Профилирование композиционных маховиков

А.М. Болотов, Т.С. Кочеткова,  Т.Н. Лядова  (Пермь)

Перспективным направлением развития техники является создание аккумулирующих систем на базе инерционных накопителей энергии – маховиков. Основные критерии оценки эффективности маховиков – это удельная массовая и удельная объемная энергоемкость, т.е. энергия, запасаемая единицей массы и единицей объема маховика при максимально возможной скорости вращения.

В работе исследовалась возможность повышения удельной массовой энергоемкости с помощью профилирования поперечного сечения кольца, полученного методом окружной намотки ленты. С этой целью поставлена и решена задача оптимального проектирования. Форма сечения определялась с помощью непрерывных функций. Задача решалась при наличии физических и геометрических ограничений. Нахождение напряженно-деформированного состояния сведено к решению системы линейных уравнений.

Проведены расчеты, в которых в широком диапазоне варьировались физико-механические свойства кольца. Анализ полученных результатов показывает, что можно добиться существенного увеличения энергоемкости по сравнению с маховиком постоянной высоты. Также выявлены особые эффекты, которые не наблюдаются для изотропных маховиков.