Jarruenergian varasto?

[optimistx]

Vuosien mittaan on aina yhä uudestaan askarruttanut, eikö todellakaan ole keksittävissä yksinkertainen yhden jarrutuksen energiavarasto, jonka tumpelokin voisi rakennella keittiönpöydällä.

Ideoita? Hulluja ja käyttökelvottomiakin! Parviälyssä on voimaa! (joukossa voi syntyä tietoa ja älyä enempi kuin yhdelläkään sen jäsenellä on).

Kuvitelmana jousi, joka kiristyy, kun jarrutetaan, ja sitten vapauttaa energian esim. uudelleenlähdössä.

Tarve syntyy siitä, että taajamissa tuntuu liikennevalo tai varottava risteys olevan juuri siellä, missä vauhti on parhaimmillaan. Esim. ylikulut, alikulut: jos tie laskeutuu vaikkapa 4 metriä, niin usein alimpana on risteys, jossa täytyy melkein pysähtyä sivulta tulevia varoen. Sitten takaisin alkuperäiselle tasolle 4 metrin nousu ilman merkittävää alkunopeutta.

Jos olisi jousi tai sen parempi vastine, niin pysähdyksessä varastoitunut energia sinkauttaisi pyörän taas lähes samaan nopeuteen.

Varastoitavaksi energiamääräksi riittäisi esim. 36 km / h (= 10 m/s) liike-energia 100 kg yhdistelmälle
m* v² / 2 = 100 kg * 10² m² / s² / 2 = 5 kilojoulea

5 kilojoulea vastaisi asemaenergiaa (= m * g * h) 5 m korkeudessa. Jos liikennevalot olisivat aina 5 m korkuisella nyppylällä, niin silloin saataisiin sama toiminta ilman muuta energiavarastoa: 36 km / h nopeus pysähtyisi juuri mäen huipulle itsestään, ja 5 m alamäki valon jälkeen palauttaisi vauhdin. Vielä parempi tietysti, jos mäen korkeus olisi ajajan itsensä säädettävissä esim. vaihteenvalitsimen vieressä olevasta vivusta.

[PerttiA]

Helppotekoinen ratkaisu; Benjiköysi ja ankkuri

[jori]

Benjii köysi vetää takaisin kotiin.
Kumpareidea on hyvä ja sitä on käytettykin mm. Moskovan metrossa. Siellä asemat ovat pari kymmentä metriä siirtymäratoja ylempänä. Tuo Moskovan metron 20 m antaa 72 km/h nopeudenmuutoksen. Kun 5 m antaa tuon 36 km/h, on keskimääräiseen fillarin liikennöintinopeuteen (20 km/h) kiihdyttävä kumpare olisi vain 1,5 m korkea. Puolimetrinenkin antaa jo ihan mukavan 11 km/h.
Toisaalta, mihinkäs siinä enää mitään liikennevaloja tarvitsee, jos noustaan 5 m nyppylälle. Siitä on helppo rakentaa silta yli.
Tämän kumpare-tyyppisen vauhtivaraston paras ominaisuus on se, että se ei lisää anoneuvon painoa lainkaan. Kaikissa mukana kuljetettavissa ratkaisuissa painon lisääntyminen tekee ongelmasta vaikean.
Jos pyörässä on jo apumoottori voisi kuvitella varastoivansa jarrutusenergiaa akkuun. Lyijyakun tapauksessa jarrutukseen riittävän tehon työntäminen akkuun on kuitenkin liki mahdotonta ja kaiken lisäksi hyötysuhteeltaan huonoa. Litiumrautafosfaattiakun mahdollisuudet ovat tämän suhteen huomattavasti paremmat. Toisaalta yksi täydestä vayhdista tehty pysähdys (5 kJ) vastaa 0,6% (1/180) akun kapasiteetista. Näitä pysähdyksiä pitäisi akun kapasiteetin mukaisella n. 40 km matkalla olla kymmeniä, jotta sillä olisi merkittävää vaikutusta kokonaisajomatkaan. Sähköajoneuvojen suhteen litiumrautafosfaattiakut ja kehittynyt moottorinohjauselektroniikka tulevat ratkaisemaan tämän ongelman ensin sähköautoissa ja myöhemmin myös sähköavusteisissa polkupyörissä.

Mekaanisten jousienergiaan perustuvien energiavarastojen ongelma on, että jousesta itse tai jousen vastavoiman kantavasta rakenteesta tulee raskas. 5 kJ varastoivan jousen täytyy venyä 10 m 100 kg painovoiman, tai esim. 10 cm 10 tonnin, kuormituksen alla. Kuinka pitkä ja -painava on jousi, joka venyy 10 m/100 kg. Joka tapauksessa tällainen jousi painaa liikaa ja vie tilaa kohtuuttomasti. Jäykempi jousi vaatii taas tolkuttoman järeät tukirakenteet, jotka taas painavat paljon. Puhumattakaan jännitetyn jousen kytkemisestä vedon ja varastoinnin välillä.

Vauhtipyörä saattaisi olla ratkaisu, mutta tekniset ongelmat muuttuvavälityksellisen vaihteiston ja kytkimen kanssa tekevät ainakin tavanomaisista rakenteista auttamatta raskaampia kuin tavanomaisen polkupyörän sähköavusteisuuspaketin paino.
Jori

[jviirret]

Taitaa siis paras tällähetkellä mahdollinen energia varasto olla kuljettaja itse, eli käyttää ennakoivaa ajotapaa. Kun lähestytään risteystä niin loptetaan polkeminen hyvissä ajoin ja tämä säästynyt energia hyödynnetään jälleen risteyksen jälkeen. Tuskin on hyötysuhteeltaan yhtäkään jorin esittämää vaihtoehtoa huonompi?

Jukka

[Pastori]

Taitaa siis paras tällähetkellä mahdollinen energia varasto olla kuljettaja itse, eli käyttää ennakoivaa ajotapaa. Kun lähestytään risteystä niin loptetaan polkeminen hyvissä ajoin ja tämä säästynyt energia hyödynnetään jälleen risteyksen jälkeen. Tuskin on hyötysuhteeltaan yhtäkään jorin esittämää vaihtoehtoa huonompi?

Jukka

Jep. Ja tähän voi lisätä sen että pyöräilee semmoisia matkoja että kunto kohenee niin että jenkku riittää jaloissa risteyksestä lähtemiseen.

[Teuvo]

Jorin akkuluetteloon lisäisin vielä eräänä mielenkiintoisena: kondensaattorin.

Luin jostakin joskus kondensaattori akkukehitelmistä. Kondensaattori olisi varmaan juuri parhaimmillaan tuollaisena lyhytaikaisena varastona, niin senkään koko ei silloin kasvaisi tolkuttomuuksiin. Kondensaattori lienee lähes häviötön.

[Joutilas]

Mitä jos ei kurkoittelisikaan mahdottomia, vaan tyytyisi sovinnolla vähempään?

Keskivertoajossa talteenotettavaa tehoa syntyy jarrutettaessa. Monasti saattaa joutua jopa kokonaankin pysähtymään.

Jos stopjarrutus kampeaisi kuskia ja kuormaa ylös, ja syntynyt vaatimaton potentiaalienergia käytettäisiin pienenä apuna lähtöpolkaisussa?

Tuossa voisi olla sekin etu, että kuski saisi lähtöä odotellessaan tarkkailla tilannetta hiukan paremmista asemista.

[jviirret]

Jos stopjarrutus kampeaisi kuskia ja kuormaa ylös, ja syntynyt vaatimaton potentiaalienergia käytettäisiin pienenä apuna lähtöpolkaisussa?

Tuossa voisi olla sekin etu, että kuski saisi lähtöä odotellessaan tarkkailla tilannetta hiukan paremmista asemista.

Mutta ylettääkö mikään raaja enään maahan? Jori tuossa ylempänä kirjoitti että kuski+ajoneuvo 0,5m antaa nopeutta 11km/h. Jos osa kuljettajan painosta nousisi puolet tuosta 50cm:stä, niin alkuvauhtia tulisi muutama kilometri tunnissa, mutta ajoneuvon paino ja monimutkainen rakenne hukkaisi hyödyn varmasti ensimmäisen 100m matkalla.

Jukka

[jori]

Jos stopjarrutus kampeaisi kuskia ja kuormaa ylös, ja syntynyt vaatimaton potentiaalienergia käytettäisiin pienenä apuna lähtöpolkaisussa?

Aioin tuon lisätä viestiini, mutta kun siitä tuli muutenkin liian pitkä. Puolen metrin nousu antaisi reserviä 11 km/h. Vaikeutena tuossa mekanismissa on suunnan vaihto, niin kuin Benjii versiossakin. Tämän voisi silti yksinkertaisimmillaan ratkaista seiväshyppääjän seipään sovelluksella. Vauhti pitäisi vaan jarrulla pysäyttää, kun yläkuolokohta on ohitettu ja kiihtyvä liike alussaan.

Jori

[Joutilas]

[quote="jviirret"
Mutta ylettääkö mikään raaja enään maahan?[/quote]

Kaksipyöräisellä nostovarat jäisivät pieniksi, mutta jollakin trikellä tilanne olisi jo parempi.

[Nebulus]

Mutta ylettääkö mikään raaja enään maahan?

Kaksipyöräisellä nostovarat jäisivät pieniksi, mutta jollakin trikellä tilanne olisi jo parempi.

Entäpä, jos tähän yhdistetään alussa mainittu jousikuorma? Nostetaan triken penkkiä ja kuskia 30 cm ja venytetään samalla vaikkapa 350 kilon voimalla kuminauhoja, jotka on sijoiteltu ympäri penkkiä? Vastaisi 80 kilon kuskin nostoa 1½ metriin...

[optimistx]

Jorin akkuluetteloon lisäisin vielä eräänä mielenkiintoisena: kondensaattorin.

Luin jostakin joskus kondensaattori akkukehitelmistä. Kondensaattori olisi varmaan juuri parhaimmillaan tuollaisena lyhytaikaisena varastona, niin senkään koko ei silloin kasvaisi tolkuttomuuksiin. Kondensaattori lienee lähes häviötön.

Maxwellin Boostcap- ultrakondensaattoreita näyttää olevan nettikaupoissa myynnissäkin, ja niillä on Suomessa edustaja. Amerikkalaisessa nettikaupassa näyttäisi 5 kilojoulea maksavan suuruusluokkaa 100 USD. Mutta olisiko tuohon välttämättä liitettävä mutkikas ja kallis sähkömoottori/generaattori ohjaimineen, vai olisiko oikotietä onneen? Semmoinen oikotie kuin lapsena rakennettiin radiovastaanotin muutamalla osalla, tai piskuinen sähkömoottori sopivasti taivutetuilla langanpätkillä, magneetilla ja paristolla? Sähköllä toimivia tykkejäkin on väsätty, jotain sentapaista mutta simppeliä? Magneetit ovat kehittyneet kovin ja halvoiksi tulleet, joten laukaisu niiden avulla , ilman lieskoja ja savua?

[maasoutaja]

Hehee

Tavallisella fillarilla se on helppoa: Risteyksessä mustekala eturenkaan pinnoihin, pojoing. Kun on pysähdytty niin etujarru pohjaan. Kun aika tullut on lähtemän, käännetään eturengas takaperin ja päästetään jarru auki...

Paineilmasylinteriä olen miettinyt ja vanhaa vaahtosammutinta paineakuksi, sillä voisi jarruttaa mutta huonolla hyötysuhteella. Töissä voisi akkua täytellä kompuralla ilmaiseksi...

[tavasti]

Tavallisella fillarilla se on helppoa: Risteyksessä mustekala eturenkaan pinnoihin, pojoing. Kun on pysähdytty niin etujarru pohjaan. Kun aika tullut on lähtemän, käännetään eturengas takaperin ja päästetään jarru auki...

Ei muuta kuin asentamaan sellainen etuhaarukka ja ohjaustanko jonka saa pyöräytettyä täysin ympäri, niin joka jarrutuksen jälkeen pyöräytetään ympäri.

[jori]

Ei muuta kuin asentamaan sellainen etuhaarukka ja ohjaustanko jonka saa pyöräytettyä täysin ympäri, niin joka jarrutuksen jälkeen pyöräytetään ympäri.

Juu, ja hidastaminen risteystä lähestyttäessä ja alamäessä tehdään samalla tavalla kiepauttamalla vauhdissa tanko ympäri. Meillä alkuperäisen, 70-luvun alun Jopo-ajan pyöräilijöillä tuo on vielä hyvässä muistissa.