценам и с доставкой по всей России.

В нашем каталоге вы найдете маховики для станков и оборудования различного назначения:

  • Монолитные маховики (маховики цельные)
  • Маховики со спицами (различные серии)
  • Маховики трехспецевые
  • Маховики двухспицевые
  • Маховики для токарного станка
  • Ручки маховика для станка
  • С вращающейся рукояткой и без

Все маховики для станка обладают соответствующими сертификатами качества, сделаны из самых прочных и качественных материалов и гарантированно имеют максимально длительный срок эксплуатации на производстве при больших нагрузках.

Маховики для станка, как оснастка или штурвал оборудования, предназначены для регулировки деталей и механизмов аппарата. В первую очередь их используют для точной настройки и регулировки деталей (например, на токарном станке). Они позволяют подгонять, нивелировать и регулировать положение деталей на станке с точностью до миллиметра. Маховики токарного станка устанавливаются на резьбовые или нерезьбовые штифты и прижимаются винтом. Изделия изготавливаются из металла, пластика, латуни и стали.

Купить маховики для станка в интернет-магазине «Gamm»

Чтобы купить маховики для станков и промышленного оборудования, вам необходимо перейти в каталог, выбрать интересующую модель и заказать ее онлайн. Если у вас есть вопросы по спецификации и типоразмерам маховиков, которые необходимо подобрать к формату вашего оборудования, то более подробную информацию вы можете получить, связавшись по телефону с нашими специалистами. Мы подберем подходящий для вашего промышленного оборудования маховик и поможем сформировать заказ.

Доставка ручных маховиков для аппаратов промышленных осуществляется в Санкт-Петербурге и по всей России. Оплатить заказ можно с помощью специальной формы на сайте.

Мы гарантируем безупречное качество изделий и быструю доставку в регионы.

Маховики и смысл их существования

У большинства современных иномарок с «механикой» между мотором и сцеплением стоит двухмассовый маховик. Разберемся в особенностях этого недешевого узла, способного доставить немало проблем автовладельцу в случае поломки

Если к концу 20 столетия автопромышленность Западной Европы только начинала внедрять в конструкцию некоторых автомобилей двухмассовые маховики (ДММ), то сейчас уже более 70 % выпускаемых европейских автомобилей с механической коробкой передач оснащаются этим узлом. Смысл внедрения сложного и весьма дорогостоящего механизма, вопреки расхожему мнению, вполне обоснован. Главной целью при создании ДММ была защита трансмиссии от генерируемых маховой массой двигателя крутильных колебаний, противостоять которым демпфер крутильных колебаний, расположенный на ведомом диске сцепления, в полной мере уже не мог. Для этого было много причин: рост мощностей и крутящих моментов современных двигателей, повышение требования к комфорту при запуске мотора, переключении передач и ускорении, снижение износа синхронизаторов КП, снижение общей вибронагруженности в салоне и т. д. На все это, помимо конструкции прочих элементов автомобиля, влияли демпфер крутильных колебаний и максимальный угол, на который мог отклониться фрикционный диск от ступицы. И если демпфер диска сцепления позволял отклоняться лишь на 30 градусов относительно положения покоя, то ДММ расширил предел этого значения до 100 градусов в каждом направлении.

Первым производителем в Европе, которому удалось создать и начать крупносерийное производство двухмассовых маховиков, в которых был реализован этот физический принцип стала фирма LuK. Так, одна часть маховика по-прежнему была жестко связана с коленчатым валом двигателя, в то время как другая повышала момент инерции коробки передач. Обе массы при этом связаны демпфирующей системой пружин, которых в свою очередь лишился диск сцепления. Но помимо многочисленных достоинств данный узел до сих пор имеет ряд недостатков, главные из которых — повышенные требования к эксплуатации, дороговизна узла и высокие требования к сервису при его замене. Эта специфика вызывает немало вопросов у автовладельцев. Мы ответим на самые волнующие из них.

Каковы отличия в ресурсе маховика на разных автомобилях и в разных условиях эксплуатации? Есть ли примеры максимального срока службы узла?

В первую очередь, на ресурс влияет тип двигателя — дизельный или бензиновый, т.к. значения крутящего момента у них значительно расходятся. По опыту, на дизельных двигателях применяют более массивные конструкции, которые рассчитываются на повышенные нагрузки в режиме малых оборотов коленчатого вала. Второй фактор — это как раз эксплуатация. Так, например, в режиме маршрутного такси ресурс естественно снижается: здесь приходится говорить о необходимости менять двухмассовый маховик одновременно со сцеплением. С другой стороны, в режиме пригорода пробег до выхода из строя может достигать и 700 000 км, как это было с некоторыми VW Caddy 1.9 TDI.

Повысился ли ресурс маховиков за последние 10 лет?

К сожалению, в современных тенденциях снижения массы и габаритов силовых агрегатов и трансмиссии нет места для увеличения ресурса данных узлов, и мы вынуждены констатировать, что чем современнее и экологичнее автомобиль, тем меньше ресурс всех силовых агрегатов. Производители маховиков не в силах влиять на всю конструкцию автомобиля и техническое задание к нему как к конечному продукту — ресурс автокомпонентов задают сами автопроизводители, поэтому вопрос больше к ним.

Как диагностировать поломку, и чем чревато ее несвоевременное устранение?

Практика общения с сервисными станциями показывает, что в странах бывшего СНГ предпочитают ездить «до конца», не пытаясь предотвратить проблемы заранее. Поэтому, как правило, вся диагностика сводится к констатации факта — маховик разрушен. Тем не менее существуют официальные методы диагностики, в частности — комплект специального инструмента , который позволяет при замене сцепления, например, промерить контрольные параметры маховика, чтобы предупредить клиента о надвигающейся проблеме в трансмиссии. Последствия пренебрежения грозят как минимум дискомфортом при езде, как максимум — выходом из строя узла сцепления и повреждением сопрягаемых деталей.

Каковы основные рекомендации по продлению службы маховика?

Первая рекомендация для дизельного двигателя — удерживать во время езды рабочие обороты двигателя и не эксплуатировать автомобиль в зоне низких оборотов. Исключить буксирование транспортных средств совокупного веса на гибкой сцепке, равно как и запуск автомобиля «с веревки». Для любых автомобилей есть общая рекомендация: запуск двигателя производить только с выжатой педалью сцепления, глушение двигателя — аналогично. Также cледует во время ежегодного ТО контролировать стартовые характеристики АКБ, т.к. это напрямую влияет на вращение маховика во время запуска.

Из-за дороговизны узла многие предпочитают устанавливать комплект сцепления с одномассовым маховиком. Чем это чревато?

Отвечу на вопрос вопросом: что будет, если поставить вместо амортизатора подвески просто металлическую трубу-имитатор? Жестковато, но, как многие говорят, «ездить же можно…»

В последнее время стали появляться сервисы, занимающиеся ремонтом двухмассовых маховиков. Что вы об этом думаете?

Такие сервисы и к нам постоянно обращаются с просьбой продать им все необходимые детали в виде отдельных опорных подшипников и дуговых пружин. Также открытым остается вопрос с дуговыми пружинами, которые в процессе восстановления ставятся оригинальные (при их наличии и наличии необходимого оборудования), их испытания, под конкретную модель автомобиля проходят также в заводских условиях ,если конечно такое оборудование имеется у данного сервиса поэтому лучше уточнять есть ли оборудование для проведения всех регламентных работ и детали, наличие чего крайне маловероятно в условиях обычного автосервиса. Для этого нужна научно-исследовательская база. Поэтому если у сервиса есть все необходимое оборудование, то вполне возможен и ремонт данного агрегата .

Будут ли глобальные перемены в конструкции двухмассового маховика в ближайшем будущем?

Такие перемены уже наступили: активно внедряются маятниковые гасители крутильных колебаний внутри классической конструкции маховика, происходит «модулизация» узлов сцепления. Но это  отдельная тема для обсуждения.

ГОСТ 21752-76 Система человек-машина.

Маховики управления и штурвалы. Общие эргономические требования (с Изменением N 1), ГОСТ от 27 апреля 1976 года №21752-76


ГОСТ 21752-76*

Группа Т58

СИСТЕМА ЧЕЛОВЕК-МАШИНА.
МАХОВИКИ УПРАВЛЕНИЯ И ШТУРВАЛЫ

Общие эргономические требования

Man-machine system. Control handwheels and steering wheels.
General ergonomic requirements



Дата введения 1977-01-01



Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 27 апреля 1976 г. N 951 срок введения установлен с 01.01.77

ПРОВЕРЕН в 1981 г. Постановлением Госстандарта от 30.11.81 N 5151 срок действия продлен до 01.01.92**
________________
** Ограничение срока действия снято постановлением Госстандарта СССР от 18.12.91 N 1993 (ИУС N 3, 1992 год). - Примечание "КОДЕКС".

* ПЕРЕИЗДАНИЕ (июль 1987 г.) с Изменением N 1, утвержденным в июле 1981 г. (ИУС 2-82).


Настоящий стандарт распространяется на маховики управления, штурвалы и рулевые колеса систем человек-машина, предназначенные для выполнения ступенчатых переключений и плавного динамического регулирования одной или двумя руками, и устанавливает к ним общие эргономические требования.

Термины и определения, применяемые в настоящем стандарте, указаны в справочном приложении 2.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Обод маховика, захватываемый кистью руки, в поперечном сечении должен иметь круглую, овальную или близкую к ним форму. Поверхность обода должна быть тщательно обработана, без острых углов и заусенцев, и при необходимости надежного удержания в местах соприкосновения с пальцами должна иметь соответствующую им волнистую профилировку.

1.2. Форма и размер рукояток вращения маховиков должны обеспечивать максимальное удобство их захвата и надежного удержания в процессе управления. При этом предпочитают рукоятки удлиненных форм (цилиндрической, веретенообразной, грушевидной и др.) с плавными округлыми обводами и тщательно обработанной гладкой или рифленой поверхностью.

1.3. Обод и рукоятка маховиков и штурвалов, используемых в условиях низкой температуры окружающей среды, должны изготовляться из материалов или покрываться материалами, которые обладают низкой теплопроводностью.

1.4. Для обеспечения оптимального обзора объектов наблюдения и удобства движения ногами необходимо устанавливать только часть маховика, то есть штурвал с двумя хордами-рукоятками с вращением 90-120° (см. черт.1, справочное приложение 1).

1.5. Для одновременного выполнения нескольких управляющих действий (более чем в двух измерениях) допускается применять маховики и штурвалы в комбинации и едином конструктивном исполнении с другими типами органов управления (рычагом, кнопкой, защелкой и др.). Каждый из них должен отвечать своим специфическим эргономическим требованиям.

1.6. Маховики управления и штурвалы необходимо устанавливать на рабочем месте в пределах зоны досягаемости моторного поля оператора с учетом требований безопасности по ГОСТ 12.2.003-74. При этом часто используемые маховики и штурвалы должны устанавливаться в зоне легкой досягаемости.

1.7. Ось вращения маховика управления и штурвала при вращении его двумя руками сидя следует располагать в плоскости симметрии сиденья с отклонениями не более 50 мм.

1.8. Маховик, вращаемый одной рукой, должен устанавливаться против (на стороне) соответственно действующей (правой или левой) руки.

1.9. Направление вращения маховиков и штурвалов может осуществляться по часовой и против часовой стрелки. При этом (за исключением маховиков управления клапанами) должно быть обеспечено соответствие направления движения управляемого объекта или соответствующего указателя индикатора СЧМ направлению вращения маховика и штурвала.

1.10. Поворот маховика управления клапанами по часовой стрелке должен приводить к закрытию клапана, уменьшению параметра, а против часовой стрелки - к его открытию, увеличению параметра.

1.11. Направления быстрых вращательных движений, осуществляемых одновременно левой и правой рукой на двух маховиках, должны быть взаимно противоположными.

1.12. Маховики (за исключением рулевых маховиков и штурвалов) должны иметь хорошо видимые надписи, обозначающие их назначение, а также указатели положения, направления перемещения и его следствия, помещаемые как непосредственно на маховиках, так и рядом с ними.

1.13. Кодирование маховиков, в том числе и маховиков специального назначения (аварийных, противопожарных и пр.), а также маховиков, объединенных в функциональные группы, необходимо проводить выбором соответствующей формы, размера и цвета, а также расположением.

1.14. Конечные положения маховика и штурвала должны быть четко обозначены и при необходимости ограничены специальным стопором (упором).

1.15. Маховики, предназначенные для ступенчатых переключений, должны иметь надежную фиксацию и обозначение их промежуточных положений.

2. ОБЩИЕ ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

2.1. Основные размеры маховиков управления и штурвалов должны соответствовать указанным в табл.1.

Таблица 1


Размеры, мм

Способ вращения

Обод

Рукоятка

Диаметр наибольший

Поперечное сечение

Длина

Диаметр наибольший

Пре- дель- ные зна- чения

Опти- маль- ные зна- чения

Пре- дель- ные зна- чения

Опти- маль- ные зна- чения

Пре- дель- ные зна- чения

Опти- маль- ные зна- чения

Пре- дель- ные зна- чения

Опти- маль- ные зна- чения

Двумя руками за обод

140-1000

350-400*

10-40

25-30

-

-

-

-

Одной рукой за обод

50-140

75-80

10-25

15-20

-

-

-

-

Преимущественно кистью за рукоятку

150-400

250-300

-

-

75-150

100-120

15-35

25-30

Преимущественно пальцами за рукоятку

50-200

75-100

-

-

30-75

40-50

10-20

15-18

________________
* Для штурвалов даются только оптимальные размеры, вместо диаметра - расстояние между рукоятками.

2.2. Усилие, необходимое для вращения маховиков и штурвалов, должно соответствовать указанному в табл.2.

Таблица 2

Способ вращения

Усилие, кгс, не более

Маховики управления
с рукояткой

Маховики управления и штурвалы

Частота использования, раз в смену

Быстрое вращение с точной установкой

Более 960

960-241

240-17

16-5

Менее 5

Преимущественно пальцами и кистью

1

-

-

-

-

-

Преимущественно кистью с предплечьем

2

0,5

1

2

3

6

Всей рукой (мышцы кисти, предплечья и плеча)

4

1***

2

3

4*

15

Двумя руками

-

6

6

6

6

20**

________________
* Для металлообрабатывающих станков усилие нажатия - по ГОСТ 12.2.009-80****.

** Усилие нажатия на маховиках ручного привода арматуры трубопровода в момент запирания запорного органа (или страгивания при открытии) не должно превышать 45 кгс.

*** Усилие нажатия на рукоятках штурвала (рулевого колеса) подвижных гусеничных объектов с малым объемом рабочего помещения высотой менее 1000 мм не должно превышать 15 кгс без применения гидроусилителей.

**** Действует ГОСТ 12.2.009-99. - Примечание "КОДЕКС".

2.1, 2.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.3. Плоскость вращения маховика, не имеющего рукоятки, и штурвала должна находиться при вращении двумя руками:

сидя - перпендикулярно продольной плоскости симметрии сиденья и под углом от 40 до 90° к горизонтали;

стоя - под углом от 0 до 90° к горизонтали с осью вращения в сагиттальной плоскости тела оператора (см. черт.2, справочное приложение 1).

2.4. Плоскость вращения маховика без рукоятки, вращаемого одной рукой как сидя, так и стоя, должна находиться под углом от 10 до 60° по отношению к предплечью соответственно действующей (правой или левой) руки (см. черт.3, справочное приложение 1).

2.5. Плоскость вращения маховика, снабженного рукояткой должна находиться по отношению к предплечью соответственно действующей (правой или левой) руки под углом:

от 10 до 90° - при вращении кистью с предплечьем и

от 10 до 45° - при вращении всей рукой (см. черт.2, справочное приложение 1).

2.6. Угол поворота маховика и штурвалов, вращаемых постоянно двумя руками без их отрыва, должен быть не более 120°, а в оптимальном варианте - не более 90°.

2.7. Интервал между ободами и другими деталями соседних маховиков, расположенных в одной плоскости, должен быть не менее:

50 мм - при вращении одной рукой последовательно или в случайном порядке;

100 мм - при вращении двумя руками одновременно;

130 мм - при работе в рукавицах или перчатках.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). Плоскость вращения маховика

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное


Черт.1


Черт.2


- угол между предплечьем и плоскостью вращения маховика

Черт.3

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ



ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

Термин

Определение

Маховик управления

Орган управления, имеющий форму колеса, со спицами или без спиц, диаметром более 50 мм, вращаемый одной или двумя руками вокруг перпендикулярной к плоскости вращения оси с целью передачи управляющих воздействий от человека к машине в системе человек-машина

Штурвал

Вид маховика управления (часть его, сектор маховика управления), применяемого для изменения направления движения объекта на суше, на воде, в воде и в воздухе

Рулевое колесо

Вид маховика управления, применяемого для изменения направления движения объекта на суше, на воде, в воде и в воздухе




Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1987

Маховики для смесителей оптом от производителя Профсан

Профсан — это ваш первоочередной выбор, если требуется купить маховики для смесителей оптом в Москве или отправить партию сантехники по России. Мы предлагаем широкий ассортимент оригинальных запчастей для смесителей по доступным ценам. Поскольку мы являемся производителем и оптовиком, то сможем подобрать для вас удобную ценовую политику.

Виды маховиков для смесителей и особенности

Маховик для смесителя — это инженерная сантехника, которая входит в класс комплектующие. Он нужен, чтобы регулировать воду, играет основополагающую роль в управлении мощностью и температурой.

Маховики актуальны для двухвентильных смесителей и продаются парами. Чаще всего маховик, отвечающий за горячую воду, имеет красную отметку, за холодную — синюю (голубую).

Можно выделить популярные виды маховиков для смесителей:

  • Квадро;
  • Мария;
  • Эрика;
  • Тыква;
  • Зета;
  • Примула;
  • Крест;
  • Пластиковый белый низ;
  • Мет. 01

Мы, как производитель смесителей, имеем в наличии все эти модели инженерного сантехнического оборудования. Купить маховики для смесителей через официальный сайт Профсан можно только крупным оптом.

Маховик Крест

Маховик Крест, как видно из названия, имеет форму Креста. Он является одновременно самым популярным и самым удобным сантехническим оборудованием. Изделие отличается от всех прочих маховиков отсутствием объемности. Если за основу прочих моделей взята цельная фигура: квадрат, круг и т.д., то в основе данного типа лежит фигура Крест. Маховик типа Крест за счет своей особенности максимально прост в эксплуатации. Ручки легко и уверенно поворачиваются. Момент соскальзывания пальцев с маховика отсутствует.

Маховик Эрика

Маховик Эрика для цветовой индикации использует окружность. Она проходит по периметру тонкой линией соответствующего цвета: красный для горячей, синий для холодной воды. Маховик имеет 8 граней, при этом каждая грань снабжена углублением (выемкой для пальцев). Изделие имеет правильную цилиндрическую форму.

Маховик Квадро

Маховик Квадро знаком большинству пользователей. Довольно популярный вид инженерной сантехники. Всего 4 грани с выемками для расположения пальцев — отсюда и название. Легкость в обращении и лаконичность — вот основные характеристики маховика для смесителя Квадро, обусловившие его широкое использование в комплектах.

Маховик Мария

Маховик Мария отличается своим утонченным дизайном. Не случайно он назван именно женским именем. Отметки горячей и холодной воды несколько смещены относительно центра, что придает некоторую стилистическую изюминку. Изделие имеет 7 граней, при этом каждая грань снабжена углублением (выемкой для пальцев).

Маховик Тыква

Маховик Тыква имеет форму тыквы, то есть он кругленький, имеет выпуклости по периметру для пальцев. Выполнен из металла.

Маховик Зета

Металлический маховик Зета выполнен в очень необычной оригинальной овальной форме. Индикация типа воды обозначена в центре маховика. Очень изысканный дизайн и практичность удовлетворит потребности самых придирчивых клиентов.

Маховик Примула

В основе Примулы находится металлический цилиндр. Сам маховик выполнен из полупрозрачного прочного пластика. Он словно цветок с маленькими лепестками, который очень удобно вращается и имеет отличный вид.

Маховик Пластиковый белый низ

Маховик Пластиковый белый низ выполнен из высококачественного пластика в белом цвете. Его форма напоминает шестиугольник, который имеет удобные овальные выемки под пальцы. Через свои достаточно большого размера индикаторы на тип воды его хорошо видно людям с плохим зрением.

Маховик МЕТ-01

Маховик МЕТ-01 также, как и предыдущие, есть двух видов: может применяться для любых вентилей российского производства со стандартным типом крепления к вентильной головке под квадрат 7*7, а также модель применима для любого вентиля, где тип крепления под 24 шлица, что характерно для импортных кран-букс. Он выполнен из металла в форме треугольника с эргономичными углублениями. Изделие выглядит необычно благодаря своей плоскости. Индикация типа воды выполнена в центре ручки в виде круглых меток синего и красного цвета. Маховик идеально подходит как для интерьера в стиле хай-тек, так и для классического стиля.

Различия видов

Итак, кран-букса — это устройство для подачи и закрытия воды в двухрукояточных смесителях. Чаще всего она изготовляется из латуни.

Буксы отечественного и зарубежного производства не взаимозаменяемы, то есть невозможно заменить неисправную буксу на отечественном смесителе зарубежной и наоборот. То же относится и к маховикам: у отечественных букс головка под маховик квадратная, у зарубежных — шлицевая.

Мы продаем с официального сайта оптом крупным дилерам маховики двух видов:

  • с шлицевым креплением маховика, рассчитанным на 24 шлиц,
  • с креплением к металлокерамической вентильной головке под квадрат 7*7.

Шлицевое крепление маховика рассчитанное на 24 шлиц и характерно для импортных кран-букс. Если присутствует крепление к металлокерамической вентильной головке под квадрат 7*7, то данный маховик подходит только для кран-букс российского производства. Существуют универсальные модели.

Что такое маховик?

  • 10979 просмотров

Посмотреть маховик в каталоге «АВТОмаркет Интерком»

Итак, маховик – это это колесо, которое вращается, и накапливает кинетическую энергию. Спешим заметить, что маховики используются не только в изготовлении автомобиля, но и во многих других отраслях промышленного производства. К примеру, был использован ранее принцип работы в изготовлении ветряной мельницы и гончарного круга.

 Строение маховика в машине можно найти на той же стороне, где находится коленвал (коленчатого вала) в моторе, укреплен он весьма прочно, несколькими болтами. Внешне это большой металлический круг с «венцом» сверху. «Венец маховика» - это особое зубчатое колесо, которое устанавливается на маховик в спеуиально разогретом для этого состоянии. Затем, маховик должен остыть после и в результате у нас будут 2 детали почти неотделяемые. Своими словами, маховик становится схож на одну большую металлическую шестерню.

 Изготавливают маховик из весьма прочного, но не ломкого металла, который способен выдержать значительные нагрузки. Существует две цели, которые выполняет маховик:

 

Первое. После того как вы завели машину, стартер начнет своей малой шестерней раскручивать большую шестерню маховика. Маховик соединен к коленчатому валу, который приводит в движение поршни двигателя. Поршни будут сдавливать топливо, будет подаваться искра и ваша машина заведется. Таким образом, маховик - это важнейшая часть при запуске двигателя. Без него пришлось бы прокручивать двигатель вручную как в далекие былые времена, «кривым стартером», как называли его водители прошлого века, загнутый ключ который вставлялся в двигатель и выполнял функцию маховика. Но существует еще одна функция маховика.

 Второе. Маховик, должен бороться с сторонней энергией двигателя, то есть он гасит колебания двигателя, которые пошли бы в кузов. В результате, наш с вами двигатель функционирует нормально, без излишних детонации (колебаний двигателя). Вообще то колебания двигателя существуют, но они не такие значительные. А если это современный импортный автомобиль, то его может быть вовсе не слышно. О его работе можно судить только по некоторым приборам, что говорит о сбалансированной работе деталей.

 Маховик можно купить в сети магазинов «АВТОмаркет Интерком» или заказать через интернет-магазин на нашем сайте. Также у нас функционируют в некоторых городах пункты выдачи товара.

Как маховики накапливают энергию?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 10 марта 2020 г.

Стоп ... старт ... стоп ... старт - это не способ водить машину! Каждый раз, когда вы замедляете или останавливаете автомобиль или машину, вы впустую тратить накопленный заранее импульс, превращая его кинетическую энергию (энергия движения) в тепловую энергию в тормозах. Разве не было бы лучше, если бы вы могли как-то хранить эту энергию, когда вы остановился и вернуть его снова при следующем запуске? Это один работ, которые маховик может сделать за вас.Впервые использован в гончарные круги, которые в то время пользовались огромной популярностью в гигантских двигателях и машинах во время промышленной революции маховики теперь возвращение во всем, от автобусов и поездов до гоночных автомобилей и мощности растения. Давайте подробнее разберемся, как они работают!

Фото: Старый маховик парового двигателя в Think Tank, музее науки и промышленности в Бирмингеме, Англия. Маховик - это колесо со спицами сзади. Обратите внимание, что это в основном пустое пространство с длинными спицами и большим тяжелым ободом.

Зачем нужны маховики

Фото: Типичный маховик газоперекачивающего двигателя. Маховик - это большее из двух черных колес с тяжелым черным ободом в центре. Это один из многих увлекательных двигателей, которые вы можете увидеть в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.

Двигатели самые счастливые и самые эффективные когда они производят мощность с постоянной относительно высокой скоростью. Единственная проблема в том, что транспортные средства и машины, которыми они управляют, должны работают на самых разных скоростях и иногда необходимо полностью остановиться.Муфты и шестерни частично решают эту проблему. (Клатч - это механический «выключатель», который может отключить двигатель от машины это вождение, в то время как шестерня - это пара заблокированных колеса с зубьями который изменяет скорость и крутящий момент (усилие поворота) машины, поэтому он может ехать быстрее или медленнее, даже если двигатель работает с одинаковой скоростью.) Но чего не могут сделать муфты и шестерни, так это сэкономить энергию, которую вы тратите впустую. когда вы тормозите и отдаете позже. Это работа маховика!

Что такое маховик?

Маховик - это очень тяжелое колесо, которое требуется много силы, чтобы вращаться.Это может быть большой диаметр колесо со спицами и очень тяжелым металлическим ободом, или это может быть цилиндр меньшего диаметра из чего-то вроде углеродного волокна композитный. В любом случае, это колесо, которое нужно толкать действительно сложно настроить его вращение. Так же, как маховику нужно много силы, чтобы запустить его, поэтому для его остановки требуется много силы. В качестве в результате, когда он вращается на высокой скорости, он имеет тенденцию продолжайте вращаться (мы говорим, что у него большой угловой момент), что означает, что он может хранить большое количество кинетической энергии.Вы можете думать об этом как о чем-то вроде "механический аккумулятор", но он накапливает энергию в виде движения (другими словами, кинетическая энергия), а не энергия, запасенная в химическая форма внутри традиционной электрической батареи.

Маховики бывают всех форм и размеров. Законы физики (кратко объясненные в поле ниже, но вы можете пропустить их, если вам это не интересно или вы знаете про них уже) скажите что большого диаметра и тяжелых колес запасают больше энергии, чем колеса меньшего размера и лёгкости, а маховики которые вращаются быстрее, хранят гораздо больше энергии, чем те, которые вращаться медленнее.

Современные маховики немного отличаются от тех, что были популярны во время промышленной революции. Вместо широкого и тяжелого стальные колеса с еще более тяжелыми стальными ободами, маховики 21-го века, как правило, более компактные и изготовленные из углеродного волокна или композитных материалов, иногда со стальными ободами, которые работают, возможно, на четверть тяжелее.

Физика маховиков

Вещи, движущиеся по прямой линии, имеют импульс (своего рода «сила» движения) и кинетическая энергия (энергия движения) потому что у них есть масса (сколько "материала" они содержат) и скорость (насколько быстро они движутся).в таким же образом вращающиеся объекты обладают кинетической энергией, потому что у них есть то, что называется моментом инерции (сколько "хлама" они сделаны из и как они распределяются) и угловой скорости (как они быстро вращаются). Момент инерции эквивалентен массе вращающихся объектов, а угловая скорость аналогична обычной. скорость только ходит по кругу.

Так же, как кинетическая энергия объекта, движущегося по прямой линии, определяется этим уравнением:

E = ½mv2

(где m - масса, а v - скорость), поэтому эквивалент кинетической энергия вращающегося объекта дается этим:

E = ½Iω2

(где I - момент инерции, а ω - угловая скорость).

«Момент инерции» звучит ужасно абстрактно и сбивает с толку, но понять его намного проще, чем вы могли бы подумать. считать. На самом деле это означает, что с точки зрения кинетической энергии и импульса эффективная масса вращающегося объекта зависит не только от того, сколько у него фактической массы, но и от того, где эта масса расположена по отношению к точка вращается вокруг. Чем дальше от центра находится масса, тем большее влияние он оказывает на импульс и кинетическую энергию объекта - и мы количественно оцениваем это, говоря, что масса имеет более высокий момент инерции.Так что большой диаметр, легкий, со спицами маховик с очень тяжелым стальным ободом может иметь более высокий момент инерции, чем у прочного маховика гораздо меньшего размера, потому что больше его масса дальше от точки вращения.

Законы о сохранении

Законы сохранения энергии и закон сохранения импульса применяется к вращающимся объектам так же, как они применяется к объектам, движущимся по прямой линии. Так что то, что вращается с определенное количество энергии и углового момента (вращение эквивалент обычного, прямолинейного, линейного количества движения) сохраняет свое угловой момент, если не сила (например, трение или сопротивление воздуха) крадет это.Этот закон называется сохранением угловой импульс.

Когда фигурист протягивает руки, некоторые из их масса находится дальше от центра их тела (точки вращения) значит, у них более высокий момент инерции. Если они быстро крутятся с вытянутыми руками, но затем внезапно подносят руки к центр они мгновенно уменьшают свой момент инерции. Но закон сохранения углового момента говорит, что их полный угловой момент должны оставаться такими же, и это может случиться только в том случае, если они увеличат скорость вверх.Вот почему вращающийся фигурист будет вращаться быстрее, когда он прижать руки к телу (и замедлить движение, когда они снова руки).

Artwork: Если вы медленно вращаетесь (стоите на вращающемся подносе без электропитания или сидите на офисном стуле) и быстро прижимаете руки к телу, вы будете вращаться намного быстрее. Ваш момент инерции уменьшается, поэтому ваша скорость должна увеличиваться, чтобы «сохранить» ваш угловой момент (оставьте его неизменным).

Какая лучшая конструкция для маховика?

Из этих основных законов физики следует, что маховик будет накапливать больше энергии, если он имеет более высокий момент инерция (больше массы или массы, расположенной дальше от ее центра), или если он вращается с большей скоростью.А поскольку кинетическая энергия вращающийся объект (E в приведенном выше уравнении) связан с квадратом его угловой скорости (ω2), вы Вы можете видеть, что скорость имеет гораздо большее влияние, чем момент инерции. Если вы возьмете маховик с ободом из тяжелого металла и замените его на обод, который вдвое тяжелее (вдвое больше его момента инерции), он будет накапливает вдвое больше энергии, когда вращается с той же скоростью. Но если вы берете оригинальный маховик и вращаете его в два раза быстрее (вдвое больше угловая скорость), вы в четыре раза увеличите запас энергии.Вот почему конструкторы маховиков обычно стараются использовать высокоскоростные колеса. а не массивные. (Компактные, быстроходные маховики тоже более практично в таких вещах, как гоночные автомобили, не в последнюю очередь потому, что большие маховики имеют тенденцию добавить слишком много веса.)

Сила на маховике увеличивается с увеличением скорости, а энергия, которую может накапливать колесо, равна ограничено прочностью материала, из которого он сделан: вращать маховик слишком быстро, и вы в конечном итоге достигнете точки, в которой сила настолько велика, что разбивает колесо на осколки.Прочные и легкие материалы оказываются лучшими для маховиков, поскольку они могут быстрее всего вращаться без разваливается. Современные маховики обычно изготавливаются из таких материалов, как сплавы, композиты из углеродного волокна, керамика и кристаллические материалы, такие как монокристаллы кремния. Некоторые специально разработаны, чтобы безопасно разбиться на крошечные фрагменты, если они будут вращаться слишком быстро.

Произведения: Маховики имеют фиксированный диаметр и массу, а значит, фиксированный момент инерции - или есть? Эта гениальная система маховика 1959 года, разработанная Бертрамом Шмидтом, может складываться и раскладываться для увеличения или уменьшения запасаемой энергии.Как это работает? Приводной двигатель (зеленый, справа) приводит в движение груз (оранжевый, слева) через ось (желтый) и систему шкивов (серый). При изменении скорости оси центробежный регулятор (темно-синий) и электрическая цепь (вверху справа) включают или выключают небольшой электродвигатель (розовый), перемещая рычажный механизм (коричневый) влево или вправо, перемещая другой рычажный механизм ( синий), поэтому маховик (красный) складывается или раскладывается по мере необходимости. Из патента США 2 914 962: Система маховика Бертрама Шмидта, опубликованного 1 декабря 1959 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как маховик может сохранять свою энергию?

Фото: Маховики в конечном итоге перестают вращаться из-за трения и сопротивления воздуха, но если мы установим их на подшипники с очень низким коэффициентом трения, они сохранят свою энергию в течение нескольких дней. В этом экспериментальном маховике используется сверхпроводящий подшипник без трения, который вращается внутри вакуумной камеры, чтобы сопротивление воздуха не замедляло его. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США / Аргоннской национальной лабораторией.

Законы физики (точнее, первый закон движения Ньютона) говорят нам, что движущийся объект будет продолжать двигаться, если на него не действует сила.Вы могли подумать, что маховик будет вращаться вечно. Единственная проблема в том, что маховики вращаются на подшипниках, поэтому, даже когда они хорошо смазаны, сила трения замедляет их. Есть еще одна проблема: поскольку маховики вращаются в воздухе, сопротивление воздуха или сопротивление также замедляют их. Современные маховики решают эти проблемы, устанавливая их на подшипниках с низким коэффициентом трения. подшипники и герметизированы внутри металлических цилиндров, поэтому они не теряют столько энергии на трение и сопротивление воздуха, как это делали бы традиционные маховики.Самые сложные маховики плавают на сверхпроводящих магнитах (поэтому они почти полностью вращаются без трением) и герметизированы внутри вакуумных камер (поэтому нет потерь на сопротивление воздуха).

Что делает маховик?

Фото: Типичный современный маховик даже не похож на колесо! Он состоит из вращающегося цилиндра из углеродного волокна, установленного внутри очень прочного контейнера, который предназначен для остановки любых высокоскоростных осколков в случае поломки ротора. Такие маховики имеют присоединенный электродвигатель и / или генератор, который накапливает энергию в колесе и возвращает ее позже, когда это необходимо.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Считайте что-то вроде старомодного пара тяговый двигатель - по сути, тяжелый старый трактор с приводом от паровой двигатель, который движется по дороге, а не по рельсам. Допустим, у нас есть тяговый двигатель с большим маховиком, который находится между двигателями производит мощность и колеса, которые принимают эту мощность и перемещение двигателя по дороге. Далее, допустим, маховик имеет муфты, поэтому его можно подключать или отключать от паровой двигатель, ведущие колеса или и то, и другое.Маховик может сделать три очень полезная работа для нас.

Во-первых, если паровой двигатель вырабатывает мощность с перерывами (возможно, потому, что у него только один цилиндр), маховик помогает сгладить мощность, получаемую колесами. Так что пока цилиндр двигателя может добавлять мощность на маховик каждые тридцать секунд (каждый раз, когда поршень выталкивается из цилиндра), колеса могли получать мощность от маховика на устойчивой, непрерывной скорость - и двигатель будет плавно катиться, а не дергаться в уходит и запускается (как если бы он приводился в действие непосредственно от поршня и цилиндр).

Во-вторых, маховик может использоваться для замедления автомобиль, как тормоз, но тормоз, поглощающий энергию автомобиля вместо того, чтобы тратить его как обычный тормоз. Предположим, вы ведете тяга двигателя по улице, и вы внезапно хотите остановиться. Ты может отключить паровой двигатель с помощью сцепления, так что транспортное средство начал бы замедляться. При этом будет передаваться энергия от транспортного средства к маховику, который будет набирать скорость и удерживать спиннинг. Затем вы можете отключить маховик, чтобы автомобиль полностью прекратить.В следующий раз, когда вы снова отправитесь в путь, вы воспользуетесь сцеплением, чтобы повторно подсоедините маховик к ведущим колесам, чтобы маховик отдайте двигателю большую часть поглощенной им во время торможения.

В-третьих, маховик может использоваться для временного дополнительная мощность, когда двигатель не может производить достаточно. Предположим, вы хотите догнать медленно движущуюся лошадь и телегу. Допустим, маховик вращается в течение некоторого времени, но в настоящее время не подключен ни к одному из них двигатель или колеса. Когда вы снова подключаете его к колесам, он как второй двигатель, обеспечивающий дополнительную мощность.Это только работает однако временно, потому что энергия, которую вы подаете на колеса, должна потеряться от маховика, что приведет к его замедлению.

Краткая история маховиков

Древние маховики

Вы можете утверждать, что маховики - одно из старейших изобретений: самые ранние колеса были сделаны из тяжелого камня или цельного дерева и, поскольку они обладали высоким моментом инерции, работали как маховики, предназначались они для этого или нет. Гончарный круг (возможно, самая старая из существующих форм круга - даже старше, чем круги используется при транспортировке) полагается на то, что его поворотный стол будет прочным и тяжелым (или с тяжелым ободом), поэтому он имеет высокий момент инерции, который заставляет его вращаться сам по себе пока вы лепите сверху глину руками.Водяные колеса, которые производят энергию из рек и ручьев, также имеют форму маховиков, с прочными, но легкими спицами и очень тяжелыми ободами, поэтому они продолжают вращаться с постоянной скоростью и питание мельниц на постоянной скорости. Такие водяные колеса стали популярными со времен Римской империи.

Фото: Гидравлические колеса используют простой принцип маховика для поддержания постоянной скорости вращения. Это модель подводного водяного колеса (приводимого в движение рекой, протекающей под ним).

Маховики промышленной революции

Самые известные маховики времен Промышленного Revolution и используются в таких вещах, как заводские паровые машины и тяговые двигатели. Присмотритесь практически к любой заводской машине из 18-го или 19-го века, и вы увидите огромный маховик где-то в механизм. Поскольку маховики часто бывают очень большими и вращаются с большой скоростью скорости, их тяжелые диски должны выдерживать экстремальные нагрузки. Они также должны быть выполнены с высокой точностью, так как даже если они немного разбалансированы, они будут слишком сильно раскачиваться и дестабилизировать все, что к ним прикреплено к.Широкая доступность чугуна и стали в Промышленная революция сделала возможным создание качественных, высоких прецизионные маховики, которые сыграли жизненно важную роль в обеспечении работы двигателей и машин плавно и качественно.

После работ таких пионеров электричества XIX века, как Томас Эдисон, электроэнергия вскоре стала широко доступны для управления заводскими машинами, которым больше не нужны маховики для сглаживания неустойчивости, угольные паровые машины. Между тем, дорожные транспортные средства, корабли, поезда и самолеты использовали двигатели внутреннего сгорания с приводом от бензин, дизельное топливо и керосин.Маховики обычно были большими и тяжелыми и не было места внутри чего-то вроде автомобильного двигателя или корабля, не говоря уже о самолете. В результате технология маховика несколько упала на на обочине по мере развития 20-го века.

Современные маховики

С середины 20 века интерес к маховикам снова поднялся, в основном потому, что людей стало больше обеспокоены ценами на топливо и воздействием на окружающую среду используя их; имеет смысл экономить энергию - и маховики очень хороши в этом.Примерно с 1950-х годов европейские производители автобусов такие как M.A.N. и Mercedes-Benz экспериментировали с технология маховика в транспортных средствах, известных как гиробусы. Основная идея - установить тяжелый стальной маховик (диаметром около 60 см или пару футов, вращающийся со скоростью около 10 000 об / мин). между задним двигателем автобуса и задней осью, поэтому он действует как мост между двигателем и колеса. Когда автобус тормозит, маховик работает как рекуперативный тормоз, поглощение кинетической энергии и замедление транспортного средства.Когда автобус снова заводится, маховик возвращается передает энергию трансмиссии, экономя большую часть энергии торможения, которая в противном случае были потрачены впустую. Современная железная дорога и в поездах метро также широко используются рекуперативные тормоза с маховиком, что может дать общую экономию энергии примерно на треть или больше. Некоторые производители электромобилей предложили использовать сверхбыстрые вращающиеся маховики. в качестве накопителей энергии вместо батарей. Одним из больших преимуществ этого является то, что маховики потенциально может прослужить в течение всего срока службы автомобиля, в отличие от аккумуляторов, которые могут потребуется очень дорогая замена примерно через десять лет.

Фото: Современный маховик, разработанный НАСА для использования в космосе. Обратите внимание, как серебристый центр колеса в основном это пустое пространство и спицы, а масса колеса сосредоточена вокруг обода. Это дает колесо то, что известен как высокий момент инерции (более подробно поясняется ниже) и позволяет ему накапливать больше энергии. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

За последние несколько лет болиды Формулы-1 также использовали маховики, но больше для увеличения мощности, чем для экономии энергии.Технология называется KERS (Kinetic Energy Система восстановления) и состоит из очень компактного маховика с очень высокой скоростью вращения. (вращается со скоростью 64000 об / мин), которая поглощает энергию, которая обычно теряется в виде тепла при торможении. Водитель может нажмите переключатель на рулевом колесе, чтобы маховик временно взаимодействует с трансмиссией автомобиля, обеспечивая кратковременный прирост скорости при для разгона требуется дополнительная мощность. С таким скоростным маховиком, соображения безопасности становятся чрезвычайно важными; маховик установлен внутри сверхпрочного контейнера из углеродного волокна, чтобы он не повредил драйвер, если он взорвется.(В некоторых формах KERS используются электродвигатели, генераторы, и аккумуляторы для хранения энергии вместо маховиков, аналогично гибридным автомобилям.)

Так же, как маховики - в виде водяные колеса - играли важную роль в попытках человека использовать энергии, поэтому они возвращаются в современное производство электроэнергии. Один трудностей с силовыми установками (а тем более с формы возобновляемой энергии, такие как энергия ветра и солнца) заключается в том, что они не обязательно производить электричество постоянно или таким образом, чтобы точно соответствует росту и падению спроса в течение день.Связанная с этим проблема заключается в том, что производить электричество намного проще, чем его производить. стоит хранить его в больших количествах. Маховики предлагают решение это. Иногда, когда предложения электроэнергии больше, чем спроса (например, ночью или в выходные) электростанции могут кормить их избыток энергии в огромные маховики, которые будут хранить ее в течение периоды от минут до часов и время от времени отпускайте его снова пиковой потребности. На трех заводах в Нью-Йорке, Массачусетсе и Пенсильвании. Компания Beacon Power первой использовала маховики для накопления энергии до 20 мегаватт для удовлетворения временных пиков потребления энергии. требовать.Они также используются в таких местах, как компьютерные центры обработки данных, чтобы обеспечивать аварийное, резервное питание на случай отключения электроэнергии.

Преимущества и недостатки маховиков

Маховики - это относительно простая технология с множество плюсов по сравнению с конкурентами, такими как аккумуляторные батареи: с точки зрения начальной стоимости и текущих обслуживание, они обходятся дешевле, служат примерно в 10 раз дольше (Есть еще много работающих маховиков, начиная с Industrial Revolution), экологически безопасны (не производят выбросов углекислого газа и не содержат опасных химикатов, вызывающих загрязнение), работают практически в любом климате и очень быстро набирают обороты. (в отличие, например, от батарей, для зарядки которых может потребоваться много часов).Они также чрезвычайно эффективен (может быть, 80 процентов или более) и занимает меньше пространство, чем батареи или другие формы хранения энергии (например, накачанные водохранилища).

Фото: Маховики - отличная альтернатива батареям. Здесь маховик (справа) используется для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечной панелью. Электричество от панели приводит в действие электродвигатель / генератор, который раскручивает маховик до нужной скорости. Когда требуется электричество, маховик приводит в действие генератор и снова производит электричество.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL

Самый большой минус маховиков (конечно что касается транспортных средств) - это вес, который они добавляют. Полная Формула 1 KERS система маховика (включая необходимый контейнер, гидравлику и электронные системы управления) около 25 кг к массе автомобиля, что является значительной дополнительной нагрузкой. Другая проблема (особенно для гонщиков Формулы 1) в том, что большое тяжелое колесо вращение внутри движущегося автомобиля будет действовать как гироскоп, сопротивляться изменениям в своем направлении и потенциально влиять на управляемость автомобиля (хотя есть разные решения, включая установку маховиков на подвесах, например, на корабельном компасе).А дальнейшая трудность заключается в огромных напряжениях и деформациях, которые маховики опыт, когда они вращаются с чрезвычайно высокой скоростью, что может вызвать их разрушить и взорвать на осколки. Это действует как ограничение на насколько быстро могут вращаться маховики и, следовательно, сколько энергии они можно хранить. В то время как традиционные колеса делались из стали и вращались на открытом воздухе современные чаще используют высокоэффективные композиты или керамика и быть запечатанными внутри контейнеров, что делает возможны более высокие скорости и энергия без ущерба для безопасности.

Как маховики накапливают энергию?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 10 марта 2020 г.

Стоп ... старт ... стоп ... старт - это не способ водить машину! Каждый раз, когда вы замедляете или останавливаете автомобиль или машину, вы впустую тратить накопленный заранее импульс, превращая его кинетическую энергию (энергия движения) в тепловую энергию в тормозах. Разве не было бы лучше, если бы вы могли как-то хранить эту энергию, когда вы остановился и вернуть его снова при следующем запуске? Это один работ, которые маховик может сделать за вас.Впервые использован в гончарные круги, которые в то время пользовались огромной популярностью в гигантских двигателях и машинах во время промышленной революции маховики теперь возвращение во всем, от автобусов и поездов до гоночных автомобилей и мощности растения. Давайте подробнее разберемся, как они работают!

Фото: Старый маховик парового двигателя в Think Tank, музее науки и промышленности в Бирмингеме, Англия. Маховик - это колесо со спицами сзади. Обратите внимание, что это в основном пустое пространство с длинными спицами и большим тяжелым ободом.

Зачем нужны маховики

Фото: Типичный маховик газоперекачивающего двигателя. Маховик - это большее из двух черных колес с тяжелым черным ободом в центре. Это один из многих увлекательных двигателей, которые вы можете увидеть в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.

Двигатели самые счастливые и самые эффективные когда они производят мощность с постоянной относительно высокой скоростью. Единственная проблема в том, что транспортные средства и машины, которыми они управляют, должны работают на самых разных скоростях и иногда необходимо полностью остановиться.Муфты и шестерни частично решают эту проблему. (Клатч - это механический «выключатель», который может отключить двигатель от машины это вождение, в то время как шестерня - это пара заблокированных колеса с зубьями который изменяет скорость и крутящий момент (усилие поворота) машины, поэтому он может ехать быстрее или медленнее, даже если двигатель работает с одинаковой скоростью.) Но чего не могут сделать муфты и шестерни, так это сэкономить энергию, которую вы тратите впустую. когда вы тормозите и отдаете позже. Это работа маховика!

Что такое маховик?

Маховик - это очень тяжелое колесо, которое требуется много силы, чтобы вращаться.Это может быть большой диаметр колесо со спицами и очень тяжелым металлическим ободом, или это может быть цилиндр меньшего диаметра из чего-то вроде углеродного волокна композитный. В любом случае, это колесо, которое нужно толкать действительно сложно настроить его вращение. Так же, как маховику нужно много силы, чтобы запустить его, поэтому для его остановки требуется много силы. В качестве в результате, когда он вращается на высокой скорости, он имеет тенденцию продолжайте вращаться (мы говорим, что у него большой угловой момент), что означает, что он может хранить большое количество кинетической энергии.Вы можете думать об этом как о чем-то вроде "механический аккумулятор", но он накапливает энергию в виде движения (другими словами, кинетическая энергия), а не энергия, запасенная в химическая форма внутри традиционной электрической батареи.

Маховики бывают всех форм и размеров. Законы физики (кратко объясненные в поле ниже, но вы можете пропустить их, если вам это не интересно или вы знаете про них уже) скажите что большого диаметра и тяжелых колес запасают больше энергии, чем колеса меньшего размера и лёгкости, а маховики которые вращаются быстрее, хранят гораздо больше энергии, чем те, которые вращаться медленнее.

Современные маховики немного отличаются от тех, что были популярны во время промышленной революции. Вместо широкого и тяжелого стальные колеса с еще более тяжелыми стальными ободами, маховики 21-го века, как правило, более компактные и изготовленные из углеродного волокна или композитных материалов, иногда со стальными ободами, которые работают, возможно, на четверть тяжелее.

Физика маховиков

Вещи, движущиеся по прямой линии, имеют импульс (своего рода «сила» движения) и кинетическая энергия (энергия движения) потому что у них есть масса (сколько "материала" они содержат) и скорость (насколько быстро они движутся).в таким же образом вращающиеся объекты обладают кинетической энергией, потому что у них есть то, что называется моментом инерции (сколько "хлама" они сделаны из и как они распределяются) и угловой скорости (как они быстро вращаются). Момент инерции эквивалентен массе вращающихся объектов, а угловая скорость аналогична обычной. скорость только ходит по кругу.

Так же, как кинетическая энергия объекта, движущегося по прямой линии, определяется этим уравнением:

E = ½mv2

(где m - масса, а v - скорость), поэтому эквивалент кинетической энергия вращающегося объекта дается этим:

E = ½Iω2

(где I - момент инерции, а ω - угловая скорость).

«Момент инерции» звучит ужасно абстрактно и сбивает с толку, но понять его намного проще, чем вы могли бы подумать. считать. На самом деле это означает, что с точки зрения кинетической энергии и импульса эффективная масса вращающегося объекта зависит не только от того, сколько у него фактической массы, но и от того, где эта масса расположена по отношению к точка вращается вокруг. Чем дальше от центра находится масса, тем большее влияние он оказывает на импульс и кинетическую энергию объекта - и мы количественно оцениваем это, говоря, что масса имеет более высокий момент инерции.Так что большой диаметр, легкий, со спицами маховик с очень тяжелым стальным ободом может иметь более высокий момент инерции, чем у прочного маховика гораздо меньшего размера, потому что больше его масса дальше от точки вращения.

Законы о сохранении

Законы сохранения энергии и закон сохранения импульса применяется к вращающимся объектам так же, как они применяется к объектам, движущимся по прямой линии. Так что то, что вращается с определенное количество энергии и углового момента (вращение эквивалент обычного, прямолинейного, линейного количества движения) сохраняет свое угловой момент, если не сила (например, трение или сопротивление воздуха) крадет это.Этот закон называется сохранением угловой импульс.

Когда фигурист протягивает руки, некоторые из их масса находится дальше от центра их тела (точки вращения) значит, у них более высокий момент инерции. Если они быстро крутятся с вытянутыми руками, но затем внезапно подносят руки к центр они мгновенно уменьшают свой момент инерции. Но закон сохранения углового момента говорит, что их полный угловой момент должны оставаться такими же, и это может случиться только в том случае, если они увеличат скорость вверх.Вот почему вращающийся фигурист будет вращаться быстрее, когда он прижать руки к телу (и замедлить движение, когда они снова руки).

Artwork: Если вы медленно вращаетесь (стоите на вращающемся подносе без электропитания или сидите на офисном стуле) и быстро прижимаете руки к телу, вы будете вращаться намного быстрее. Ваш момент инерции уменьшается, поэтому ваша скорость должна увеличиваться, чтобы «сохранить» ваш угловой момент (оставьте его неизменным).

Какая лучшая конструкция для маховика?

Из этих основных законов физики следует, что маховик будет накапливать больше энергии, если он имеет более высокий момент инерция (больше массы или массы, расположенной дальше от ее центра), или если он вращается с большей скоростью.А поскольку кинетическая энергия вращающийся объект (E в приведенном выше уравнении) связан с квадратом его угловой скорости (ω2), вы Вы можете видеть, что скорость имеет гораздо большее влияние, чем момент инерции. Если вы возьмете маховик с ободом из тяжелого металла и замените его на обод, который вдвое тяжелее (вдвое больше его момента инерции), он будет накапливает вдвое больше энергии, когда вращается с той же скоростью. Но если вы берете оригинальный маховик и вращаете его в два раза быстрее (вдвое больше угловая скорость), вы в четыре раза увеличите запас энергии.Вот почему конструкторы маховиков обычно стараются использовать высокоскоростные колеса. а не массивные. (Компактные, быстроходные маховики тоже более практично в таких вещах, как гоночные автомобили, не в последнюю очередь потому, что большие маховики имеют тенденцию добавить слишком много веса.)

Сила на маховике увеличивается с увеличением скорости, а энергия, которую может накапливать колесо, равна ограничено прочностью материала, из которого он сделан: вращать маховик слишком быстро, и вы в конечном итоге достигнете точки, в которой сила настолько велика, что разбивает колесо на осколки.Прочные и легкие материалы оказываются лучшими для маховиков, поскольку они могут быстрее всего вращаться без разваливается. Современные маховики обычно изготавливаются из таких материалов, как сплавы, композиты из углеродного волокна, керамика и кристаллические материалы, такие как монокристаллы кремния. Некоторые специально разработаны, чтобы безопасно разбиться на крошечные фрагменты, если они будут вращаться слишком быстро.

Произведения: Маховики имеют фиксированный диаметр и массу, а значит, фиксированный момент инерции - или есть? Эта гениальная система маховика 1959 года, разработанная Бертрамом Шмидтом, может складываться и раскладываться для увеличения или уменьшения запасаемой энергии.Как это работает? Приводной двигатель (зеленый, справа) приводит в движение груз (оранжевый, слева) через ось (желтый) и систему шкивов (серый). При изменении скорости оси центробежный регулятор (темно-синий) и электрическая цепь (вверху справа) включают или выключают небольшой электродвигатель (розовый), перемещая рычажный механизм (коричневый) влево или вправо, перемещая другой рычажный механизм ( синий), поэтому маховик (красный) складывается или раскладывается по мере необходимости. Из патента США 2 914 962: Система маховика Бертрама Шмидта, опубликованного 1 декабря 1959 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как маховик может сохранять свою энергию?

Фото: Маховики в конечном итоге перестают вращаться из-за трения и сопротивления воздуха, но если мы установим их на подшипники с очень низким коэффициентом трения, они сохранят свою энергию в течение нескольких дней. В этом экспериментальном маховике используется сверхпроводящий подшипник без трения, который вращается внутри вакуумной камеры, чтобы сопротивление воздуха не замедляло его. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США / Аргоннской национальной лабораторией.

Законы физики (точнее, первый закон движения Ньютона) говорят нам, что движущийся объект будет продолжать двигаться, если на него не действует сила.Вы могли подумать, что маховик будет вращаться вечно. Единственная проблема в том, что маховики вращаются на подшипниках, поэтому, даже когда они хорошо смазаны, сила трения замедляет их. Есть еще одна проблема: поскольку маховики вращаются в воздухе, сопротивление воздуха или сопротивление также замедляют их. Современные маховики решают эти проблемы, устанавливая их на подшипниках с низким коэффициентом трения. подшипники и герметизированы внутри металлических цилиндров, поэтому они не теряют столько энергии на трение и сопротивление воздуха, как это делали бы традиционные маховики.Самые сложные маховики плавают на сверхпроводящих магнитах (поэтому они почти полностью вращаются без трением) и герметизированы внутри вакуумных камер (поэтому нет потерь на сопротивление воздуха).

Что делает маховик?

Фото: Типичный современный маховик даже не похож на колесо! Он состоит из вращающегося цилиндра из углеродного волокна, установленного внутри очень прочного контейнера, который предназначен для остановки любых высокоскоростных осколков в случае поломки ротора. Такие маховики имеют присоединенный электродвигатель и / или генератор, который накапливает энергию в колесе и возвращает ее позже, когда это необходимо.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Считайте что-то вроде старомодного пара тяговый двигатель - по сути, тяжелый старый трактор с приводом от паровой двигатель, который движется по дороге, а не по рельсам. Допустим, у нас есть тяговый двигатель с большим маховиком, который находится между двигателями производит мощность и колеса, которые принимают эту мощность и перемещение двигателя по дороге. Далее, допустим, маховик имеет муфты, поэтому его можно подключать или отключать от паровой двигатель, ведущие колеса или и то, и другое.Маховик может сделать три очень полезная работа для нас.

Во-первых, если паровой двигатель вырабатывает мощность с перерывами (возможно, потому, что у него только один цилиндр), маховик помогает сгладить мощность, получаемую колесами. Так что пока цилиндр двигателя может добавлять мощность на маховик каждые тридцать секунд (каждый раз, когда поршень выталкивается из цилиндра), колеса могли получать мощность от маховика на устойчивой, непрерывной скорость - и двигатель будет плавно катиться, а не дергаться в уходит и запускается (как если бы он приводился в действие непосредственно от поршня и цилиндр).

Во-вторых, маховик может использоваться для замедления автомобиль, как тормоз, но тормоз, поглощающий энергию автомобиля вместо того, чтобы тратить его как обычный тормоз. Предположим, вы ведете тяга двигателя по улице, и вы внезапно хотите остановиться. Ты может отключить паровой двигатель с помощью сцепления, так что транспортное средство начал бы замедляться. При этом будет передаваться энергия от транспортного средства к маховику, который будет набирать скорость и удерживать спиннинг. Затем вы можете отключить маховик, чтобы автомобиль полностью прекратить.В следующий раз, когда вы снова отправитесь в путь, вы воспользуетесь сцеплением, чтобы повторно подсоедините маховик к ведущим колесам, чтобы маховик отдайте двигателю большую часть поглощенной им во время торможения.

В-третьих, маховик может использоваться для временного дополнительная мощность, когда двигатель не может производить достаточно. Предположим, вы хотите догнать медленно движущуюся лошадь и телегу. Допустим, маховик вращается в течение некоторого времени, но в настоящее время не подключен ни к одному из них двигатель или колеса. Когда вы снова подключаете его к колесам, он как второй двигатель, обеспечивающий дополнительную мощность.Это только работает однако временно, потому что энергия, которую вы подаете на колеса, должна потеряться от маховика, что приведет к его замедлению.

Краткая история маховиков

Древние маховики

Вы можете утверждать, что маховики - одно из старейших изобретений: самые ранние колеса были сделаны из тяжелого камня или цельного дерева и, поскольку они обладали высоким моментом инерции, работали как маховики, предназначались они для этого или нет. Гончарный круг (возможно, самая старая из существующих форм круга - даже старше, чем круги используется при транспортировке) полагается на то, что его поворотный стол будет прочным и тяжелым (или с тяжелым ободом), поэтому он имеет высокий момент инерции, который заставляет его вращаться сам по себе пока вы лепите сверху глину руками.Водяные колеса, которые производят энергию из рек и ручьев, также имеют форму маховиков, с прочными, но легкими спицами и очень тяжелыми ободами, поэтому они продолжают вращаться с постоянной скоростью и питание мельниц на постоянной скорости. Такие водяные колеса стали популярными со времен Римской империи.

Фото: Гидравлические колеса используют простой принцип маховика для поддержания постоянной скорости вращения. Это модель подводного водяного колеса (приводимого в движение рекой, протекающей под ним).

Маховики промышленной революции

Самые известные маховики времен Промышленного Revolution и используются в таких вещах, как заводские паровые машины и тяговые двигатели. Присмотритесь практически к любой заводской машине из 18-го или 19-го века, и вы увидите огромный маховик где-то в механизм. Поскольку маховики часто бывают очень большими и вращаются с большой скоростью скорости, их тяжелые диски должны выдерживать экстремальные нагрузки. Они также должны быть выполнены с высокой точностью, так как даже если они немного разбалансированы, они будут слишком сильно раскачиваться и дестабилизировать все, что к ним прикреплено к.Широкая доступность чугуна и стали в Промышленная революция сделала возможным создание качественных, высоких прецизионные маховики, которые сыграли жизненно важную роль в обеспечении работы двигателей и машин плавно и качественно.

После работ таких пионеров электричества XIX века, как Томас Эдисон, электроэнергия вскоре стала широко доступны для управления заводскими машинами, которым больше не нужны маховики для сглаживания неустойчивости, угольные паровые машины. Между тем, дорожные транспортные средства, корабли, поезда и самолеты использовали двигатели внутреннего сгорания с приводом от бензин, дизельное топливо и керосин.Маховики обычно были большими и тяжелыми и не было места внутри чего-то вроде автомобильного двигателя или корабля, не говоря уже о самолете. В результате технология маховика несколько упала на на обочине по мере развития 20-го века.

Современные маховики

С середины 20 века интерес к маховикам снова поднялся, в основном потому, что людей стало больше обеспокоены ценами на топливо и воздействием на окружающую среду используя их; имеет смысл экономить энергию - и маховики очень хороши в этом.Примерно с 1950-х годов европейские производители автобусов такие как M.A.N. и Mercedes-Benz экспериментировали с технология маховика в транспортных средствах, известных как гиробусы. Основная идея - установить тяжелый стальной маховик (диаметром около 60 см или пару футов, вращающийся со скоростью около 10 000 об / мин). между задним двигателем автобуса и задней осью, поэтому он действует как мост между двигателем и колеса. Когда автобус тормозит, маховик работает как рекуперативный тормоз, поглощение кинетической энергии и замедление транспортного средства.Когда автобус снова заводится, маховик возвращается передает энергию трансмиссии, экономя большую часть энергии торможения, которая в противном случае были потрачены впустую. Современная железная дорога и в поездах метро также широко используются рекуперативные тормоза с маховиком, что может дать общую экономию энергии примерно на треть или больше. Некоторые производители электромобилей предложили использовать сверхбыстрые вращающиеся маховики. в качестве накопителей энергии вместо батарей. Одним из больших преимуществ этого является то, что маховики потенциально может прослужить в течение всего срока службы автомобиля, в отличие от аккумуляторов, которые могут потребуется очень дорогая замена примерно через десять лет.

Фото: Современный маховик, разработанный НАСА для использования в космосе. Обратите внимание, как серебристый центр колеса в основном это пустое пространство и спицы, а масса колеса сосредоточена вокруг обода. Это дает колесо то, что известен как высокий момент инерции (более подробно поясняется ниже) и позволяет ему накапливать больше энергии. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

За последние несколько лет болиды Формулы-1 также использовали маховики, но больше для увеличения мощности, чем для экономии энергии.Технология называется KERS (Kinetic Energy Система восстановления) и состоит из очень компактного маховика с очень высокой скоростью вращения. (вращается со скоростью 64000 об / мин), которая поглощает энергию, которая обычно теряется в виде тепла при торможении. Водитель может нажмите переключатель на рулевом колесе, чтобы маховик временно взаимодействует с трансмиссией автомобиля, обеспечивая кратковременный прирост скорости при для разгона требуется дополнительная мощность. С таким скоростным маховиком, соображения безопасности становятся чрезвычайно важными; маховик установлен внутри сверхпрочного контейнера из углеродного волокна, чтобы он не повредил драйвер, если он взорвется.(В некоторых формах KERS используются электродвигатели, генераторы, и аккумуляторы для хранения энергии вместо маховиков, аналогично гибридным автомобилям.)

Так же, как маховики - в виде водяные колеса - играли важную роль в попытках человека использовать энергии, поэтому они возвращаются в современное производство электроэнергии. Один трудностей с силовыми установками (а тем более с формы возобновляемой энергии, такие как энергия ветра и солнца) заключается в том, что они не обязательно производить электричество постоянно или таким образом, чтобы точно соответствует росту и падению спроса в течение день.Связанная с этим проблема заключается в том, что производить электричество намного проще, чем его производить. стоит хранить его в больших количествах. Маховики предлагают решение это. Иногда, когда предложения электроэнергии больше, чем спроса (например, ночью или в выходные) электростанции могут кормить их избыток энергии в огромные маховики, которые будут хранить ее в течение периоды от минут до часов и время от времени отпускайте его снова пиковой потребности. На трех заводах в Нью-Йорке, Массачусетсе и Пенсильвании. Компания Beacon Power первой использовала маховики для накопления энергии до 20 мегаватт для удовлетворения временных пиков потребления энергии. требовать.Они также используются в таких местах, как компьютерные центры обработки данных, чтобы обеспечивать аварийное, резервное питание на случай отключения электроэнергии.

Преимущества и недостатки маховиков

Маховики - это относительно простая технология с множество плюсов по сравнению с конкурентами, такими как аккумуляторные батареи: с точки зрения начальной стоимости и текущих обслуживание, они обходятся дешевле, служат примерно в 10 раз дольше (Есть еще много работающих маховиков, начиная с Industrial Revolution), экологически безопасны (не производят выбросов углекислого газа и не содержат опасных химикатов, вызывающих загрязнение), работают практически в любом климате и очень быстро набирают обороты. (в отличие, например, от батарей, для зарядки которых может потребоваться много часов).Они также чрезвычайно эффективен (может быть, 80 процентов или более) и занимает меньше пространство, чем батареи или другие формы хранения энергии (например, накачанные водохранилища).

Фото: Маховики - отличная альтернатива батареям. Здесь маховик (справа) используется для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечной панелью. Электричество от панели приводит в действие электродвигатель / генератор, который раскручивает маховик до нужной скорости. Когда требуется электричество, маховик приводит в действие генератор и снова производит электричество.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL

Самый большой минус маховиков (конечно что касается транспортных средств) - это вес, который они добавляют. Полная Формула 1 KERS система маховика (включая необходимый контейнер, гидравлику и электронные системы управления) около 25 кг к массе автомобиля, что является значительной дополнительной нагрузкой. Другая проблема (особенно для гонщиков Формулы 1) в том, что большое тяжелое колесо вращение внутри движущегося автомобиля будет действовать как гироскоп, сопротивляться изменениям в своем направлении и потенциально влиять на управляемость автомобиля (хотя есть разные решения, включая установку маховиков на подвесах, например, на корабельном компасе).А дальнейшая трудность заключается в огромных напряжениях и деформациях, которые маховики опыт, когда они вращаются с чрезвычайно высокой скоростью, что может вызвать их разрушить и взорвать на осколки. Это действует как ограничение на насколько быстро могут вращаться маховики и, следовательно, сколько энергии они можно хранить. В то время как традиционные колеса делались из стали и вращались на открытом воздухе современные чаще используют высокоэффективные композиты или керамика и быть запечатанными внутри контейнеров, что делает возможны более высокие скорости и энергия без ущерба для безопасности.

Механическая технология хранения электроэнергии | Ассоциация накопителей энергии

Как работает накопитель энергии на сжатом воздухе

Установки для хранения энергии на сжатом воздухе (CAES) в значительной степени эквивалентны гидроэлектростанциям с точки зрения их применения. Но вместо перекачки воды из нижнего пруда в верхний в периоды избыточной мощности на установке CAES окружающий воздух или другой газ сжимается и хранится под давлением в подземной пещере или контейнере.Когда требуется электричество, сжатый воздух нагревается и расширяется в расширительной турбине, приводящей в действие генератор для производства энергии.

Особенностью хранения сжатого воздуха является то, что воздух сильно нагревается при сжатии от атмосферного давления до давления хранения прибл. 1015 фунтов на кв. Дюйм (70 бар). Стандартные многоступенчатые воздушные компрессоры используют промежуточный и дополнительный охладители для снижения температуры нагнетания до 300/350 ° F (149/177 ° C) и температуры нагнетаемого воздуха до 110/120 ° F (43/49 ° C).Таким образом, теплота сжатия отбирается в процессе сжатия или удаляется промежуточным охладителем. Затем потеря этой тепловой энергии компенсируется на этапе выработки электроэнергии турбодетандером путем нагрева воздуха высокого давления в камерах сгорания с использованием природного газа или, альтернативно, использования тепла выхлопных газов газовой турбины в рекуператоре для нагрева поступающего воздуха. перед циклом расширения. В качестве альтернативы, теплота сжатия может храниться термически перед входом в каверну и использоваться для адиабатического расширения, извлекая тепло из системы аккумулирования тепла.

Диабатический метод CAES

Два существующих завода CAES промышленного масштаба в Хунторфе, Германия, и в Макинтоше, штат Алабама, США, а также все предлагаемые конструкции в обозримом будущем будущее основано на диабатическом методе. В принципе, эти растения по сути просто обычные газовые турбины, но где сжатие воздух для горения отделен от самой газовой турбины и не зависит от нее процесс. Это дает два основных преимущества этого метода.

Поскольку ступень сжатия обычно использует около 2/3 мощность турбины, турбина CAES - без помех от работы сжатия - может генерировать в 3 раза больше продукции при том же входе природного газа.Это снижает удельное потребление газа и сокращает связанные выбросы углекислого газа на от 40 до 60%, в зависимости от того, используется ли отработанное тепло для нагрева воздух в рекуператоре. Отношение мощности к мощности составляет прибл. 42% без и 55% с утилизацией отходящего тепла.

Вместо сжатия воздуха ценным газом можно использовать более дешевую избыточную энергию в периоды непиковой нагрузки или избыточную возобновляемую энергию сверх местного спроса на энергию.

Оба вышеупомянутых завода используют одновальные машины, где компрессор-двигатель / генератор-газовая турбина расположены на одном валу и соединены через коробку передач.В других концептуальных проектах установок CAES мотор-компрессорный агрегат и турбогенераторный агрегат будут механически развязанный. Это дает возможность модульно расширять установку по сравнению с допустимая входная мощность и выходная мощность. Использование обычного газа тепловая энергия выхлопных газов турбины для нагрева воздуха высокого давления перед расширением в нижнем цикле позволяет растениям CAES переменной размеры основаны на объеме хранилища каверны и давлении.

Адиабатический метод

Значительно более высокий КПД до 70% может быть достигнут, если тепло сжатия рекуперируется и используется для повторного нагрева сжатого воздуха во время турбины, потому что больше нет необходимости сжигать дополнительные природные газ для подогрева сжатого воздуха.

Варианты хранения

Независимо от выбранного метода требуются места хранения очень большого объема из-за низкой плотности хранения. Предпочтительное расположение - в искусственно построенных соляных пещерах в глубоких соляных образованиях. Соляные каверны характеризуются рядом положительных свойств: высокая гибкость, отсутствие потерь давления в хранилище и отсутствие реакции с кислородом воздуха и соляной вмещающей породой. Если подходящие солевые образования отсутствуют, также можно использовать естественные водоносные горизонты, однако сначала необходимо провести тесты, чтобы определить, вступает ли кислород в реакцию с породой и с любыми микроорганизмами в горной породе водоносного горизонта, которые могут привести к образованию кислорода истощение или закупорка поровых пространств в пласте.Истощенные месторождения природного газа также исследуются на предмет хранения сжатого воздуха; Помимо упомянутых выше проблем истощения и закупорки, необходимо будет учитывать смешивание остаточных углеводородов со сжатым воздухом.

Электростанции CAES - реальная альтернатива гидроаккумулирующим электростанциям. Капитальные и операционные затраты уже действующих диабетических заводов конкурентоспособны.

Модель с маховиком

Входящая методология и маховик

Вам может быть интересно, как во все это вписывается входящая методология.В HubSpot мы настолько сильно верим в этот сдвиг, что перестроили всю нашу компанию вокруг маховика. Мы даже переработали методологию входящего трафика, чтобы научить вас использовать модель маховика для развития вашего бизнеса.

Вот почему новая методология входящего трафика - это круг. Когда вы используете входящую методологию в качестве основы, три фазы вашего маховика - это притяжение, вовлечение и восхищение. Применяя силу к этим трем этапам, вы можете обеспечить потрясающий опыт работы с клиентами.

Например, на этапе привлечения вы привлекаете посетителей полезным контентом и устраняете препятствия, когда они пытаются узнать о вашей компании.Главное - привлечь внимание людей, а не заставлять его. Некоторые силы, которые вы можете применить, - это контент-маркетинг, поисковая оптимизация, маркетинг в социальных сетях, социальные продажи, таргетированная платная реклама и оптимизация коэффициента конверсии.

На этапе взаимодействия вы упрощаете совершение покупок и покупок у вас, позволяя покупателям взаимодействовать с вами в их предпочтительные сроки и каналы. Сосредоточьтесь на открытии отношений, а не только на закрытии сделок. Некоторые силы включают персонализацию веб-сайтов и электронной почты, сегментацию базы данных, автоматизацию маркетинга, привлечение потенциальных клиентов, многоканальное общение (чат, телефон, обмен сообщениями, электронная почта), автоматизация продаж, оценка потенциальных клиентов и возможность попробовать программы перед покупкой.

И, наконец, в delight phas e вы помогаете, поддерживаете и расширяете возможности клиентов для достижения их целей. Помните, успех клиента - это ваш успех. Некоторые силы, которые вы можете использовать, - это самообслуживание (База знаний, чат-бот), проактивное обслуживание клиентов, многоканальная доступность (чат, обмен сообщениями, телефон, электронная почта), системы продажи билетов, автоматическая адаптация, опросы клиентов и программы лояльности.

Компании, которые предпочитают использовать модель маховика по сравнению с другими моделями, имеют огромное преимущество, потому что не только они помогают своему бизнесу расти, но и их клиенты помогают им расти.

Это гораздо более эффективный способ привлечь новых клиентов и удержать существующих.

Маховик также помогает устранить трение и уменьшить неуклюжие передачи между командами. В модели воронки клиенты часто переходят от маркетинга к продажам и обслуживанию клиентов. Это может привести к довольно неприятным впечатлениям от покупателя. Но с моделью маховика ответственность за привлечение, вовлечение и удовлетворение клиентов лежит на каждой команде в компании. Когда все ваши команды будут согласованы с методологией входящих подключений, вы сможете предоставить более целостный и приятный опыт любому, кто взаимодействует с вашим бизнесом.

Самая большая в мире система хранения энергии с маховиком | Смарт Энергия

Маховики - это оригинальный способ хранения энергии. По сути, гигантский ротор левитирует и вращается в камере с помощью магнитов. Поскольку трение очень мало, маховик вращается постоянно, при этом требуется очень мало дополнительной энергии. Затем энергия может быть получена из системы по команде, подключившись к вращающемуся ротору в качестве генератора.

Beacon Power строит крупнейшую в мире систему хранения энергии с маховиком в Стефентауне, штат Нью-Йорк.Система мощностью 20 мегаватт знаменует собой веху в технологии хранения энергии с помощью маховика, поскольку аналогичные системы применялись только при тестировании и в небольших приложениях.

В системе используется 200 маховиков из углеродного волокна, которые левитируют в вакуумной камере. Маховики поглощают энергию сети и могут стабильно разряжать 1 мегаватт электроэнергии в течение 15 минут. Система заменяет дополнительные электростанции, работающие на природном газе, которые ранее использовались для уравновешивания спроса и предложения в работе сети, увеличения производства энергии во время пикового спроса и снижения производства во время пикового предложения.

ДРУГИЕ ГЛАВНЫЕ ИСТОРИИ КОНТЕНТНОЙ СЕТИ WDM

Будущее батарей: распределенный подход к хранению энергии

Жидкометаллическая батарея привлекает инвестиций Билла Гейтса

Углеродный суперконденсатор «Губка» лучше, чем батареи?

Beacon Power получила кредитную гарантию от Министерства энергетики США на сумму 43 миллиона долларов на строительство объекта. Компания планирует применить эту технологию в других приложениях, таких как буферизация производства энергии из возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца.Недостатком этих возобновляемых технологий является неспособность хранить энергию без использования гигантских аккумуляторных батарей. Альтернативой является система с маховиком.

Beacon Power сообщает, что 18 мегаватт от новой системы хранения с маховиком уже подключены, и система будет работать на полную мощность к концу июня.

Маховик роста - стратегическая концепция инноваций

В наши дни практически все согласны с тем, что инновации стратегически важны.Например, в международном обзоре инноваций, проведенном PwC с участием примерно 250 руководителей, только 3% заявили, что инновации не являются для них стратегическим приоритетом.

Независимо от этих результатов, организациям часто бывает сложно согласовать свои инновационные усилия со своей общей стратегией.

С другой стороны, наиболее успешные новаторы всегда четко ориентируются в своей инновационной работе, что, естественно, проистекает из четких стратегических приоритетов, хорошо согласованных с общей корпоративной стратегией.

Сегодня мы сосредоточимся на концепции, которую я лично считаю чрезвычайно полезной основой для преодоления этого разрыва, а также для передачи этих стратегических приоритетов ключевым заинтересованным сторонам: Маховик роста.

Что такое эффект маховика?

Эффект маховика был впервые представлен Джимом Коллинзом в его классической книге «От хорошего к великому».

Ключевая идея состоит в том, что хорошие компании не сразу становятся великими в одночасье.Нет ни одного определяющего момента или волшебного события, ответственного за этот успех.

Напротив, это постепенный процесс, который требует много времени, тяжелой работы и целенаправленных действий в направлении конечного пункта назначения.

Метафора состоит в том, что это похоже на вращение действительно тяжелого маховика. Сначала он почти не двигается. Но когда вы продолжаете настаивать, усилие в конце концов преодолевает инерцию. Толкайте за толчком, колесо начинает ускоряться, пока не наступит момент, когда импульс в конечном итоге возьмет верх.

Отличной метафорой успеха в бизнесе делает его то, что он способен уловить как борьбу за продвижение вещей, так и саму суть стратегии и конкурентного преимущества.

То есть, чтобы получить устойчивое конкурентное преимущество, вам необходимо построить систему, в которой все части подходят друг к другу, чтобы создать что-то с таким большим импульсом, что это практически невозможно остановить. Многие люди делают ошибку, ожидая одного большого проекта, инновации или запуск продукта, чтобы все изменить.В действительности, это часто едва ли толкает маховик, если остальные детали не на своих местах.

Чтобы разогнать маховик, требуется очень целенаправленный и систематический подход, а также много времени. По сути, вам сначала нужно создать предпосылки, прежде чем станет возможен прорывный успех.

Чтобы разогнать маховик, требуется очень целенаправленный и систематический подход.


Более того, Маховик также представляет собой элегантно простую визуализацию, которая может помочь решить давнюю проблему ответа на вопрос «как мы выиграем?» очевидно для всех в вашей организации.

В конце концов, согласно исследованиям, всего лишь 5% сотрудников действительно способны понять свою корпоративную стратегию. Для этого есть много причин, но самая главная из них обычно заключается в том, что никому не удавалось свести все к основному, чтобы люди сразу «поняли».


Применение маховика для инноваций

Маховик, очевидно, не является чем-то специфическим для инноваций. Тем не менее, инновации всегда играют большую роль в создании маховика, поэтому он может быть очень простой, но практичной основой для понимания инноваций как стратегического направления.

Давайте сначала посмотрим, что нужно для его создания.


Маховик не просто появляется, его нужно построить

Если вы когда-либо работали со стартапами или венчурными капиталистами, вы, вероятно, слышали много разговоров о соответствии продукта рынку.

По сути, одна из частых неудач для новых продуктов как в стартапах, так и в крупных организациях заключается в том, что продукт просто не пользуется достаточно сильным рыночным спросом.

Напротив, если вам удастся добиться прочного соответствия продукта рынку на большом рынке, вы почти гарантированно построите на нем прочный бизнес.Достаточно сказать, что стремление к соответствию продукта рынку должно быть огромным приоритетом для каждого новатора, однако, если мы посмотрим на любую из самых лучших компаний, имеющих самые большие и устойчивые конкурентные преимущества, очевидно, что это намного больше. чем просто соответствие продукта рынку.

У них не просто отличный продукт для большого рынка. У них также есть прочная бизнес-модель и правильные каналы продажи и доставки своей продукции.

Вам также нужна правильная организационная структура и операционная модель, чтобы действительно достичь вышеупомянутого.В стартапе это часто более или менее дано, но в большой организации это может в конечном итоге препятствовать или блокировать прогресс.

Брайан Бальфур подробно написал на эту тему в своей прекрасной серии статей о поиске соответствия продукта-рынка-модели-канала.

Итог? Вы не можете просто построить Маховик из воздуха, если нет строительных блоков.

Невозможно построить Маховик из воздуха, если нет основ солидного бизнеса.


С другой стороны, как только вы сложите все эти части вместе, вы фактически получите что-то гораздо большее, чем просто сумма ее частей.

По словам Бальфура, компании, которые в состоянии достичь этого, могут расти невероятно быстро, казалось бы, без особых усилий, даже если они не соблюдают все так называемые передовые практики. Это пример бизнеса, в котором есть все элементы для сильного маховика.


Построение системы с несколькими маховиками

Итак, очевидно, что если вы сможете построить сильный Маховик, и вы, и ваша организация добьетесь большого успеха.

Однако лучшие организации этого не устраивают. Они всегда ищут и создают свои следующие Маховики. Когда эти отдельные Маховики выровнены друг с другом, они становятся сложной системой самоусиливающихся добродетельных циклов, остановить которые практически невозможно.

Маховик предлагает организации время и ресурсы, необходимые для исправления поломок без остановки всей системы.


Даже если один из маховиков сломается или замедлится, как это в конечном итоге произойдет с каждым маховиком, импульс, обеспечиваемый другими маховиками, предлагает организации время и ресурсы, необходимые для ремонта сломанного колеса без остановки всей системы. Сказав это, вы также должны быть осторожны, чтобы не попытаться преждевременно перейти на новые маховики. Один сильный Маховик всегда намного превосходит несколько посредственных.

Как правильно сказал Коллинз, компании, которые так и не стали великими, обычно скучают или устают, или им не хватает дисциплины, чтобы тратить время и усилия на то, чтобы продолжать толкать свой Маховик, пока его не остановить.

Amazon - классический пример компании, которая успешно применила концепцию Маховика.Я уверен, что все знают, что они начинали как простой книжный онлайн-магазин, хотя и с большими амбициями.

Как только они начали работу, они вскоре расширились на другие категории продуктов, а также открыли платформу для сторонних продавцов, чтобы помочь привлечь больше трафика, улучшить качество обслуживания клиентов, а также максимально использовать свою инфраструктуру доставки. Вместе они позволили компании снизить цены, что снова ускорило работу Маховика.

Позже, когда они уже достигли огромного масштаба, они поняли, что чрезвычайно продвинутая ИТ-инфраструктура, которую им пришлось построить для управления своим огромным масштабом, была совершенно уникальной.Они решили начать предлагать доступ к нему другим компаниям «как услугу», чтобы еще больше снизить затраты за счет экономии на масштабе. Это были Amazon Web Services (AWS), на которые сейчас фактически приходится большая часть прибыли компании.

Эта прибыль позволяет компании и дальше совершенствовать как основной бизнес электронной коммерции, так и некоторые другие инициативы, такие как средства массовой информации и услуги, и мы надеемся создать следующие маховики для своей системы.

Это видео Саймона Торранса отлично объясняет, как эти маховики работают вместе, обеспечивая колоссальный рост компании за последнее десятилетие.


Что приводит в действие ваш маховик?

Когда вы начинаете строить свой собственный Маховик, важно понимать, что существует много разных видов Маховиков.

Однако в основе всех маховиков лежат элементы, которые неизбежно следуют друг за другом, тем самым ускоряя рост и создавая значительную экономию за счет масштаба.

В основе всех маховиков лежат элементы, которые неизбежно следуют друг за другом, тем самым ускоряя рост и создавая значительную экономию за счет масштаба.


При этом одного лишь снижения себестоимости единицы продукции обычно недостаточно для создания надлежащего маховика. Как уже упоминалось, требуется сочетание множества взаимоусиливающих факторов, чтобы действительно заставить Маховик роста набрать серьезную скорость.

Итак, когда вы хотите создать свой собственный Маховик, вы сначала должны определить, какими будут эти ключевые драйверы.

Хотя сила маховика зависит от его самого слабого звена, ваш Маховик всегда должен строиться на ваших уникальных сильных сторонах.

Иногда они могут быть очень тесно связаны с вашей моделью продукта-рынка-канала-канала, но в других случаях выбор может быть не таким очевидным, и в этом случае вам нужно искать в другом месте.

Я лично обнаружил, что сопоставление десяти типов инноваций с вашей бизнес-моделью - отличный способ определить области, в которых вы уже сильны или можете внедрять инновации, чтобы в конечном итоге создать эти ключевые движущие силы для работы вашего маховика.

Мощный Маховик объединит элементы из всех трех частей структуры: конфигурации, предложения и опыта.

Однако настоящая красота Маховика заключается в том, что он также помогает другим в организации понять, чего вы пытаетесь достичь, позволяя им участвовать в их соответствующих позициях.

По мере того, как влияние этих инноваций на всю организацию продолжает усиливаться, маховик будет продолжать ускоряться все больше и больше.


Примеры маховика

Теперь, когда мы рассмотрели основы, вы, вероятно, захотите увидеть, как маховики выглядят в реальной жизни.

Как уже говорилось, существует бесчисленное множество примеров Маховиков. Все, что вам нужно сделать, это посмотреть на любой из самых успешных предприятий в своей отрасли, и вы обязательно его увидите.

Однако, поскольку эта статья уже довольно длинная, мы решили переместить большинство примеров, которые мы планировали рассмотреть здесь, в отдельную рабочую книгу , которую вы можете скачать здесь .

Учебное пособие предоставляет вам подробные примеры, а также шаблоны, которые вы можете использовать, чтобы проиллюстрировать, как может работать ваш собственный Маховик.

Попытка сделать это - отличный способ развить свои способности в этой области, и я бы посоветовал вам сделать это после того, как вы закончите читать эту статью.


тесла

Тем не менее, есть один весьма своевременный пример, который, как мы думали, было бы интересно рассмотреть здесь, - это Tesla.

Учитывая стремительный рост цен на их акции за последние несколько месяцев, вокруг компании возникло невероятное количество ажиотажа.

Независимо от того, считаете ли вы, что компания в настоящее время переоценена или, вероятно, не сможет извлечь выгоду из рыночных возможностей, они, без сомнения, проделали огромную работу по ускорению перехода к электромобилям, а также по составлению строительных блоков для собственный Маховик.

Итак, давайте рассмотрим маховик Теслы более подробно.

Начнем с того, что у Теслы явно было чрезвычайно сложное стартовое положение. Они хотели конкурировать в чрезвычайно конкурентной автомобильной промышленности, которая требует огромных предварительных инвестиций.

Что еще хуже, они также хотели перейти на рынок электромобилей (EV) с непроверенной технологией, что потребовало большого количества дальнейших исследований и разработок, чтобы быть коммерчески жизнеспособным, когда компания была впервые основана в 2003 году.

Они явно не могли конкурировать на массовом рынке, поэтому они мудро выбрали в первую очередь рынок предметов роскоши, где покупатели могут позволить себе платить больше за дифференцированные продукты. Это позволило им финансировать свои исследования и разработки и, в конечном итоге, выход на массовый рынок.

Они также использовали типичный учебный подход высокой вертикальной интеграции, чтобы приблизиться к рынку, где характеристики продукта явно еще не удовлетворяли потребности клиентов.

При таком подходе они смогли постепенно создать возможности, необходимые для разработки и производства отличных электромобилей, а также продавать и поставлять их с солидной прибылью.

Ключом ко всему этому был их неустанный темп инноваций. В то время как другие производители обновляют свои автомобили только раз в несколько лет, Tesla постоянно совершенствует свои технологии, выпуская обновления, как только они будут готовы.

По мнению отраслевых аналитиков, Tesla на несколько лет опередила конкурентов в целом ряде различных технологий, от электроники до искусственного интеллекта и программного обеспечения, а также аккумуляторов и электрических трансмиссий. Эти технологические достижения, очевидно, привели к созданию отличных продуктов, а также чрезвычайно сильный бренд, основанный на том, что они являются лидерами в области технологий, а также способствуют переменам в направлении более устойчивого будущего.Это, естественно, обеспечивает огромное количество положительных отзывов.

В знак этого, первый действительно массовый автомобиль Tesla, Model 3, имеет NPS 91, что, безусловно, является лучшим для любого продукта, о котором я слышал.

Tesla на самом деле не занимается рекламой, и они все еще могут расти почти на 50% в год. В то же время их конкуренты находятся в упадке или почти не растут, тратя миллиарды на рекламу.

Это, очевидно, означает, что Tesla может сосредоточиться на масштабировании производства, а также на инновациях, постепенно улучшая качество обслуживания клиентов и снижая стоимость своих автомобилей для дальнейшего увеличения спроса.

Еще один фактор, о котором мы еще не упомянули, - это беспилотные автомобили. Не вдаваясь в подробности, ключ к созданию ИИ, способного к самостоятельному вождению, - это данные. Вам нужны тонны и тонны его, и он должен содержать всевозможные чрезвычайно странные крайние случаи, с которыми можно в конечном итоге столкнуться на дороге. Все автомобили Tesla содержат датчики, необходимые для сбора этих данных, а это означает, что у них есть огромный парк автомобили собирают и отправляют данные о них каждый день по всему миру, и владельцы автомобилей фактически платят Tesla за эту привилегию.Их конкуренты, с другой стороны, должны платить инженерам за то, чтобы они ездили, и даже тогда подавляющее большинство из них происходит только в определенных очень ограниченных географических районах.

В результате Tesla теперь собирает столько же (и, вероятно, гораздо более разнообразных) реальных данных каждый день, сколько Waymo, компания, занимающая второе место по количеству данных, смогла собрать с самого начала.

Очевидно, что еще предстоит преодолеть множество препятствий, прежде чем мы увидим беспилотные автомобили Tesla, но у них есть все ингредиенты для того, чтобы сделать автономные транспортные средства доступными в большом масштабе, в то время как остальная часть рынка сосредоточена на работе в очень конкретных и жестких условиях. контролируемые, географические районы.

Кроме того, технический опыт, торговая марка и производственные возможности, которые они создали в своем автомобильном бизнесе, также могут служить отличной основой для будущего их энергетического бизнеса, который может предоставить им соседние Маховики в будущем.

Для всех, кто интересуется инновациями, Tesla, несомненно, станет очень интересной компанией для подражания.


Собираем части вместе

В конце концов, цель стратегии - определить, где вы хотите играть и как вы хотите выиграть.

Инновационная стратегия - это просто более конкретное проявление работы по развитию, которую вам нужно будет выполнить для достижения этих целей и создания конкурентного преимущества.

И, чтобы иметь устойчивое конкурентное преимущество, вам нужно построить прочный ров, желательно такой, который продолжает расти по мере вашего роста, что в конечном итоге символизирует Маховик.

Итак, я предлагаю вам подумать о своей собственной организации. У вас уже есть маховик?

На тот случай, если у вас, как и у большинства других, его нет, мы создали простую рабочую книгу, которая поможет вам спланировать, визуализировать и сообщить о своем Flywheel .В нем есть инструкции, полдюжины конкретных примеров Маховиков, созданных другими компаниями, а также шаблоны PowerPoint, которые вы можете использовать по своему усмотрению.

Вы можете скачать книгу здесь.

Маховики Advantage - FutureBlind

Конкурентное преимущество можно визуально представить в виде 1 или более петель обратной связи. Они создают преимущество «маховик», которое со временем поддерживает и вырастает ров. Представьте себе большое тяжелое колесо, которое требует некоторых усилий для начала движения, но затем замедляется по инерции.

Прежде чем продолжить, ознакомьтесь с учебником Эрика Йоргенсона по ментальной модели маховика здесь.

Архетипы маховика

Вот 6 простых примеров общих преимуществ, представленных в виде маховиков (или «причинных петель» в системной терминологии). Эти циклы - обобщенных - они будут уникально выражены в каждой компании, у которой они есть.

Несколько примеров того, как может меняться каждый маховик преимущества:

  • В приведенном выше маховике Economies of Scale основной движущей силой увеличения объема являются низкие цены.Это подходит для большинства потребительских предприятий, но более низкие цены не всегда являются результатом более низких затрат на единицу продукции. Если цены сохранятся или увеличатся, масштабирование даст более высокую маржу → больше ресурсов, которые можно потратить на рост → больший объем продаж.
  • Маховик Brand Habit демонстрирует типичную петлю для закрепляющей привычки ассоциации бренда с определенным качеством или выполняемой работой. Вспомните «утоляющее жажду счастья» для Coca-Cola и «низкие цены» для Wal-Mart. Другой пример преимущества бренда - это скорее эффект социального доказательства: продукт имеет успех → крутые дети хотят этого → улучшенное восприятие продукта →…

Как Эрик обсуждал в своем посте с маховиком, каждое колесо требует толчка, чтобы начать работу .Написанные зеленым цветом на некоторых из вышеперечисленных архетипов, являются начальными преимуществами, позволяющими заставить колеса двигаться. Будь то лучший пользовательский интерфейс, технический прорыв или самонастраиваемая сеть, основанная на существующей сети (университетские городки для FB) или полезная утилита (Instagram).

Примеры из реального мира

Вышеупомянутые архетипы могут быть объединены для создания более комплексных маховиков, моделирующих движущиеся «двигатели» рва каждой компании:

Самые успешные рвы имеют несколько маховиков, которые подпитываются инерцией друг друга .Технические преимущества Google позволяют укрепить приверженность бренду и наоборот. Маркетинговый бренд Coca-Cola основан на сетевых эффектах дистрибьютора / розлива. У брендов Facebook есть как минимум 3 усиливающих сетевых эффекта: прямой (социальная сеть), двусторонний агрегатор (реклама и разработчики) и социальное доказательство, основанное на брендах.

Факторы трения и ограничивающие

В системном мышлении усиливающие петли обратной связи почти всегда замедляются за счет привязанной к ним уравновешивающей петли.Рост не может продолжаться бесконтрольно, и маховики всегда сталкиваются с трением.

Некоторые из этих ограничивающих факторов преодолены, другие настолько сильны, что останавливают или обращают вспять весь двигатель роста.

Какие типичные примеры?

  • Затраты на переключение и сетевые эффекты - качество продукта падает, поскольку стимулы к улучшению не очень сильны, когда клиенты не могут уйти → ценность конкурентного предложения превышает затраты на переключение.
  • Кривая обучения патентованным технологиям - достижение вершины S-образной кривой, снижение эффективности производства, и конкуренты догоняют.
  • Прямые сетевые эффекты - любой источник снижения ценности для пользователей, который может заставить пользователей выйти и превратить полезный цикл в порочный.