Veicolo a girante in aria

Premessa

Se legate all'esterno della vostra macchina una piccola girella per bambini, essa girerà con velocità tale che viene spontaneo pensare di sfruttarne il principio per produrre energia.

In realtà quello che è semplice sulla carta,presenta difficoltà notevoli, non ultimo il rumore.

Di fatto però una normale girante in aria, già a 15 km/h è in grado di produrre energia, energia che aumenterà con la velocità del mezzo.

Di seguito s'affronta il problema, sia delle prestazioni, che la disposizione ottimale di una girante in un veicolo.

Descrizione

E' una priiorità del nostro tempo, pena la distruzione della nostra civiltà, provvedere a contenere i consumi energetici e limitare il più possibile le emissioni di gas.

Fig. A

In tale ottica il trovato affronta il problema, proponendo di recuperare una parte rilevante dell’energia spesa per vincere la resistenza dell’aria nel moto dei veicoli, con indubbi vantaggi sia sui consumi che sulle emissioni.

Un tale veicolo può essere schematizzato come in Fig. A

ad esso comprende:

• un motore elettrico K, cui è affidata la propulsione, alimentato da un sistema qualsiasi A (elettrico, batterie, motore a combustione . . . ) in grado di fornire a K energia sufficiente per portare il veicolo alle velocità volute;

• un modulo R contenente i sistemi di gestione dell’intero veicolo: i circuiti di regolazione della corrente d’eccitazione ed eventuali deviatori atti ad ottimizzare le prestazioni del veicolo in fase di accelerazione o decelerazione.

Pur se A, R e K sono in grado di garantire l’autosufficienza, aggiungiamo una girante N (intesa come organo rotante che viene mossa dall’aria che investe il veicolo quando è in moto) e da un generatore di corrente T in grado di trasformare il moto della girante in energia elettrica.

Le forme e dimensioni di N e T sono vincolate dalle caratteristiche del veicolo e lo stesso dicasi per la disposizione dell’asse di rotazione che può essere verticale od orizzontale rispetto al moto del veicolo.

Sistema di Funzionamento

Il diagramma riportato in Fig.B è solo esplicativo delle caratteristiche del trovato, in quanto la rappresentazione grafica su un piano Potenza/Velocità richiederebbe tener conto di numerose variabili, proprie sia del veicolo che della girante.

Fig.B

Se il veicolo è in moto e l’energia è fornita solo da A, nel diagramma P/V la curva M rappresenta le potenze che si devono impegnare per ottenere la velocità voluta; nel contempo G rappresenta le potenze disponibili ai morsetti del generatore. Da notare che la curva G sarà sempre al di sopra di M, diversamente saremmo in presenza di un moto capace di autogenerarsi.

Se il veicolo si muove alla velocità v1, A dovrà fornire una potenza pari a Pm ; a seguito della velocità v1 , ai morsetti del generatore abbiamo Pg che, se dirottata tramite il regolatore R sul motore K, su quest’ultimo avremmo una maggiore potenza disponibile ossia come quella necessaria a far muovere il veicolo ad una velocità v2 .

Al di la delle condizioni operative, tenendo conto che qualsiasi girante ha rendimenti ottimi, non paragonabili a quelli ottenuti con i motori a combustione e bassissime perdite per attrito e che viene utilizzata per recuperare energie dissipate da resistenze dovute all’aria (non sempre trascurabili) ne consegue che un tale veicolo può assorbire da A solo una piccola parte della energia. infatti:

detti g0 , g1 , g2 , . . . , gn le potenze disponibili ai morsetti del generatore

m0 , m1 , m2 , . . . , mn le potenze necessarie per ottenere le velocità

v0 , v1 , v2 , . . . , vn , in accelerazione

se v0 è di poco maggiore di 5-7 m/s (velocità in cui la girante inizia a produrre energia) e l’energia prodotta è dirottata su K, ed A fornisce al sistema solo m0 , il veicolo si muoverà ad

una velocità vn ottenuta con i seguenti impegni energetici:

m0 assorbito da A

mn-m0=gn assorbito dal generatore.

In tal modo il consumo energetico proveniente da A è limitando all’indispensabile, mentre la girante pur sfruttando solo una parte dell'energia spesa, se ben dimensionata può dare risultati sorprendenti; inoltre R può utilizzare il surplus d’energia presente in decelerazione, o per v = cost, per altri scopi.

nota

Osservando la fig, A, la soluzione proposta è inaccettabile,ma realizzando una girante con opportuni materiali e posizionandola in una delle posizioni riportate nella fig. C ci si rende conto che la soluzione è possibile ed efficace.

Fig C