Чарльз Макинтош научился вулканизировать каучук и кроме РИ плаща, изобрёл резиновый аккумулятор механическое энергии

[инженер-исследователь]

Допустим, Чарльз Макинтош ( http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%BA%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%BE%D1%88,_%D0%A7%D0%B0%D1%80%D0%BB%D1%8C%D0%B7_(%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D0%BA) ) , экспериментируя с каучуком,научился его полноценно вулканизировать и смог не только изобрести плащи "Макинтош" и найти много применений вулканизированной резине, подобных тем,что нашли в РИ ,другие изобретатели , но и создать аккумулятор механической энергии на вулканизированной резине, который выглядел бы так: в ящике и прочного материала,к одной стенке когорогоприкреплено много жгутов хорошо вулканизированной резины, на конце каждого из них ,закреплён подвижный блок, к противоположной стенке, ящика прикреплены неподвижные блоки, через все эти блоки проведён трос, который одним концом крепится к стенке ящика, а другим намотан на вал.

При зарядке , такого аккумулятора , требуется наматывая на вал, вытягивать трос из ящика, при разрадке, трос, сам будет втягиваться в ящик, вращая вал и совершая полезную работу.

По оценкам, сделанным Нурбее Гулиа, резиномотор работающий за счёт стягивания -растягивания резиновых жгутов, имеет энергетическую ёмкость, около 10 Вт*ч/кг, всего в несколько раз меньше,чем свинцовый аккумулятор.

Вопрос: найдёт ли применение такое устройство?

[ясмин джакмич]

Презервативы концептуальней

Изменено 29 Apr 2013 пользователем ясмин джакмич

[digger]

Тогдашняя резина была недостаточно качественной и дорогой, работать будет плохо и не оправдает цены.

[Вячеслав]

Если решить вопрос с прочность и надежностью упругих элементов, то найдет, наверное. Правда не очень представляю, какую))) Наверное, разного рода переносные станки и прочее (бормашина?), но тут надо местных технарей спрашивать.

[digger]

Торпеда и самолетик на резиномоторе, рогатка.

[Нкоро_]

По оценкам, сделанным Нурбее Гулиа, резиномотор работающий за счёт стягивания -растягивания резиновых жгутов, имеет энергетическую ёмкость, около 10 Вт*ч/кг, всего в несколько раз меньше,чем свинцовый аккумулятор.

А Гулиа не того, преувеличивает? 10 Ватт-часов это 36000 Дж, столько же сколько ~100 кило пружин от бабушкиного будильника или типичная батарея кетайскава шуруповерта.

По поводу применения - нашел бы применение шуруповерт с тросиковым приводом от чемоданчика весом 2-3 кило?

[sanitareugen]

Прочность на растяжение натурального каучука 18-36 МПа (не будем закладываться на несовершенство тогдашней технологии, но и на современные новинки тоже, а примем 20 МПа, в порядке оценки величины). Модуль упругости резины примем 10 МПа (из Вики, при всей условности источника). Тогда относительное растяжение составит 2.

Положим единичным элементом накопителя жгут сечением в 1 см² и длиной 1 м. Тогда для растяжение его до длины 2 метра понадобится сила 2 кПа (200 кг-с), а энергия - 1 кДж. Беря для резины заниженные значения плотности 1000 кг/м³ (на самом деле около 1200 кг/м³), получим, что масса такого элемента 100 граммов, насыщение энергией 10 кДж/кг или 2.8 Вт-ч (более чем втрое ниже, чем предполагает Нурбей Владимирович, или почти в 50 раз ниже теоретической ёмкости свинцового аккумулятора, правда, практическая у него в 2-4 раза ниже, но и данный элемент будет иметь неучтённые потери; а для переносных источников энергии вообще нужен литий-ионный и т.п. с ёмкостью в 100-200 раз выше данного).

Таким образом, ничего, кроме разнообразных игрушек (резиномоторные модели, рогатки) не вышло бы.

[digger]

Тут есть какая-то неточность.Самолетики на батарейках не летали,пока не появились литий-ионные аккумуляторы,а на резиномоторе - летали.Если емкость свинцового аккумулятора выше,а удельная мощность у него вообще как у бензинового мотора, то почему его не использовали?

[sanitareugen]

Потому, что к аккумулятору нужен электромотор. Который при времени работы модели в несколько секунд представляет чрезмерный груз. А у резиномотора прямой привод. Беспилотники же не делают на резиномоторах, даже при времени полёта в десятки минут, тем более часы.

Можно и ещё авиационный пример привести - запуск планеров резиновым жгутом. Но это малая энергия при довольно большой мощности в короткое время.

[letbur]

А почему аккумулятор должен быть обязательно резиновый? можно сделать пружинный или пневматический. Особенно хорош последний.

[sanitareugen]

Берём учебник физики и считаем энергонасыщенность на килограмм. Хотя реально такие системы существовали, Но применялись там, где выбросы дыма опасны (и когда электровозы ещё не изобрели(

Локомотив, использовавшийся при строительстве Сен-Готардского туннеля с баллоном для сжатого воздуха.

[Нкоро_]

А почему аккумулятор должен быть обязательно резиновый? можно сделать пружинный или пневматический. Особенно хорош последний.

Дык, делали, до сих пор делают. Во времена Макинтоша не водилось баллонов из углеволокна, так что реальные пневматические аккумуляторы до 90х годов XX века возили на тележке. Сейчас можно как рюкзак на спину надеть, но все равно не сахар.

Поэтому более популярен инструмент с микро-ДВС, современные модели заряжаются стандартными топливными картриджами, вот такими:

[sanitareugen]

А почему аккумулятор должен быть обязательно резиновый? можно сделать пружинный или пневматический. Особенно хорош последний.

Потому, что топикстартер спрашивал про резину (с меня фуражка прапорщика Ясненько, старшины роты капитана Очевидность, не слетела?)

[инженер-исследователь]

Всё дело в том, что резиновый аккумулятор, технически много проще,чем пневматический, ибо для использования энергии,запасённой в растянутой резине, требуется трос ,проходящий через систему блоков и намотанный на барабан-если не считать резину, уровень техники ещё античных времён, а для превращения энергии сжатого воздуха,в полезную работу , потребуется либо поршневой пневмомотор- аналог паровой машины, но вместо пара используется сжатый воздух, либо воздушная турбина- аналог паровой турбины, хотя и здесь можно найти применение резине и не только в прокладках ,а именно в Перистальтическом моторе-обращённом Перистальтическом насосе (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BD%D0%B0%D1%81%D0%BE%D1%81), но о резиновом аккумуляторе ,я написал, во многом находясь под влиянием работ Нурбея Гулиа, который и заявил, указанную мной величину энергоёмкости такого аккумулятора!

[maxab]

Если резиновый аккумулятор просто сжечь - получим гораздо больше энергии. На несколько порядков.

[letbur]

Для того, чтобы эта энергия была механической, нужен еще и тепловой двигатель. А так - энергия получается на прямую.

На счет применения, что-то мне подсказывает, что у резины есть какие-то недостатки, ведь часы с резиновыми пружинами не делают, хотя там актуально создание большого запаса энергии при маленькой массе.

[maxab]

Для того, чтобы эта энергия была механической, нужен еще и тепловой двигатель. А так - энергия получается на прямую.

Посчитаем на пальцах. Энергия, запасаемая резиной расчитывается по простой формуле, половина коэффициента упругости на квадрат абсолютного удлиннения. Предположим, у нас есть резиновый куб со стороной в метр. резина удлинняется, в среднем на 300%, т.о. максимальное абсолютное удлиннение есть 2 (был 1 м растянули на 3 м - разница ы 2 метра). Коэффициент упругости это модуль Юнга на площадь и делить на длину. Модуль Юнга для резины - 0.7 кг/мм2, т.е. 7 МН/м2. Т.о. у нашего куба коэффициент Гука будет 7000000 Н/м. Энергия = 14 МДж. Вес куба - 1200 кг. Теплота сгорания резины примерно 30 МДж/кг. Вот и получаем, что сжегши этот куб мы получим порядка 30 ГДж. Даже при КПД = 0.5% мы будем иметь в итоге 150 МДж полезной работы, т.е. в 10 раз больше.

Много ли 14 МДж? Это 14 МВт/с, или 19 000 л.с./с т.е. та работа которую ВАЗ 2110 (90 л.с.) вырабатывает за 240 сек, т.е. 4 минуты. При скорости 180 км/ч (при максимальной нагрузке на двигатель, т.е. задействованы все эти 90 лошадей), мы проедем 12 км. Это если привод резинового двигателя имеет КПД 100% и самого автомобиля нет, а есть только сам резиновый двигатель.

[letbur]

Да кто ж с этим спорит? :-(

[Тунгус]

Поэтому более популярен инструмент с микро-ДВС, современные модели заряжаются стандартными топливными картриджами

Хм. Дрель на газовой турбине?

[digger]

Помимо пнавматических аккумуляторов,намного более широко использовались бестопочные паровозы,которые заряжались паром от стационарного котла,а потом ездили,пока пар не кончится.

[ясмин джакмич]

Может лучше не Макинтош, а Гюйгенс этот резиномотор изобретет...?

[letbur]

ИМХО, чисто механический шуруповерт возможен. Вся прелесть шуруповерта не столько в том, что он мошьнее ручной дрели, сколько в том, что он удобнее, его надо держить одной рукой, а не двумя, что освобождает другую руку для удерживания другий предметов. А при той же массе, что и у электрического шуруповерта, заряда механической пружины хватит чтобы зятянуть только один шуруп. Не беда - затянули, зяррядили с помощью ручки, дальше пошли.

Правда не совсем понятно, где такая машина может использоваться. Он ведь, поди, как бы дороже электрического шуруповерта не оказался, а в доэлектрическую эпоху вместо шурупов использовали гвозди.

Изменено 1 Dec 2013 пользователем letbur

[maxab]

а в доэлектрическую эпоху вместо шурупов использовали гвозди.

Студентом подрабатывал в строительно-ремонтном кооперативе. Приводили в порядок дом 19-ого века. При рытье ямы под порогом были найдены несколько горлышек бутылок с клеймами (примерно 60-е годы 19-ого века), монета того-же периода, и гнутый шуруп. кованый. Все было в одном слое, т.е. относяились к одному времени.

[астролит]

Допустим, Чарльз Макинтош ( http://ru.wikipedia....,_Чарльз_(химик) ) , экспериментируя с каучуком,научился его полноценно вулканизировать и смог не только изобрести плащи "Макинтош" и найти много применений вулканизированной резине, подобных тем,что нашли в РИ ,другие изобретатели , но и создать аккумулятор механической энергии на вулканизированной резине, который выглядел бы так: в ящике и прочного материала,к одной стенке когорогоприкреплено много жгутов хорошо вулканизированной резины, на конце каждого из них ,закреплён подвижный блок, к противоположной стенке, ящика прикреплены неподвижные блоки, через все эти блоки проведён трос, который одним концом крепится к стенке ящика, а другим намотан на вал.

При зарядке , такого аккумулятора , требуется наматывая на вал, вытягивать трос из ящика, при разрадке, трос, сам будет втягиваться в ящик, вращая вал и совершая полезную работу.

По оценкам, сделанным Нурбее Гулиа, резиномотор работающий за счёт стягивания -растягивания резиновых жгутов, имеет энергетическую ёмкость, около 10 Вт*ч/кг, всего в несколько раз меньше,чем свинцовый аккумулятор.

Вопрос: найдёт ли применение такое устройство?

Однозначно нет вы не учли такого явления как релаксация пластоэластомеров такой аккумулятор выдержит максимум 10-20 полных циклов причём ёмкость будет падать раз от раза.

[prostak_1982]

ИМХО, чисто механический шуруповерт возможен. Вся прелесть шуруповерта не столько в том, что он мошьнее ручной дрели, сколько в том, что он удобнее, его надо держить одной рукой, а не двумя, что освобождает другую руку для удерживания другий предметов. А при той же массе, что и у электрического шуруповерта, заряда механической пружины хватит чтобы зятянуть только один шуруп. Не беда - затянули, зяррядили с помощью ручки, дальше пошли.

Правда не совсем понятно, где такая машина может использоваться. Он ведь, поди, как бы дороже электрического шуруповерта не оказался, а в доэлектрическую эпоху вместо шурупов использовали гвозди.

Тогда проще сделать маховичный аккумулятор с гибкой связью.