美国的电磁弹射用什么作为储能装置?

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/23 19:17:30
看《兵器知识》说什么飞轮储能系统。本人不明白。
是不是就是超电容器储能装置?看《兵器知识》说什么飞轮储能系统。本人不明白。
是不是就是超电容器储能装置?
利用飞轮系统的惯性存储能量,google一下飞轮储能就行了,望文生义也得不出你的结论来吧。
几乎无污染  几乎无污染   污染极少
工作温度:  有要求    要求低     严格控制温度   有要求
相对尺寸:  最大     最小      较小       较大  
价格:    最低     高       较高(不定)   较低(不定)
储能密度:        小      大      大         大
维护周期:  半年以内   10年以上    经常维护    经常维护   


   飞轮储能技术是一种新兴的电能存储技术,它与超导储能技术、燃料电池技术等一样,都是近年来出现的有很大发展前景的储能技术。虽然目前化学电池储能技术已经发展得非常成熟,但是,化学电池储能技术存在着诸如充放电次数的限制、对环境的污染严重以及对工作温度要求高等问题。这样就使新兴的储能技术越来越受到人们的重视。尤其是飞轮储能技术,已经开始越来越广泛地应用于国内外的许多行业中。

   飞轮储能装置主要包括3个核心部分:飞轮、电机和电力电子装置。它最基本的工作原理就是,将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来,当外界需要电能的时候,又通过发电机将飞轮的动能转化为电能,输出到外部负载,要求空闲运转时候损耗非常小。为了减少空闲运转时的损耗,提高飞轮的转速和飞轮储能装置的效率,飞轮储能装置轴承的设计一般都使用非接触式的磁悬浮轴承技术,而且将电机和飞轮都密封在一个真空容器内以减少风阻。通常发电机和电动机使用一台电机来实现,通过轴承直接和飞轮连接在一起。

   当外设通过电力电子装置给电机供电时,电机就作为电动机使用,它的作用是给飞轮加速,储存能量;当负载需要电能时,飞轮给电机施加转矩,电机又作为发电机使用,通过电力电子装置给外设供电;当飞轮空闲运转时,整个装置就可以以最小损耗运行。这样利用电机的四象限运行原理,使发电机和电动机共用一台电机的方法,不但可以提高效率,还可以减少整个储能装置的尺寸,使储能密度大大提高。

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   作为一门新兴的高科技储能技术,飞轮储能装置拥有传统化学电池无可比拟的优势已经被人们所认同,它的理论论证已经比较成熟,而且它的技术特点非常符合未来能源储存技术的发展方向。目前,飞轮技术已经不断地应用于航天航空设备和其它的一些领域中,而且人们也正在不断地开发飞轮储能装置更多的应用领域,飞轮储能装置的应用正在向我们的日常生活走来,可以预测,未来几年的储能装置市场将会有很大一部分为飞轮储能装置所占领。

飞轮储能装置与其它储能装置性能比较

    电能的储存一般都采用化学蓄电池,无疑化学电池是技术最为完善也是目前产量最大的储能装置,它是通过将电能转换为化学能实现电能储存的,然而伴随而来的环境污染和腐蚀问题就难以避免,而且受到储能方式本身特性的限制,一些主要性能总是难以提高,虽然它价格低廉,但是由于现在对环保和电池性能特点要求的不断提高,在许多领域中,人们已经不能接受化学电池的弊端,而逐渐将目光放在更加先进的储能方式上了。

    超导储能装置是一种科技含量较高的先进的储能方式,它把能量储存于超导线圈的磁场中,通过电磁相互转换实现储能装置的充电和放电。由于在超导状态下线圈没有电阻,因此超导储能的能量损耗非常小,它的主要存储性能也很不错,对环境几乎不会造成污染,但是,超导的实现是通过把线圈的温度降低到它要求的温度以下来完成的,这个温度非常低,因此,持续维持线圈处于超导状态所需要的低温而花费的维护费用就十分昂贵,维持低温的费用过高就成为了人们在选择长期能量储备方式时不得不考虑的因素,这样便限制了超导储能应用的普及。但是,超导储能仍然是许多科研工作者们的研究方向。

    被誉为改变未来世界的十大科技之首的燃料电池,是一种将燃料的化学能转化为电能的装置,它由燃料、氧化剂、电极、电解液等组成。燃料一般采用氢,而电极只用作化学反应的场所并不参与化学反应,所以这种装置质量轻、无污染、不用充电、工作可靠、寿命长。然而它是通过不断补充燃料来维持能量供应的,所以它需要不断进行维护,这也就决定了其应用范围必然不会很广,不过它在汽车和电力工业中却倍受青睐。

    现在飞轮储能的技术已经比较成熟,而且正在不断飞速发展,由于它具有良好的性能和相对比较理想的性能价格比,而越来越多地应用于各种场合,已经成为近几年储能设备应用研究的主要对象,而且必将逐步占领更大的储能设备市场。


    以上这些储能装置是目前人们最看好的或者是最常用的储能设备,当然,另外还有很多其它的新型储能设备,如核电池、超大容量电池等都受到了科学家们的关注,并且正在不断地进行技术研究和产品开发。

    这些储能技术各有特色,分别适用于不同的应用场所,尤其是前4种储能设备更是现在研究的重点课题,它们在各自的应用领域中保持着一定的市场,除非科技发展到某天出现一种的新技术打破它们之间的平衡。

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飞轮储能装置的技术优势及目前的应用情况和展望

    飞轮储能装置的储能密度很大,由于使用的材料越来越先进,现在卫星上使用的飞轮储能装置甚至小到可以装进卫星壁中,而且飞轮储能装置运行的时候损耗很小,基本上不用维护,这就使得飞轮技术目前不断应用于卫星装置和太空空间站的太阳能储能电池中作为它们的能量供应中心来使用,同时飞轮还可以用于卫星的姿态控制中。

    随着人们环保意识的增强,在汽车行业中,正在寻找一种无污染或污染小的能量供给方式。飞轮技术由于是电能和机械能的相互转化,不会造成污染,而逐渐走进汽车制造商们的视野。美国飞轮系统公司(AFS)就生产出了以克莱斯勒LHS轿车为原形的飞轮电池轿车AFS20。飞轮电池的充电放电次数很多而且充电速度很快,所以更适合应用于混合能量汽车技术中。这种汽车是靠内燃机和电机两种方式共同提供推动力的,在汽车正常行驶和制动的时候给飞轮电池充电,汽车爬坡和加速,需要功率大的时候让飞轮电池放电,这样可以大幅度提高汽车的性能。在铁路系统中也注意到了飞轮储能技术的这一特点,而对相关方面的应用已开始进行了研究和尝试。

    目前,美国已经开始在军用设备上尝试使用飞轮装置,尤其是大型混能牵引机车上。由于飞轮的快速充放电和独立而且稳定的能量输出,当设备需要能量突然增加或者在能量转换时需要平稳过渡的时候,经常考虑到使用飞轮技术。

    随着材料学和磁悬浮轴承技术的不断发展,飞轮储能装置的储能密度越来越大,效率和寿命也在不断提高。在放电的时候,是机械能和电能的相互转化,所以飞轮的寿命和放电的深度没有关系,这样飞轮可以应用的放电深度范围非常宽,特别适用于放电深度不规则的场合。在飞轮储能装置中,决定输入输出能量的是外接的电力电子装置,而与外部的负载没有关系,还可以很方便地通过控制飞轮的旋转速度来控制飞轮的充电,这种特点在化学电池中实现起来要困难得多。再加上飞轮储能系统的充电速度可以非常快,所有这些特点使得飞轮储能技术的应用范围越来越广泛。

    近年来,在许多外接负载为脉冲式负载的应用场所中,飞轮技术的应用研究正在逐渐增加,而且逐渐成熟。在混合能量供应系统中,使用飞轮储能技术可以使能量转换得到平稳过渡,而且使动力系统的设计上不用按照最大功率进行设计,研究人员在飞轮技术上的关注也在逐渐增加,相信不久的将来,飞轮储能技术在这些领域的应用一定会更加广泛。
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超级电容是一个好选择
缺点是能量密度低。瞬时功率小。
但是弹射要求是:瞬时功率要大,所以觉得它不如超电容器储能装置功率密度高,瞬时电流大,更符合弹射要求。
所以对美国的 ...

你确定吗? :o
飞轮理论能量密度为90W.h/kg,目前已经达到;采用芳仑(Kevlar)纤维缠绕成型的复合材料飞轮理论能量密度为306W.h/kg,由于技术原因,目只达到134W.h/kg,尚有很大潜力可挖.

表1 几种电化学储能器件的性能比较
与传统的电容器和二次电池相比,超级电容器的比功率是电池的10倍以上 ,储存电荷的能力比普通电容器高 ,并具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长、使用的温限范围宽等特点,是本世纪最具有希望的一种新型绿色能源。

超级电容器由于具有其他储能器件所不可比拟的优越性,因而具有广泛的应用领域。
  通用汽车公司采用超级电容器组成并联电源系统和串联电源系统用在货车和汽车上。与相应的蓄电池组比起来,超级电容器贮能装置重量只有前者的1/3,体积只有前者的一半。将蓄电池与超级电容器组合起来,它们的优点可以互补,成为一个极佳的贮能系统,它在大电流以及高低温条件下工作,都会有很长的寿命。
  由于它具有由于它具有快速充电的特性,对于像电动工具和玩具这种需要快速充电的设备来说,超级电容器无疑也是一个很理想的电源。现有超级电容器产品,它不仅已经用作光电功能电子手表和计算机存贮器等小型装置的电源,而且还可用于固定电站。
  现有的UPS系统大多使用铅蓄电池作为应急电源。在频繁停电情况下使用,会因长期充电不足而使电池硫酸盐化,从而缩短使用寿命。而超级电容器,由于可以在数分钟之内充足电,就完全不会受到频繁停电的影响。另外,在某些特殊情况下,超级电容器的高功率密度输出特性,会使它成为很好的应急电源。
  美国军方对超级电容器用于重型卡车、装甲运兵车以及坦克很感兴趣。Maxwell公司正在向oshkosh汽车公司提供Power Cache超级电容器,为美国军方制造HEMTT LMS概念车,所用的动力就是该公司生产的ProNlse混合电力推进系统。
  超极电容器以其足够的优势在现有的储能器件中占有重要的地位。目前,关于超极电容器电极材料的研究也正方兴未艾。如何制备一种综合性能优异的电极材料,在全世界范围都是一个新课题,对于该课题的研究具有广泛的实用性和创新性。
使用混合能源储备怎么样
原帖由 xsxsxs123456 于 2007-1-4 16:08 发表
飞轮理论能量密度为90W.h/kg,目前已经达到;采用芳仑(Kevlar)纤维缠绕成型的复合材料飞轮理论能量密度为306W.h/kg,由于技术原因,目只达到134W.h/kg,尚有很大潜力可挖.

表1 几种电化学储能器件的性能比较
与传 ...

看这个贴的资料关于飞轮的缺点好像算不了什么吧。
原帖由 xsxsxs123456 于 2007-1-4 12:26 发表
我看一下发现:
飞轮惯性存储能量优点是效率高,但是缺点是能量密度低。瞬时功率小。
但是弹射要求是:瞬时功率要大,所以觉得它不如超电容器储能装置功率密度高,瞬时电流大,更符合弹射要求。
所以对美国的 ...


飞机的弹射过程需要一个放电过程稳定持续的储能装置,对瞬时功率要求不大,能提供大瞬时功率的超电容储能更适于定向能和电磁发射武器。
在汽车行业中,正在寻找一种无污染或污染小的能量供给方式。飞轮技术由于是电能和机械能的相互转化,不会造成污染,而逐渐走进汽车制造商们的视野。美国飞轮系统公司(AFS)就生产出了以克莱斯勒LHS轿车为原形的飞轮电池轿车AFS20。飞轮电池的充电放电次数很多而且充电速度很快,所以更适合应用于混合能量汽车技术中。这种汽车是靠内燃机和电机两种方式共同提供推动力的,在汽车正常行驶和制动的时候给飞轮电池充电,汽车爬坡和加速,需要功率大的时候让飞轮电池放电,这样可以大幅度提高汽车的性能。在铁路系统中也注意到了飞轮储能技术的这一特点,而对相关方面的应用已开始进行了研究和尝试。

    目前,美国已经开始在军用设备上尝试使用飞轮装置,尤其是大型混能牵引机车上。由于飞轮的快速充放电和独立而且稳定的能量输出,当设备需要能量突然增加或者在能量转换时需要平稳过渡的时候,经常考虑到使用飞轮技术。
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原帖由 大秦猛士 于 2007-1-5 08:54 发表


飞轮储能装置的最简单形式,其实大家小时候都玩过——玩具汽车,按在地上让轮子转起来,车轮就带动飞轮旋转,最后一松手,飞轮储存的能量就反过来驱动车轮,车子就滑行出去了。

现在瑞士有用于旅游的车辆 ...

   随着材料学和磁悬浮轴承技术的不断发展,飞轮储能装置的储能密度越来越大,效率和寿命也在不断提高。在放电的时候,是机械能和电能的相互转化,所以飞轮的寿命和放电的深度没有关系,这样飞轮可以应用的放电深度范围非常宽,特别适用于放电深度不规则的场合。在飞轮储能装置中,决定输入输出能量的是外接的电力电子装置,而与外部的负载没有关系,还可以很方便地通过控制飞轮的旋转速度来控制飞轮的充电,这种特点在化学电池中实现起来要困难得多。再加上飞轮储能系统的充电速度可以非常快,所有这些特点使得飞轮储能技术的应用范围越来越广泛。
这可是个好东西,将来石油快用完了,就多多建第四代核电站,汽车就采用用飞轮储能技术的电源。
原帖由 山人0504 于 2007-1-5 11:25 发表
这可是个好东西,将来石油快用完了,就多多建第四代核电站,汽车就采用用飞轮储能技术的电源。

小型化是大骨头! :(  没有航空母舰的使用时间积累,我看你怎么搞!

技术研究是一回事情,实际应用是另外的事,产业化更是......! :')

我们的CPU生产就是教训! :@  

我们没有建造和使用航空母舰,很多事情我们就是没有经验和知识的积累,很多东西我们就只可以看和了解......。
飞轮储能;funk ;funk :L :L
想起小时侯 少年科学画报 说过 某国 研制新型公交就用........
N年了 还没见跑
总体比较发现飞轮的最大问题是安全性的问题。任何人都可以想象出来任何飞轮上的碎片飞出后果。(其线速度都大约1000M/S)。
比功率也不高。

因为弹射大约3S中最高功率要100MW左右,所以,个人觉得超电容更适合。而且搭积容易,容易标准化,模块化。提高潜力大。
原帖由 classical 于 2007-1-6 10:27 发表
飞轮储能;funk ;funk :L :L
想起小时侯 少年科学画报 说过 某国 研制新型公交就用........
N年了 还没见跑


交通事故中如果飞轮碎片飞出,你可以想象出是什么后果。
这飞轮储能技术怎么也和航母挂钩了?
大家是在比较的说。
个人不同意。正是因为冲放电,在机械能(转动动能)变为电能(或者相反)的时候,飞轮不断受到剪切力(使得转速变慢或者加快)。冲放电电流越大,剪切力就越大。从而造成飞轮材料内部的损伤。所以要探伤,才有老化寿命的问题。。】


深度范围非常宽,特别适用于放电深度不规则的场合。在飞轮储能装置中,决定输入输出能量的是外接的电力电子装置,而与外部的负载没有关系,还可以很方便地通过控制飞轮的旋转速度来控制飞轮的充电,这种特点在化学电池中实现起来要困难得多。再加上飞轮储能系统的充电速度可以非常快,所有这些特点使得飞轮储能技术的应用范围越来越广泛。

【而冲放电寿命最长的应该算超电容,达到40万次以上。】
以前看一些科学教育节目或期刊
看到过飞轮储能的介绍
当时觉得很神奇
谁知到近年看到其他能源技术发展极快
反到没注意到这项技术
看来还是有不少国家或厂商对这项技术
正鸭子滑水, 默默的在耕耘:)
同时回23楼的朋友

我对超电容的资料了解很少,所以不是很清楚。

但是飞轮储能的技术和工艺进步这几年非常大,可以说已经成熟了,现在是开始大量小型化的问题。

我们大家都一起更新一下自己的知识吧 :)  :handshake
飞轮有个问题是取出能量后就转的慢了,就越不好取出能量了。我想了好久,有些眉目,但基本上没有什么用处。
超级电容我看好。搞个纳米材料,然后三维处理,表面积极大增加,容量大大的。
聚能环电池;P
飞轮贮存的能量越多,这个飞轮的直径和质量就得越大!!我一直在想,要满足弹射需要,这个飞轮的有多大??有多重??需要占用几层甲板??
还是用多个飞轮来解决问题??
高速运转的飞轮如遇剧烈震动会有什么后果??.........
实战和试验毕竟不是一回事!!
原帖由 我是谁 于 2007-1-7 14:28 发表
飞轮贮存的能量越多,这个飞轮的直径和质量就得越大!!我一直在想,要满足弹射需要,这个飞轮的有多大??有多重??需要占用几层甲板??
还是用多个飞轮来解决问题??
高速运转的飞轮如遇剧烈震动会有什么 ...


这个问题不大。飞轮现在采用了:磁悬浮(也就是飘起来,与外界不接触),超真空(粘滞阻力变小),超强磁体(也就转子功能,可以想象水力发电中的转子),大强的外腔体(安全余度)。
这东西复杂啊就老美在搞欧洲都不行搞这个