Я доверяю Брэндону Сандерсону, который провел свое исследование — в своей книге «Ритматист» он пишет о спиральных пружинных батареях, питающих пассажирский поезд. Интересно, чего можно было бы добиться с пружинным двигателем в мире, где еще не изобрели двигатель внутреннего сгорания?
Конкретно:
Что потребуется (с точки зрения технологий и материалов — металлургия, математика и т. д.) для создания мощного двигателя, способного привести в движение полный пассажирский поезд на практических для серьезных транспортных скоростях, скажем, 50 миль в час? Как долго будет работать одна батарея (обратите внимание, что Сандерсон мудро добавил возможность переключать двигатели / батареи. Поезду / кораблю разрешается останавливаться на пару минут, а затем продолжать движение)?
Насколько сильным мы можем стать? Можем ли мы разогнаться до 100 миль в час? более? Можем ли мы заставить корабли, танки и другие энергоемкие машины работать на пружинных двигателях?
Подумайте о том, сколько газа можно сэкономить, о стоимости и экологичности окружающей среды и т. д.
РЕДАКТИРОВАТЬ: Я нашел статью, где обсуждается что-то подобное: почему бы не заводиться автомобиль . «Однако в моем вопросе я говорю о мире, в котором не существует двигателей внутреннего сгорания/электрических двигателей.
Согласно Википедии, современная литий-ионная батарея имеет удельную энергию 0,36-0,95 МДж/кг или 100-265 Вт·ч/кг.
Согласно этой сравнительно недавней исследовательской работе , батарея, изготовленная из пружин из углеродных нанотрубок, имеет зарегистрированную удельную энергию 6,7 кДж/кг с теоретическим пределом ок. 0,67 МДж/кг, что очень похоже на современные литий-ионные аккумуляторы. Углеродные нанотрубки являются одними из наиболее оптимальных материалов для хранения механической энергии, так что это значение близко к верхнему пределу хранения механической энергии.
Типичный современный локомотив весит около 100 тонн, а его двигатель имеет выходную мощность 2-3 МВт. Следовательно, для питания локомотива мощностью 3 МВт на полную мощность в течение одного часа потребуется 3 МВт-часа энергии, или полностью заряженная батарея весом не менее 11,3 тонны. На 2 часа нужно 22,6 тонны аккумулятора и так далее. Современные двигатели высокоскоростных локомотивов могут иметь еще более высокую мощность и энергопотребление.
В заключение : хотя представляется возможным иметь механические поезда с батарейным питанием, даже для длительных поездок в течение нескольких часов, вес батареи всегда будет снижать ее эффективность, и поэтому такие поезда в целом будут потреблять больше энергии, чем эквивалентный современный электропоезд. . Поскольку поезда все равно ходят по фиксированным путям, добавление статических линий электропередач и избавление от аккумуляторов является очевидным улучшением.
Аккумуляторы для автомобилей и других транспортных средств, которые не должны следовать по фиксированным маршрутам, не могут питаться от статических линий электропередач и всегда должны иметь собственное топливо или батареи. Как показывают текущие разработки, автомобили с батарейным питанием и т. д. по-прежнему возможны и экономичны по сравнению с эквивалентами с двигателями внутреннего сгорания.
Подумайте о том, сколько газа можно сэкономить, о стоимости и экологичности окружающей среды и т. д.
Сказал ли Сандерсон, как наматывать пружины? Это потребует столько же усилий, сколько пружины расслабятся при использовании. Допустим, лошади использовались для наматывания пружин, почему бы вместо этого просто не использовать лошадей для перевозки пассажирского поезда?
Я полагаю, что можно было бы использовать некоторые формы природной энергии, например, гидроэнергию вместо гидроэлектроэнергии. Опять же, вам нужно транспортировать пружины к месту использования. Пружины, как правило, тяжелые . Транспортировка пружин силой пружины кажется обреченной на провал.
РЕДАКТИРОВАТЬ
Выходная мощность меньше, чем входная. Сила пружины была тщательно развита, когда часы приводились в действие пружиной, а игрушки с заводным механизмом были популярны. Игрушка с заводным механизмом могла работать очень быстро, но только в течение минуты или двух. Несомненно, было бы возможно иметь большой дрэг-рейсер с пружинным приводом. Он будет под напряжением в течение нескольких секунд. У вас может быть транспорт на дальние расстояния, который работает так же медленно, как часы. Было бы невозможно получить одновременно и скорость, и продолжительность.
Нахшон-пас
Тристан Классен
Нахшон-пас