CC BY
0СЕКЦИЯ XXI - ЭКОНОМИКА
УДК 624.9
Кудашева Зарина Ильдаровна
индивидуальный исследователь,
Россия, г. Уфа
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛУАВТОМАТИЗИРОВАННЫХ РОТОРНЫХ АВТОСТОЯНОК С МАХОВИЧНЫМ НАКОПИТЕЛЕМ
ЭНЕРГИИ
Аннотация: В статье предлагается вниманию расчет экономического эффекта от использования роторных автостоянок с маховичными аккумуляторами с механическим приводом: эксплуатационные расходы выбранного типа конструкций многоместных парковок по сравнению с аналогичными затратами одноместных.
Ключевые слова: Рекуперация энергии, улучшение экономичности, оптимальное использование энергоресурсов, роторные автостоянки револьверного типа, расход энергии, маховик.
Kudasheva Zarina
individual researcher, Russian Federation, Ufa
PROSPECTS FOR USING SEMI-AUTOMATED ROTARY PARKING LOTS
WITH HANDWHEEL ENERGY STORAGE
Abstract: This article offers to your attention calculation of the economic effect from using rotary parking lots with handwheel accumulators with a mechanical drive: the operating costs of the selected type of multi-seat car park structures in comparison with similar single-cost ones.
Keywords: Energy recuperation, improvement of economy, optimal using of energy resources, revolver-type rotary car parks, power consumption, handwheel.
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время в мире получили широкое распространение различные силовые установки с рекуперацией энергии торможения, которые снижают потери энергии до 50% в зависимости от частоты процесса торможения. На практике применяются различные типы электрических, пневматических, маховичных аккумуляторов энергии.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
По мнению Н. В. Гулиа маховичный накопитель с механическим отбором мощности по показателям удельной энергоёмкости и КПД превосходит накопители всех других типов, а по удельной мощности это превосходство оказывается больше, чем на порядок. Его исследования показывают, что применение маховичного накопителя позволит существенно снизить потери энергии [1]. Помимо этого, ресурс маховичных аккумуляторов значительно выше, и они не подвержены влиянию низких температур, что очень важно в условиях российской действительности, а зарядка и разрядка электрического аккумулятора занимает больше времени, чем переходный процесс в механической системе [2].
Рассмотрим возможность применения системы рекуперации энергии в роторной автостоянке. Когда подъёмник перемещается вверх без нагрузки, либо вниз с автомобилем, происходит накопление энергии в маховике. При разгоне устройства и подъеме автомобиля вверх маховик отдаёт накопленную энергию, позволяя понизить мощность электродвигателя без снижения производительности (рисунок 1). Количество экономии энергии зависит от разных факторов, таких как: масса автомобиля, скорость, высота подъема и т. д.
Электродвигатель Центральный Вал
карусели подъемника
МахоВичный / аккумулятор
Рисунок 1. Структурная схема передачи энергии для роторной автостоянки с маховичным накопителем энергии на этапе разгона После того, как маховичный аккумулятор отдаст всю энергию, дальнейшее движение конструкции будет проходить только за счёт обычного двигателя (рисунок 2). Остановка подъёмника осуществляется за счёт накопления энергии в маховичном аккумуляторе [3].
Рисунок 2. Структурная схема передачи энергии для роторной автостоянки с маховичным накопителем энергии на этапе торможения Если считать многоместной парковкой четырехкамерную роторную автостоянку с использованием маховичного аккумулятора, а в качестве основного экономического критерия выбрать стоимость эксплуатации одного машиноместа, то можно провести соответствующие расчеты для рядового и многоместного хранения автомобилей (таблица 1).
Таблица 1. Расчеты для разного типа парковок
Класс автомобиля Рядовое расположение, 1 Хранение в многоместной
авто парковке, 4 авто
Малый Длина: 4,9 м Длина: 6,12 м
Ширина: 2,3 м Ширина: 4,95 м
Площадь: 11,3 м2 Площадь: 30,3 м2
Средний Длина: 5,45 м Длина: 6,27 м
Ширина: 2,55 м Ширина: 5,05 м
Площадь: 13,9 м2 Площадь: 31,7 м2
Далее будем рассматривать средний класс автомобиля как наиболее универсальный.
S1, м2 S2, м2
Занимаемая площадь на 278 158,5
20,100,1000 машин 1390 792,5
13900 7925
ХОЛОДНАЯ НАУКА №3/2024
Постоянный коэффициент экономии пространства:
^ = 1^ = 1,75, (1)
Б2 ' '
Примем стоимость эксплуатации одного машино-места:
= + (2)
с2 = (Р *т* с + д) *52 * ^, (3)
где С1 — стоимость эксплуатации машино-места в подземном автопаркинге, С2 -стоимость эксплуатации машино-места в многоместной стоянке, Т1/4 -стоимость освещения (в сутки для одного парковочного места, с расчетом 1 лампа на 4 машины), Т2 -стоимость энергии за рабочий цикл, Б1 - площадь одного машино-места, Б2 площадь, занимаемая роторной автостоянкой, Q -отопительный тариф, 11- срок эксплуатации, и - содержание помещений паркинга, Р - мощность, т — время работы установки за сутки, с - стоимость энергии.
т = п * —, (4)
60' 4 '
где п - количество рабочих циклов за сутки, — время работы установки за цикл. Рассмотрим количество энергии, используемой в одном цикле работы, для роторных автостоянок револьверного типа с использованием маховика и без него [4, 5]. Рекуперированная при торможении энергия может частично вернуться в виде положительной работы в следующий цикл разгона:
^рек ^рек * ^макс, (5)
где крек —коэффициент рекуперации, показывает какая часть кинетической энергии машины возвращается в след. цикл, Тмакс = Тразг —максимальная кинетическая энергия, энергия в конце разгона установки, значение, равное запасу кинетической энергии в начале торможения.
,пр 2 „2 гр _ Jсуммшконечн _ ^•^конечн
рек
гпр
где Усумм -суммарный приведенным момент инерции маховика, m - масса маховика, &>конечн — значение частоты вращения маховика в конце разгона, Кс0нечн —значения скорости вращения маховика.
ISSN XXXXX 70 https://coldscience.ru
К
рекул
I _ -1 'цикл
^рек
T мятег
(7)
Стоимость эксплуатации автостоянки с маховичным накопителем (рисунок 3) можно записать в виде:
C^2 = (P•т•c-Tрeк•c + Q)•S2•t1. (8)
Или в виде графика (рисунок 3):
Рисунок 3. График стоимости эксплуатации различных типов автостоянок После моделирования экономических показателей для идеализированного цикла вида разгон - торможение, определив количество энергии для п = 100 итераций/сутки, получим КПД:
л =
С9 С9
= 0.54,
(9)
где ^ — КПД, С2 —затраты на энергию в механизмах без маховика, С2'- затраты на энергию с маховичным накопителем энергии. Тогда показатель экономичности:
г'
V = %= 2.16.
(1)
Использование рекуперированной энергии торможения позволяет повысить экономность рабочего модуля парковки без ухудшения динамических качеств. Стоимость эксплуатации наземной автопарковки приблизительно в г раз превышает стоимость эксплуатации роторной многоместной, и в 2г - роторной многоместной с использованием маховика.
ВЫВОДЫ
Применение маховичного аккумулятора актуально и предпочтительно ввиду простоты его включения в систему, надежности применения и повышения ISSN XXXXX 71 https://coldscience.ru
и
с
2
2
выгодности использования модуля. Критериями при выборе типа автостоянки должны служить показатели коэффициента экономии пространства и экономичности, согласно которым стоимость эксплуатации роторной парковки с маховиком минимальна по сравнению с аналогичными конструкциями и стандартными одноместными паркингами. Моделирование модуля с маховичным аккумулятором помогло выявить возможность увеличения КПД установки на 54%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гулиа Н.В. Маховичные двигатели. М.: Машиностроение. - 1976.
2. Леонов И.В., Леонов Д.И. Теория механизмов и машин. М.: Высшее образование, 2009. 239 с. 4. Барбашов Н.Н., Леонов И.В. Энергетическая модель механизма с маховичным аккумулятором энергии // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. № 4. 2010. С. 61-68.
3. Барбашов Н.Н., Леонов И.В. Улучшение энергетических характеристик подъемно-транспортных машин // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. № 13. 2012. С. 57-66.
4. Барбашов Н.Н., Леонов И.В. Энергетическая модель механизма с маховичным аккумулятором энергии // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. № 4. 2010. С. 61-68.
5. Гулиа Н.В. К расчету маховиков для механических аккумуляторов «Вестник машиностроения» 1965. - №1. - С. 35-38.
