Superman de Superman: Super-Flywheel et Supervariator pour une Supercar

Si le professeur Nurbey Gulia vivait dans l’Ouest, il serait certainement un multimillionnaire. Le super-volant, qu'il a inventé en 1964, est utilisé depuis longtemps dans le monde entier, ce qui n'a cependant pas affecté le bien-être du scientifique. En raison de la lourdeur administrative du système des brevets soviétique, un brevet a été accordé à l'auteur (...) seulement 20 ans après le dépôt de la demande et, au fil des années, le document a expiré. mais le professeur a pris sa revanche. Des décennies plus tard, il a inventé (et est en train de breveter dans de nombreux pays) un «superviseur», qui possède des caractéristiques tellement fantastiques qu'il justifie pleinement son préfixe dandy.

Droitier

Quand une lettre est arrivée à notre rédaction décrivant un dispositif appelé «superviseur», nous avons décidé qu'il s'agissait d'une autre profanation, comme une machine à mouvement perpétuel et un avion à gravité. Mais en dessous se trouvait la signature «Nurbey Gulia», ce qui m'a fait regarder l'appareil différemment. Néanmoins, malgré la réputation du scientifique, son invention a continué à sembler être une fantaisie absolue. Les grandes entreprises spécialisées dans la production de boîtes de vitesses et de CVT dépensent beaucoup d'argent en recherche. Un certain inventeur russe développe alors un produit nettement supérieur aux modèles des principaux fabricants en termes d'indicateurs de base. Est-ce possible? Cependant, il est à peine possible de trouver un scientifique dans le monde qui consacrerait autant de temps aux CVT. Après tout, Gulia a commencé à s’occuper de ce sujet au début des années soixante.

Les CVT, ou dispositifs qui vous permettent de modifier en douceur le rapport de transmission de l’entraînement, ont été largement utilisés dans les voitures assez récemment. A la manière d'une boîte de vitesses hydrodynamique automatique, le variateur facilite le contrôle, mais au contraire, il démontre la meilleure dynamique d'accélération et le meilleur rendement. Toutefois, ce n’est pas sans inconvénients: la plage de réglage des rapports de transmission de la boîte de vitesses à variation continue est généralement étroite (4−6) et le rendement est faible - environ 0, 85. Cependant, chacun de ces indicateurs peut être augmenté, mais hélas uniquement aux dépens de l'autre. Les concepteurs des CVT recherchent maintenant un compromis raisonnable, mais Gulia a fait l'inverse. Il a décidé de contourner les "lois de variation" existantes et de faire fonctionner ce mécanisme obstiné avec la plage maximale et le rendement maximal dans les modes principaux. Des années de recherche n'ont pas été perdues: Gulia a trouvé un tel moyen. mais le circuit de l'appareil était si compliqué que parfois les experts ne pouvaient pas comprendre les principes de son fonctionnement. Ensuite, afin de prouver «sous une forme accessible» l'existence d'un tel dispositif, Gulia a décidé de créer un prototype.

Avec le soutien financier d’une société allemande qui est devenue copropriétaire du brevet d’un professeur allemand, Gulia a travaillé en étroite collaboration avec son étudiant diplômé Ivan Bessudnov pendant près d’un an pour créer ce dispositif. Le professeur admet qu'il n'était pas tout à fait sûr que l'appareil fonctionnerait, mais ses craintes n'ont pas été confirmées. Les tout premiers tests ont prouvé les suppositions de Gulia: le superviseur avait des propriétés fantastiques: la plage était de 15 à 20, l’efficacité dans les principaux modes était de 0, 97 à 0, 98! comment est-ce devenu possible?

Merveilles planétaires

Au cœur de toute cette anarchie se trouvent deux mécanismes relativement simples - planétaire et différentiel, combinés toutefois de manière délicate. Après des décennies de travail avec les CVT, le professeur Gulia est parvenu à la conclusion que de toutes leurs variétés, le meilleur pour la voiture est planétaire, car avec un rapport d'engrenage proche de l'unité, son efficacité tend à atteindre 100%. Et comme vous le savez, la voiture surmonte les plus grandes distances avec précision, lorsque le rapport de vitesse de la boîte approche d’un rapport. Parmi les variateurs pouvant fonctionner sur un schéma planétaire, Gulia a choisi un disque capable de transmettre une puissance impressionnante. Le schéma d'un variateur de disque planétaire (pour la simplicité d'une rangée) est illustré à la Fig. 1, et le principe de son fonctionnement est décrit à proximité. Selon ses caractéristiques, un tel variateur planétaire à disque est bon: avec une plage de 10, il peut fonctionner avec une efficacité de 87 à 95%, mais avec l’aide d’un «bien» différentiel, il peut être transformé en un «excellent» brillant.

Le schéma de combinaison du différentiel et du variateur planétaire est illustré à la Fig. 2. Si le rapport de transmission du variateur était égal à un, tous les arbres tourneraient à la même vitesse et l'efficacité serait de 100%. Mais le rapport de transmission du variateur est supérieur à un. Par conséquent, l’arbre entraîné du variateur à disque tourne plus lentement que l’avant, et l’arbre entraîné du superviseur, basé sur les caractéristiques du mécanisme planétaire, tournera plus lentement que le variateur à disque entraîné et plus rapide. Par conséquent, la portée de l’ensemble du dispositif diminuera par rapport à celle du disque, mais son efficacité augmentera car une partie seulement de la puissance passera à travers le variateur et le reste ira directement du moteur à l’arbre entraîné. "L'efficacité a augmenté, la plage a été réduite - tout est comme dans un variateur conventionnel", peut objecter le lecteur. Si c’est le cas, mais pour faire d’un superviseur un variateur, il suffit de faire deux "feintes" délicates. Premièrement, il est nécessaire de transformer le mode de fonctionnement de descente en levée (la conception du dispositif développé par Gulia le permet) et, deuxièmement, de réduire également sa portée - pour augmenter l'efficacité. De plus, même si cette plage réduite n’est que de 1, 5−2, l’utilisation du variateur sans différentiel avec une plage d’environ 10 au premier stade de fonctionnement et avec une plage différentielle et réduite au deuxième étage a pour résultat, selon la théorie des engrenages différentiels fermés, nous obtenons une gamme d'environ 20. Et dans le même temps, dans les principaux modes de fonctionnement, l'efficacité sera supérieure à 97%!

Le schéma de la figure 2 est simplifié: en fait, le supervariateur inventé par Gulia est beaucoup plus compliqué. Vous trouverez plus de détails sur la structure de ce mécanisme dans la nouvelle édition du livre de Gulia «À la recherche d’une« capsule énergétique »», qui paraîtra à l’été 2006 (maison d’édition ENAS). Dans l'original, le variateur planétaire de base est multi-disques (avec trois rangées de disques ou plus) et son mécanisme différentiel est constitué d'engrenages cylindriques au lieu d'engrenages coniques, qui sont plus simples, plus technologiques et plus économiques. mais cela ne change pas l'essence de la question. Dans les principaux modes de fonctionnement, l’efficacité du variateur est comprise entre 0, 97 et 0, 98, elle n’abaissera que jusqu'à 0, 87 dans les modes où un rapport élevé est requis (par exemple, lors du démarrage).

Maintenant, le professeur Gulia fait breveter son invention dans les principaux pays du monde, de sorte que l'histoire injuste avec le super-volant ne se répète pas et recherche des partenaires futurs. Si l’invention intéresse des fabricants de réducteurs de haute technologie tels que ZF Friedrichshafen, le superviseur a un grand avenir. Mais Gulia ne va pas s'arrêter là. «Si vous combinez les avantages d'un superviseur et d'un super volant d'inertie, vous pouvez créer une supercar», explique le scientifique.

Sur la voie de la rentabilité

Quand le professeur Gulia commence à parler du projet «supercar», on pourrait penser qu'il est un écrivain de science-fiction, pas un scientifique. Ses calculs semblent trop surprenants. "Dans l'un des numéros de Popular Mechanics (n ° 7, 2005, p. 16), vous avez écrit sur la nanofibre de carbone", explique le professeur. - Si un super-volant est enroulé dans un tel matériau, son énergie spécifique atteindra 1 MW * h / kg, soit mille fois plus qu'avec les batteries les plus prometteuses! Cela signifie que sur une telle conduite pesant 150 kg, une voiture pourra parcourir plus de 2 millions de kilomètres avec une seule charge, soit plus que le châssis ne peut en supporter. C'est-à-dire que, théoriquement, il est déjà possible de créer des voitures qui ne nécessitent aucun carburant pendant toute leur durée de vie. Le problème, c'est qu'il n'y aura rien pour charger de tels disques: la puissance de toutes les voitures dans le monde est dix fois supérieure à celle de toutes les centrales. ” Par conséquent, comme alternative à une voiture aussi fantastique, Gulia offre un design plus réaliste de la voiture: vous devez toujours faire le plein, mais trois fois moins qu'une voiture ordinaire.

L’efficacité maximale d’un moteur à essence moderne n’est que de 25 à 30%, celle d’un moteur diesel à environ 40%, mais le problème est que dans une ville (même sans embouteillages), le moteur fonctionne avec une efficacité d’environ 7%. Pour que l’énergie thermique du carburant soit convertie de manière aussi rentable que possible en énergie mécanique, il est nécessaire que le moteur fonctionne dans le mode optimal, proche de la puissance maximale. Si la voiture était équipée d'un entraînement spécial, il serait possible, grâce à son aide, de collecter de l'énergie à partir d'un moteur fonctionnant en mode d'efficacité maximale, et déjà de l'entraînement à dépenser pour le déplacement de la voiture. «Un tel système permettrait de réduire la consommation de carburant d'au moins trois fois», déclare Gulia. "Nurbey Vladimirovich, mais il existe déjà diverses voitures hybrides qui fonctionnent selon un tel système, mais il n'y a aucune raison de s'attendre à une réduction significative de la consommation de carburant de leur part." «Tu as raison. mais dans les voitures hybrides modernes, l'énergie mécanique du moteur doit être convertie en électricité, puis à nouveau en mécanique. Cela conduit à trop de pertes - la "taxe" d'énergie doit être payée. Je parle d’un dispositif de stockage d’énergie mécanique, un super-volant fonctionnant en tandem avec un superviseur. " Il s'avère que le prototype de ces voitures a déjà été testé par la société américaine United Technologies, qui a réussi à atteindre une consommation de diesel de 3 litres aux 100 km pour une voiture pesant 1 500 kg. Mais le système était assez compliqué et coûteux: des générateurs électriques et des moteurs de traction à couple complet (sans boîte de vitesses) ont été utilisés, ce qui n’a pas permis de tirer le maximum d’avantages de ce système. C'est le superviseur inventé conçu pour rendre la voiture beaucoup plus attrayante. Avec un tel schéma de fonctionnement (Fig. 4), le moteur s'allume périodiquement automatiquement et, en mode optimal, "complète" l'énergie fournie à l'entraînement. De plus, dans ce schéma, l’énergie est récupérée dans les descentes et les freins, ce qui conduit à une économie de carburant fantastique. Selon Gulia, une voiture ordinaire ne peut utiliser que 1, 2 litre de diesel par 100 km. Mais le plus curieux est que ce n’est pas la limite de la rentabilité. Si, au lieu du moteur, nous utilisons des piles à combustible plus économiques (Fig. 3) avec un rendement d'environ 56% (avec un carburant conventionnel), nous pouvons atteindre un rendement encore supérieur: jusqu'à 0, 85 litre de diesel par 100 km! C’est peut-être la vraie réponse à la hausse des prix du carburant ...

L'article a été publié dans la revue Popular Mechanics (n ° 3, mars 2006).

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