РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Супертехника от супермена: Супермаховик и супервариатор для суперавтомобиля

Во времена расцвета античной культуры, когда примером для подражания считался человек, совершенный как физически, так и духовно, ученые, вероятно, были такими же, как профессор Нурбей Гулиа. Штангист и морж, уважаемый педагог и прекрасный рассказчик, автор как научных, так и художественных книг, а также изобретатель техники, нашедшей широчайшее применение, – все это о нем.

Если бы профессор Нурбей Гулиа жил на Западе, то наверняка был бы мультимиллионером. Супермаховик, который он изобрел в 1964 году, давно применяется во всем мире, что, однако, никак не отразилось на благосостоянии ученого. Из-за бюрократизма советской патентной системы патент был выдан автору... только через 20 лет после подачи заявки, а за эти годы срок действия документа истек. но профессор взял реванш. Спустя десятилетия он изобрел (и сейчас патентует во многих странах) «супервариатор», который обладает настолько фантастическими характеристиками, что в полной мере оправдывает свою щегольскую приставку.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Разрушитель законов

Когда к нам в редакцию пришло письмо с описанием устройства под названием «супервариатор», мы решили, что это очередная профанация вроде вечного двигателя и гравитолета. Но внизу стояла подпись «Нурбей Гулиа», что заставило взглянуть на устройство по-другому. Тем не менее, несмотря на реноме ученого, его изобретение продолжало казаться абсолютной фантастикой. Крупные компании, специализирующиеся на выпуске коробок передач и вариаторов, тратят огромные деньги на исследования, и вдруг некий российский изобретатель разрабатывает продукт, который по основным показателям заметно превосходит модели ведущих производителей. Разве такое возможно? Впрочем, с другой стороны, вряд ли в мире можно найти ученого, который посвятил бы вариаторам столько же времени. Ведь Гулиа начал заниматься этой темой еще в начале 1960-х.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Вариаторы, или устройства, которые позволяют плавно изменять передаточное отношение привода, получили широкое распространение на автомобилях сравнительно недавно. Подобно автоматической гидродинамической коробке передач, вариатор облегчает управление, но в отличие от нее демонстрирует лучшие показатели разгонной динамики и экономичности. Однако не лишен он и недостатков: диапазон регулирования передаточных отношений у вариаторной коробки передач обычно узок (4−6), а КПД невысок — около 0,85. Впрочем, каждый из этих показателей можно увеличить, но, увы, только за счет другого. Поиском разумного компромисса и занимаются сейчас конструкторы вариаторов, но Гулиа пошел другим путем. Он решил найти способ обойти существующие «вариаторные законы» и заставить этот упрямый механизм работать с максимальным диапазоном и максимальной отдачей на главных режимах. Годы исследований не ушли впустую: Гулиа нашел такой способ. но схема устройства была настолько непростой, что иногда и специалисты не могли до конца понять принципы ее работы. Тогда, чтобы «в доступной форме» доказать возможность существования такого устройства, Гулиа решил создать опытный образец.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

При финансовой поддержке одной немецкой компании, ставшей совладельцем немецкого патента профессора, Гулиа в тандеме со своим аспирантом Иваном Бессудновым работали почти год над созданием этого устройства. Профессор признается, что сам не был до конца уверен в том, что аппарат будет работать, но его опасения не подтвердились. Первые же испытания доказали верность догадок Гулиа: супервариатор обладал прямо-таки фантастическими свойствами: диапазон 15−20, КПД на основных режимах — 0,97−0,98! как же такое стало возможным?

Планетарные чудеса

В основе всего этого беззакония лежат два сравнительно простых механизма — планетарный и дифференциальный, объединенные, правда, хитрым способом. За десятилетия работы с вариаторами профессор Гулиа пришел к выводу, что из всех их разновидностей лучший для автомобиля — планетарный, поскольку при передаточном отношении, близком к единице, КПД у него стремится к 100%. А автомобиль, как известно, наибольшие расстояния преодолевает именно на высоких передачах, когда передаточное отношение коробки приближается к единице. Среди вариаторов, которые могут работать по планетарной схеме, Гулиа выбрал дисковый, способный передавать внушительные мощности. Схема планетарного дискового вариатора (для простоты однорядного) изображена на рис. 1, а рядом описан принцип его работы. По своим характеристикам такой дисковый планетарный вариатор хорош: при диапазоне, равном 10, он может работать с КПД 87−95%, но с помощью дифференциала «хорошиста» можно превратить в гениального «отличника».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Схема объединения дифференциала и планетарного вариатора изображена на рис. 2. Если бы передаточное отношение вариатора было равно единице, то все валы вращались бы с одинаковой скоростью, а КПД был бы равен 100%. Но передаточное отношение вариатора больше единицы, поэтому ведомый вал дискового вариатора вращается медленнее ведущего, а ведомый вал супервариатора, исходя из особенностей работы планетарного механизма, будет вращаться медленнее ведущего и быстрее ведомого дискового вариатора. Стало быть, диапазон всего устройства уменьшится по сравнению с дисковым, но зато КПД станет выше — за счет того, что через вариатор теперь будет проходить только часть мощности, а остальная пойдет напрямую от двигателя к ведомому валу. «КПД повысился, диапазон сузился — все как в обычном вариаторе», — может возразить читатель. Пока так и есть, но, чтобы из вариатора сделать супервариатор, достаточно проделать с ним два хитрых «финта». Во-первых, нужно превратить понижающий режим работы в повышающий (конструкция разработанного Гулиа устройства это позволяет), а во-вторых, еще и сузить его диапазон — для увеличения КПД. При этом даже если этот суженный диапазон составит всего 1,5−2, то, используя на первом этапе работы вариатор без дифференциала с диапазоном около 10, а на втором — с дифференциалом и с суженным диапазоном, в результате, согласно теории замкнутых дифференциальных передач, мы получим диапазон около 20. И при этом на основных режимах работы КПД будет выше 97%!

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Представленная на рисунке 2 схема носит упрощенный характер: на самом деле изобретенный Гулиа супервариатор куда сложнее. Более подробно с устройством этого механизма можно ознакомиться в новом издании книги Гулиа «В поисках «энергетической капсулы»», которое появится к лету 2006 года (издательство ЭНАС). В оригинале базовый планетарный вариатор является многодисковым (с тремя и более рядами дисков), а его дифференциальный механизм выполнен с применением вместо конических зубчатых колес цилиндрических, которые проще, технологичнее и экономичнее. но сути дела это не меняет. На основных режимах работы КПД вариатора составляет 0,97−0,98, понижаясь лишь до 0,87 в режимах, где требуется высокое передаточное число (например, при трогании с места).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Сейчас профессор Гулиа патентует свое изобретение в ведущих странах мира, чтобы не повторилась та несправедливая история с супермаховиком, и ищет будущих партнеров. Если изобретением заинтересуются такие высокотехнологические производители коробок передач, как, например, ZF Friedrichshafen, супервариатору уготовано великое будущее. Но Гулиа не собирается на этом останавливаться. «Если объединить достоинства супервариатора и супермаховика, то можно создать суперавтомобиль», — говорит ученый.

На пути к пределу экономичности

Когда профессор Гулиа начинает рассказывать о проекте «суперавтомобиля», можно подумать, что он писатель-фантаст, а не ученый. Слишком удивительными кажутся его выкладки. «В одном из номеров «TechInsider» (№7, 2005, с. 16) вы писали про карбоновое нановолокно, — говорит профессор. — Если из такого материала навить супермаховик, то его удельная энергия достигнет 1 Мвт*ч/кг, или в тысячи раз больше, чем у самых перспективных аккумуляторов! Это значит, что на таком накопителе массой в 150 кг легковой автомобиль сможет пройти с одной зарядки свыше 2 миллионов километров — больше, чем способно выдержать шасси. То есть теоретически уже сейчас можно создавать автомобили, которые в течение всего срока службы не требовали бы никакого топлива. Беда в том, что заряжать такие накопители будет не от чего: мощность всех автомобилей в мире в десятки раз больше мощности всех электростанций». Поэтому в качестве альтернативы такой фантастической машине Гулиа предлагает более реальный проект автомобиля: его заправлять топливом все-таки придется, но раза в три реже, чем обычное авто.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Максимальный КПД современного бензинового двигателя всего 25−30%, дизельного выше — около 40%, но беда в том, что реально в городе (даже без учета пробок) двигатель работает с КПД около 7%. Чтобы переводить тепловую энергию топлива в механическую максимально выгодно, надо заставить двигатель работать в оптимальном режиме, близком к максимальной мощности. Если бы автомобиль был оснащен специальным накопителем, с его помощью можно было бы собирать энергию от двигателя, работающего в режиме максимального КПД, а уже из накопителя расходовать ее на движение автомобиля. «Такая схема позволила бы сократить расход топлива как минимум втрое», — рассказывает Гулиа. «Нурбей Владимирович, но ведь уже существуют различные гибридные автомобили, которые работают по такой схеме, однако ждать серьезного снижения расхода топлива от них не приходится». — «Вы правы. но в современных гибридных автомобилях механическую энергию двигателя приходится преобразовывать в электрическую, а затем снова в механическую. Это приводит к слишком большим потерям — энергетическую «пошлину» платить надо. Я же говорю о накопителе механической энергии — супермаховике, работающем в паре с супервариатором». Опытные образцы подобных автомобилей, оказывается, уже пыталась создать американская компания United technologies, и ей удалось достичь расхода дизельного топлива 3 л на 100 км для автомобиля массой 1500 кг. Но система была достаточно сложна и дорога: в частности, тут были использованы электрогенераторы и полномоментные (без коробки передач) тяговые двигатели, что и не позволило извлечь максимум достоинств из этой схемы. Именно изобретенный супервариатор призван сделать автомобиль куда привлекательнее. При такой схеме работы (рис. 4) двигатель периодически автоматически включается и, работая в оптимальном режиме, «дополняет» энергию в накопитель. Кроме того, в этой схеме осуществляется рекуперация энергии на спусках и торможениях, что ведет к фантастической экономии топлива. По данным Гулиа, обычный автомобиль может при этом расходовать всего лишь 1,2 л дизельного топлива на 100 км. но самое любопытное, что это еще не предел экономичности. Если вместо двигателя использовать более экономичные топливные элементы (рис. 3) с КПД около 56% (при работе на обычном топливе), то можно достичь еще большей экономичности — до 0,85 л солярки на 100 км! Пожалуй, это реальный ответ повышению цен на автомобильное топливо...

Данила Лебедев
Данила Лебедев 16 Декабря 2010, 14:12
я ничего не понял. может сделаете гифку с принципом работы этого устройства.
Вячеслав Долгополов
Вячеслав Долгополов 09 Декабря 2009, 05:12
Уважаемый Валерий! Я наверное не ошибаюсь. Извините, что долго не писал Вам. Вы, вероятно, говорите про адаптивный вариатор Иванова К.С. Если Вам это не трудно, попробуйте подробнее рассказать об этом вариаторе, чтобы была тема для предметного разговора. Из той информации, которую Вы прислали мне, я не понял, за счет чего передается крутящий момент, т.к. не понятны на схеме "заземленные" (застопоренные) шестерни (или грузы?). Я же, в свою очередь, хочу представить на суд читателей свой "Вариатор". АС №947543 от 1 апреля 1982 г. под названием "Автоматический инерционный планетарный вариатор В.И.Долгополова". Когда мне было отказано в выдаче АС, я изготовил действующую модель,размещенную в прозрачном корпусе и принцип работы продемонстрировал экспертам прямо в коридоре ВНИИГПЭ. Реакция экспертов была мгновенной: "Через месяц получите положительное решение". Эта идея пришла ко мне, когда в одном из журналов "Изобретатель-Рационализатор", начала 80-х годов, я увидел статью проф. Гулиа Нурбея Владимировича об испытанном им и его коллегами необычном инерционном вариаторе,который представлял собой полый профилированный ротор, по внутренней поверхности которого катились массивные грузы. Я задумался - как избавиться от ударных нагрузок при перескакивании катящихся грузов с "трамплина" профилированной дорожки на цилиндрическую поверхность. В итоге родилась идея собственного вариатора. Я с помощью инструментов теоретической механики, в частности, метода виртуальных перемещений построил математическую модель, состоящую из трех дифференциальных уравнений. Продемонстрировал вариатор и математическую модель проф. Решетову Дмитрию Николаевичу (кафедра "Детали машин", МВТУ им. Баумана). Профессор, убедившись в работоспособности продемонстрированной модели, тут же предложил зачислить меня в аспирантуру на своей кафедре. Я, не желая терять интересную работу в престижном отраслевом НИИ, отказался, пообещав сначала решить уравнения математической модели. Но математики НИИ, где я работал, назначенные мне в помощь заместителем директора по научной работе, заявили: "В настоящее время не существует методов решения подобных уравнений". Однажды, при участии в сьемках очередной передачи "Это Вы можете", я встретился с проф. Гулиа Н.В. и рассказал ему о своем изобретении. Но в тот момент это сообщение его абсолютно не заинтересовало. А, когда я предложил ему посмотреть мою математическую модель, он заявил мне (дословно): "Математика - что дышло, куда повернул - туда и вышло". Этим самым он меня черезвычайно (мягко выражаясь) неприятно удивил. Далее, в одной из научных статей, я увидел такую фразу: "...нашими учеными сегодня доказана принципиальная невозможность создания инерционного вариатора без механизмов свободного хода...". Наступила, так называемая "Перестройка". Жизнь повернулась к нам совсем другим боком. Я понял, что нашим управителям, нашей властной элите не нужны грамотные и думающие специалисты. Им нужны механические исполнители, умеющие больше нагрести природных богатств и эффективно "толкнуть" их за "бугор", а на вырученные "баксы" накупить побольше тряпок и жратвы, заткнув ими рот народу, чтобы "это быдло" не мешало им наживаться на грабеже природных богатств страны. Короче, нашел я для себя простенькую работенку и занялся воспитанием детей и строительством собственного дома, т.к. понял, что государство не "облагодетельствует" мою семью достойным жильем уже никогда (по крайней мере,при моей жизни). Но, "художник - не тот, кто рисует,а кто не может не рисовать; писатель - не тот, который пишет а тот который не может не писать; изобретатель ...". Все, чем бы я не занимался, почему-то у меня получалось на уровне изобретений. Вот и дом я построил необычный. Очень ТЕПЛЫЙ и ДЕШЕВЫЙ и, одновременно ПРОСТОРНЫЙ и ДОБРОТНЫЙ.(http://ep2y8epm9y7o.domtermos.narod2.ru/) (http://www.spbtalk.ru/index.php?showtopic=14481&st=20&gopid=267793&) Дети стали успешными людьми в этой жизни. Растут трое замечательных внуков. Оборудована неплохая мастерская-лаборатория для занятий техническим творчеством - тем, к чему лежит душа, а не тем, как гворил М.И.Калинин: "...чего требуют задачи нашего социалистического строительства...". Появилась реальная возможность вновь обратить свой взор к отставленным идеям. Мне удалось доказать самому себе реальную возможность создания не просто "инерционной муфты", каковой является, по-видимому, мое изобретение, а именно ИНЕРЦИОННОГО ПРОГРЕССИВНОГО ВАРИАТОРА - ИНЕРЦИОННОГО ТРАНСФОРМАТОРА МОМЕНТА. И, именно, без самого слабого и ненадежного узла подобных вариаторов - МЕХАНИЗМА СВОБОДНОГО ХОДА. К сожалею, я не знаю, как разместить здесь графический материал, поэтому предлагаю, желающим прожолжить дискуссию на эту тему писать мне по адресу vid20071@yandex.ru
Андрей Кобец
Андрей Кобец 22 Декабря 2014, 17:12
у меня не отображаются рисунки к статье.
BORISSS
BORISSS 27 Июня 2014, 20:06
как же было бы здорово ,если бы статью писали не бухгалтеры)) ! ........
Загрузка статьи...