Идея родилась из одной проблемы. Маховик набирает энергию при вращении. Быстрее крутится, больше запасает. Но на высоких оборотах цельный металлический диск рвёт на куски. Осколки летят с такой силой, что пробивают стены. Это и тормозило всех, кто пытался использовать маховик как замену аккумулятору.
Нурбей Гулиа решил задачу с другого конца. Зачем диск должен быть цельным? Можно намотать его из тонкой стальной ленты или троса, как катушку. Если такой маховик начнёт разрушаться, витки просто разойдутся и затормозят сами себя. Никаких осколков.
А по запасу энергии навитая конструкция ничем не хуже монолитной. Заявку на это изобретение Гулиа подал в мае 1964-го, на полгода раньше первых похожих зарубежных заявок.
Одного маховика, правда, мало. Без дополнительных хитростей он быстро теряет обороты из-за трения о воздух и в подшипниках. Гулиа поместил свой супермаховик в вакуумный корпус и посадил на магнитную подвеску.
Разогнанный до 20 000 оборотов в минуту, такой диск вращался сутками без заметной потери скорости. КПД устройства, 98%. Ни один химический аккумулятор до сих пор так не может.
Для транспорта всё тоже было продумано. Когда машина тормозит, энергия обычно уходит в нагрев колодок, просто в тепло. Каждое торможение сжигает впустую 80-100 гр. бензина, этого хватило бы ещё на 3 км пути.
А при маховичной схеме эта энергия раскручивает диск под полом машины. При трогании маховик возвращает накопленное обратно на колёса. Мотор включается, только когда запас инерции иссякает. В пробке бензин вообще не тратится, машина едет на маховике. Расчётная экономия, от 50 до 75%.
В 1973-м провели полноценные испытания городских автобусов. Отдельно собрали грузовик, где тягу обеспечивал супермаховик через мотор-генератор. Машины ездили. Первые образцы были сырыми, но уже обходили по возможностям все тогдашние батареи.
Сама идея автобуса на маховике, кстати, была не нова. Ещё в 50-х годах в Швейцарии работали гиробусы фирмы Oerlikon. Внутри стоял маховик весом 1,5 т, на остановках его "заправляли" через штанги на крыше, подавая ток на электромотор. Хватало на 6 км при скорости до 60 км/ч.
Но те маховики были цельнометаллическими, тяжёлыми, опасными при разрушении. Гулиа предложил навитую конструкцию, и это поменяло расклад. Лёгкий, прочный, безопасный диск вместо полуторатонной чугунной болванки.
А в начале 70-х финансирование проекта свернули. Сперва решение принимало Министерство промышленности, потом подключились структуры покрупнее.
На рубеже 60-70-х бензин в стране стоил дешевле газировки. Зачем вкладываться в устройство, которое экономит почти бесплатное топливо? Но в 1973-м цены на мировом рынке нефти подскочили больше чем вчетверо. И расклад поменялся.
Технология, снижающая расход нефти, теперь угрожала главному экспортному товару. Если такое устройство попадёт на Запад, покупатели советской нефти могут просто отказаться от закупок.
Изобретение из ненужного стало нежелательным.
Что касается патента, то заявка была подана в мае 1964-го, а авторское свидетельство выдано только в 1983-м. 19 лет "экспертизы". За это время зарубежные инженеры спокойно двинулись в том же направлении. Приоритет Гулиа формально сохранился, но реализовать свои права он уже не смог.
Мир тем временем не стоял на месте. В "Формуле-1" с 2009 года болиды начали оснащать системой KERS, которая собирает энергию торможения и возвращает при разгоне.
А в 2013-м Volvo испытала на модели S60 маховичную рекуперацию. Углепластиковый диск весом 6 кг и диаметром 20 см раскручивался в вакууме до 60 000 оборотов в минуту. Прибавка, 80 л.с. при старте.
Разгон до 100 км/ч сократился до 5,5 сек. Экономия топлива, 20%. Схема один в один повторяла то, что Гулиа строил в Курске за 40 лет до этого. Только маховик у шведов был из карбона, а не из стальной ленты.
А теперь немного цифр. Если навить маховик из карбонового нановолокна, его удельная энергия вырастает в тысячи раз по сравнению с обычными батареями. В теории 150-килограммовый супермаховик из такого материала обеспечит легковой машине пробег до 2 млн км.
Это больше, чем выдержит любая подвеска, любой кузов. Машина сгниёт раньше, чем закончится запас хода. Это расчёт, а не серийный образец. Но расчёт, подтверждённый физикой.
У технологии есть минус, и серьёзный. Раскрученный тяжёлый маховик работает как гироскоп и мешает поворачивать. Машина хуже слушается руля. Те же швейцарские гиробусы в 50-х с трудом вписывались в повороты из-за полуторатонного диска внутри.
Но это задача для инженеров, а не тупик. Современные материалы позволяют делать маховики в сотни раз легче, и гироскопический эффект уже не такая проблема.