چرخ طیار

چرخ از ابزاری است كه تاریخ استفاده ازآن توسط بشرچندان مشخص نیست .قدیمی ترین چرخ موجود در جهان كه در صنعت حمل و نقل مورداستفاده قرار گرفته است چرخ ارابه ای است كه از دوران هخامنشی برجای مانده است و اكنون در موزه ی ملی ایران به نمایش گذاشته شده است . اما ازهمان آغاز بشر خاصیت و ذخیره انرژی چرخ را نیز كشف كرده بود وآن را به عنوان وسیله ای برای یكنواخت سازی سرعت وحفظ تعادل وسایل ساده ای كه می ساخت بكارمیبرد .
● ساختار اصلی چرخ لنگر
عبارت است از یك disk تو پر یا حلقه ای شكل و كه به حول محور اصلی و مركزی خود دوران میكند. این وسیله ساده قابلیت های خود را به خوبی به اثبات رسانده و در آینده استفاده های بیشتری را از آن شاهد خواهیم بود.
● فیزیك تغییر انرژی در چرخ طیار:
در هر حركت دورانی انر‍‍ژی ‍ جنبشی برابر است باk=½ I&#۹۶۹;² كهI ممان اینرسی جسم دوار و W سرعت زاویه ای این دوران است بر اساس قانون لختی این تمایل به حركت دورانی تا زمانی كه مانعی بر سر راه آن قرار نگیرد ادامه می یابد كه البته در واقعیت مسئله اصطكاك یاتاقان ها و هوا مانع این كار می شود.
چرخ طیار را با توجه به این اصل ساده به عنوان یك وسیله برای ذخیره انرژی به صورت انرژی جنبشی دورانی می شناسیم . با توجه به تعریفI میتوان ادعا كرد كه این انرژی جنبشی در واحد جرم چرخ طیار ذخیره می گردد و میتوان آنرا در مواقع لزوم به كار گرفت.
● دلایل استفاده از چرخ لنگر:
با توجه به اینكه این چرخ قابلیت بالایی در ذخیره انرژی دارد لذا از انرژی ذخیره شده در آن در دو مورد عمده استفاده می شود یكی برای جبران كاهش لحظه ای انرژی در سیستم كه به دلایل مختلفی می تواند اتفاق بیافتد.
و دیگری به خاطر وزن زیاد آن است كه میتواند به عنوان چرخی برای بالانس حركات دورانی و یك نواخت سازی آن به كار برود.
● چند نمونه از كاربرد های چرخ طیار :
▪ در موتور های بنزین سوز : وظیفه ی اصلی چرخ طیار در این موتورها یكنواخت سازی سرعت خروجی از میل لنگ است اگر از انواع سنگین چرخ طیاراستفاده شود میتواند كاربرد بالانس میل لنگ را هم به آن افزود اما در انواع سبك این كاررا نمی تواند به خوبی انجام دهد .
▪ در موتور های گاز سوز:
بعد از توقف های كوتاه مدت به دلیل ضعیف بودن این موتورها قدرت كافی برای آغاز مجدد حركت را ندارند و این جا از انرژی ذخیره شده چرخ طیار استفاده می شود
▪ دستگاه های پرس :
به دلیل نحوه كار پرس بازه هایی وجود دارد كه موتور در حالت كار است اما پرس ضربه ای وارد نمی كند در اینجا چرخ طیار انرژی مصرف شده كه تبدیل به انرژی مكانیكی شده را در خود ذخیره میكند و در هنگام اعمال ضربه توسط پرس آن را به سیستم بر می گرداند
استفاده فوق را میتوان به عنوان استفاده های سنتی چرخ طیار نام برد اما محققان با شناخت كامل خواص مكانیكی چرخ طیار تحقیقاتی را در زمینه كاربرد آن در مواردی تازه آغاز كرده اند كه بعضی از آنها به نتایج تازهای رسیده اند:
۱) استفاده از چرخ طیار در اتوبوس های عمومی كه توقف های زیادی دارند، این كار سبب كاهش مصرف سوخت شده وآغاز مجدد حركت را روانتر خواهد نمود . دراین زمینه در هلند تحقیقات كاملی انجام شده است به نحوی كه به مدت ۱۰ سال از یك اتوبوس كه از همین سیستم استفاده میكرد بهره برده اند
۲) چرخ طیار در اوایل قرن ۱۹ مورد علاقه بسیاری از محققان ذخیره سازی انرژی بود. اما به دلیل بروز مشكلات ساختاری آنرا رها كردند اما بعد از كشف كامپوزیتها دوباره تلاشهای تازهای برای به سر انجام رساندن این طرح ها آغاز شد و اكنون محققان بر روی این موضوع تمركز فراوانی كرده اند در صورت موفقیت و ساخت نمونه ای قابل تولید انبوه با قیمت مناسب این وسایل می توانند باطریهای شیمیایی را كه سبب آلودگی زیست محیطی هم شده اند به حاشیه برانند به خاطر اهمیت این موضوع در صنایع نظامی هوا- فضا و ذخیره سازی انرژی در قسمت های بعد آنرا کاملاً توضیح میدهیم .

منبع : همکلاسی