Aufbau eines leistungsstarken Schraubenfedermotors

Ich vertraue darauf, dass Brandon Sanderson seine Nachforschungen angestellt hat – in seinem Buch „The Rithmatist“ schreibt er über Spiralfederbatterien, die einen Personenzug antreiben. Ich frage mich, was mit einem Federmotor erreicht werden könnte, in einer Welt, in der der Verbrennungsmotor noch nicht erfunden wurde?

Speziell:

  1. Was wäre erforderlich (technisch und materiell - Metallurgie, Mathematik usw.), um einen leistungsstarken Motor zu bauen, der einen vollen Personenzug mit einer für den ernsthaften Transport geeigneten Geschwindigkeit antreiben würde, sagen wir 50 Meilen pro Stunde? Wie lange würde eine Batterie halten (Beachten Sie, dass Sanderson klugerweise die Möglichkeit eingebaut hat, Motoren / Batterien zu wechseln. Ein Zug / Schiff darf für ein paar Minuten anhalten und dann weiterfahren)?

  2. Wie mächtig können wir werden? Könnten wir 100 Meilen pro Stunde fahren? mehr? Könnten wir Schiffe und Panzer und andere leistungshungrige Maschinen mit Federmotoren zum Laufen bringen?

Denken Sie daran, wie viel Gas eingespart werden kann, Kosten und grüne Umwelt usw.

EDIT: Ich habe einen Artikel gefunden, in dem etwas Ähnliches diskutiert wird: Warum nicht ein Aufziehauto . „In meiner Frage spreche ich jedoch von einer Welt, in der es keine Verbrennungs-/Elektromotoren gibt.

Antworten (2)

Laut Wikipedia hat ein moderner Lithium-Ionen-Akku eine spezifische Energie von 0,36–0,95 MJ/kg oder 100–265 W·h/kg.

Laut dieser relativ neuen Forschungsarbeit hat eine Batterie aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Federn eine aufgezeichnete spezifische Energie von 6,7 kJ/kg, mit einer theoretischen Grenze von ca. 0,67 MJ/kg, also sehr ähnlich zu modernen Li-Ion Akkus. Kohlenstoffnanoröhren gehören zu den optimalsten Materialien für die mechanische Energiespeicherung, sodass der Wert nahe am oberen Ende der mechanischen Energiespeicherung liegt.

Eine typische moderne Lokomotive wiegt etwa 100 Tonnen und ihr Motor hat eine Leistung von 2-3 MW. Um eine 3-MW-Lokomotive eine Stunde lang mit voller Leistung anzutreiben, benötigen Sie daher 3 MW-Stunden Energie oder eine voll geladene Batterie mit einem Gewicht von mindestens 11,3 Tonnen. Für 2 Stunden benötigen Sie 22,6 Tonnen Akku und so weiter. Moderne Hochgeschwindigkeits-Lokomotivmotoren können einen noch höheren Leistungs- und Energiebedarf haben.

Fazit : Während es möglich scheint, mechanische batteriebetriebene Züge zu haben, selbst für mehrere Stunden lange Fahrten, wird das Gewicht einer Batterie immer ihre Effizienz verringern, und daher würden solche Züge insgesamt mehr Strom verbrauchen als ein gleichwertiger heutiger elektrischer Zug . Da Züge sowieso auf festen Gleisen fahren, ist das Hinzufügen von statischen Stromleitungen und das Weglassen der Batterien eine offensichtliche Verbesserung.

Batterien für Autos und andere Fahrzeuge, die keinen festen Pfaden folgen müssen, können nicht über statische Stromleitungen betrieben werden und müssen immer ihren eigenen Kraftstoff oder ihre eigenen Batterien mitführen. Wie die aktuelle Entwicklung zeigt, sind batteriebetriebene Autos etc. im Vergleich zu verbrennerbetriebenen Äquivalenten immer noch möglich und wirtschaftlich.

Gruß, Hackworth. Das ist es dann. Ich überlasse es Sandeson, den Rest herauszufinden. Danke für den Papierlink, ich wundere mich jedoch über Geräte. Ich schätze, meine Armbrust mit Feder+Getriebe+Kurbel kann mich immer schützen, wenn eine Verbrennungs-Motor-Epidemie auftreten sollte.
Beachten Sie, dass im wirklichen Leben die meisten Eisenbahnen der Welt nicht elektrifiziert sind. Meistens haben sie nicht die Verkehrsdichte, um die Kosten zu rechtfertigen.
Beachten Sie, dass einige Züge weniger wiegen: ( footedobservations.wordpress.com/2012/03/13/… )

Denken Sie daran, wie viel Gas eingespart werden kann, Kosten und grüne Umwelt usw.

Hat Sanderson gesagt, wie die Federn aufgezogen werden müssen? Dies würde so viel Kraft erfordern, wie die Federn im Gebrauch freigeben würden. Nehmen wir an, Pferde würden verwendet, um die Federn aufzuziehen, warum nicht einfach Pferde verwenden, um stattdessen den Personenzug zu ziehen?

Ich nehme an, dass einige Formen natürlicher Energie genutzt werden könnten, z. B. Wasserkraft anstelle von Wasserkraft. Auch hier müssen Sie die Federn zum Einsatzort transportieren. Federn neigen dazu, schwer zu sein . Der Transport von Federn durch Federkraft scheint selbstzerstörerisch.

BEARBEITEN

Die Leistung ist geringer als die Leistung. Die Federkraft wurde gründlich entwickelt, als Uhren mit Federkraft betrieben wurden und Uhrwerkspielzeug beliebt war. Ein Uhrwerkspielzeug konnte sehr schnell gehen, aber nur für ein oder zwei Minuten. Zweifellos wäre es möglich, einen großen Drag Racer mit Federantrieb zu haben. Es würde für ein paar Sekunden unter Strom stehen. Sie könnten ein Transportmittel für längere Strecken haben, das so langsam wie eine Uhr lief. Geschwindigkeit und Dauer zusammenzubringen, wäre unmöglich.

Das ist leicht. Sie verwenden Magie, um die Federn aufzuziehen :-) Aber im Ernst - wir wollen viel geballte Kraft, also ist es nicht praktikabel, den Zug mit Pferden auf 80 km / h zu ziehen. Mir ist klar, dass das Wickeln lange dauern wird (dafür werden wir uns später einige Technologien ausdenken)
Wenn Sie Magie verwenden, um die Federn aufzuziehen, dann verwenden Sie Magie, um den Zug anzutreiben - oder verwenden Sie magische Federn, die unendlich stark sind und ohne Entspannung funktionieren. Ich werde meine Antwort ergänzen.
seufz ... Vergiss das Wortspiel mit der Magie. Ich denke an Zahnräder und eine Kurbel, um zu verhindern, dass sich die Feder entspannt, wenn keine Kraft darauf ausgeübt wird. Auf diese Weise können sich die Pferde ausruhen und die Feder unbegrenzt aufziehen (naja, bis etwas kaputt geht). Ich habe als Kind tatsächlich eine Armbrust darauf basierend gemacht, funktioniert wie ein Zauber.
All dies wurde im kleinen Maßstab durch die Erfindung des Uhrwerks möglich. Niemand hat es für den realen Transport verwendet, weil es nicht effizient war. en.wikipedia.org/wiki/Clockwork