⑴ 新赛季中F1有了大变化,那个叫“科斯”(音译)的系统的工作原理是什么
KERSKERS是动能回收系统(KineticEnergyRecoverySystems)的英文缩写。其基础原理是:通过技术手段将车身制动能量存储起来,并在赛车加速过程中将其作为辅助动力释放利用!具体的使用方法可能模仿A1的加速按钮来实现。
注意是制动时的能量,不是摩擦生热
为了鼓励、推动KERS技术的发展,FIA给予了车队充足的发挥空间。在发布的F1技术规则中,国际汽联只对KERS几项技术指标做了规定,其余所有环节都是开放的。按照莫斯利的说法,KERS的发展几乎不受限。下文便是新规则中仅有的约束条款:
1,KERS系统的最大输出和输入功率不得超过60KW,每圈的能量释放总量不得超过400KJ。(规则原文5.2.3)
2赛车在进站加油的过程中,不得向KERS的系统增加能量存储。(规则原文5.2.4)
3赛车引擎、变速箱、离合器、差速器和KERS以及所有的相关激活机构,必须由FIA指定的ECU供应商提供的ECU控制(即迈凯轮提供的标准ECU)。(规则原文8.2.1)
技术优缺点在FIA宽松的规则框架下,现在存在两种技术原理的KERS系统正在研发当中:飞轮动能回收系统和电池-电机动能回收系统。下面,我们将从研发背景、技术原理、参数指标和方案优缺点四个方面对其进行详细介绍。首先讲已经面世的“飞轮动能回收系统”。
研发背景这是雷诺将采用的技术方案,威廉姆斯打算购买!2007年年初,受到雷诺汽车公司的支持,雷诺F1车队的两位工程师乔恩-希尔顿和道格-克罗斯离开总部恩斯托(enstone)专门在银石组建了一家名叫“FlybridSystemsLLP”的公司。在这里,Flybrid是两个英语单词飞轮(flywheel)和混合动力(hybrid)的组合词,我们将其译为“飞轮混合动力系统公司”【注:下文统一简称为FB公司】。该公司在2007年年中开发出了一套高效率的飞轮动能回收系统(见上图)。
技术原理飞轮动能回收系统的原理其实非常简单。儿时玩过回力玩具车的朋友知道,当我们通过向后滚动车轮让蓄能结构(一般为弹簧或橡皮筋结构)积蓄势能后,再将车放在地上,积蓄的势能便能让车快速行驶起来。FB公司的动能回收方案,正是采用的这种基础原理【注意:是基础原理,即从动能->势能—>动能的转化过程】。但其具体的工作过程肯定要复杂许多,要知道这是时速超过300公里的F1赛车。下面让我们一起看其实际构造:
如上图所示:这是FB公司提供的系统原理图(右下为CAD三维效果图)。它总共由:一套高转速飞轮、两套固定传动比齿轮组、一台CVT(无级变速箱)和一套离合器构成(离合器2),其中无级变速箱由技术合作伙伴Torotrak公司提供,另一家公司Xtrac负责传动系统制造。系统工作过程如下:
当赛车在制动的过程中,车身动能会通过无级变速箱传入飞轮,此时处于真空盒中的飞轮被驱动、高速旋转积蓄能量。而当赛车在出弯时,飞轮积蓄的能量则通过无级变速箱反向释放【注:这里指的反向指能量的流向,而非飞轮旋转方向】,并在主变速箱的输出端和引擎动力汇合后,作为推动力传递给后轴。整套系统结构简单紧凑,由写入SECU(标准ECU)的配套程序进行控制。在外形上,可根据用户需求,做针对性调整。也就是说可以具有不同的外形选择!
技术难点众所周知,对于F1赛车来讲每一公斤的质量都是有用的。为了达到尽可能高的能量密度比(注:飞轮动能回收系统的这项指标已经很高),使系统对赛车的配重影响降至最低,采用飞轮动能回收方案需要将蓄能主体飞轮做的尽可能的小,但这又如何满足能量存储指标呢?
FB公司采用的解决方案是提高转速。目前,他们试制品飞轮转速已达到64500转/分,这是一个近乎疯狂的数字。但此时新问题又出现了,因为高转速意味着系统会产生巨大的热量和面临巨大的风阻损耗。
方案优缺点希尔顿和克罗斯最终决定将飞轮包装在一个真空盒内部,按照该公司的说法,内部气压可达1x10-7帕。这到底是一个怎样的概念呢?乔恩-希尔顿表示,这相当于一个气体分子需要运行45KM才能和另外一个相遇。不过想的到还得做得到,将飞轮置身真空盒的确可以解决生热和风阻损耗的问题,但如何防止轴承在(向飞轮)输入和输出动力的过程中,气密性不被破坏呢?新的难题再次诞生!在现有技术下,电转换是种可选方案,但能量损失太严重。结果这两位工程师还是找到了解决之道,他们发明了创新的轴密封技术,现已申请专利。
现在,第一个商业化的产品已在开发中,Xtrac获得了Torotrak的专利授权,将利用后者的圆环曲面传动方案,开发高效、紧凑、速比连续可变的传动装置,在F1赛车上实现动能回收的设想。而且我们也很容易预见,它会出现在普通的道路车辆上。
圆环曲面变速器
由来前不久曾说过,FIA有意实施新的F1规则,主要目的是减少赛车对环境的影响,并降低成本,使赛车技术对现实世界更有价值。其中一项要求就是将减速能量存下来用于加速,使出弯后加速更为凌厉,或者“尾随-甩出-超车”式的进攻更容易得手。现在,第一个商业化的产品已在开发中,Xtrac获得了Torotrak的专利授权,将利用后者的圆环曲面传动方案,开发高效、紧凑、速比连续可变的传动装置,在F1赛车上实现动能回收的设想。而且我们也很容易预见,它会出现在普通的道路车辆上。
形状所谓圆环曲面在这里就是指圆环内圈的表面形状,你可以想象出一个多纳圈,用砂子把它中央的孔塞实,之后你如果有本事把多纳圈吃干净,那么剩下的砂型就是圆环曲面了。是不是象个沙漏瓶的小腰?在这个细腰的中间截开,就是Torotrak变速器的核心——两个尖对尖的转盘,其中一个当动力输入用,另一个别无选择,就只好用来输出了。
光靠两个尖顶着肯定是传递不了动力的,更别提变速了。于是在转盘之间还安置了两到三个滚轮。两个转盘对向夹紧,就会夹住这些滚轮,输入转盘转动时,会带着滚轮转,输出转盘自然也跟着转起来。看得出,力是通过滚动摩擦传递的。那么怎样实现变速呢?只要让滚轮的轴线摆动起来就行了。开始时滚轮的一边顶着输入转盘半径较大的位置,另一边按在输出转盘靠近尖顶的地方,就是低档。随着滚轮的摆动,速比便会越来越小,而且,这个变化是连续的,即CVT。现在市场上常见的CVT是皮带轮+带或链条的式样,与之相比,这种圆环曲面变速器的效率更好,而且能传递更大的扭矩,Torotrak的演示车就是辆Ford的SUV,475Nm扭矩的5.4升V8发动机充分证明了这种传动方案的负载能力。Torotrak还为变速器取名IVT,即,以示区别。
发展史还记得Atkinson循环吗?很多人类发明都要在历史长河里经世累代地潜水,才能修成正果,圆环曲面变速器也是如此。早在1877年,CharlesHunt就申请到了专利,而直到1920年代,经FrankHayes改进之后才推向市场,在1930年前后安装到Austin7上。Perbury公司在1960~1980年代期间对其继续完善,成果甚至打动了军方——在著名的鹞式战机上用来带动一台25千瓦的发电机,虽然扭力不是很大,但转速特高,从7000到17000rpm。1986年BTG集团接手相关业务,又过了十几年,掌握这项技术的部门脱离了BTG,才有了今天的Torotrak。
原理当今材料的发展使这种变速机构日臻完善。理论上,转盘和滚轮是紧紧地贴在一起的,这样才能产生摩擦力,但事实上它们并没有真的接触,这要归功于一种特别开发的长分子链摩擦液。这种液体在压力之下粘度也会大涨,不但能传递摩擦力,还能形成0.05至0.4微米的液膜,将转盘和滚轮隔开。要形成如此薄的膜,肯定也离不了精密的加工技术和精良的钢材。给Torotrak加工转盘、滚轮的是光洋精工(去年初和丰田工机合并,现在的名字叫JTEKT),它的当家产品就是滚珠轴承。无独有偶,日本精工NSK也为Jatco加工类似的部件,不用说也知道NSK是干什么的。Jatco为日产制造的Extroid被称为半圆环曲面变速器,说白了就是曲面的圆弧短了点,速比变化范围只有4.36,不得不借助液力变扭器滋补一下扭力,但也不是说它无缚鸡之力,只要车子一动起来,变扭器就能立即锁住,无需再劳动了。相比之下Torotrak的底气要冲一些,它的演示机型速比跨度已经达到了6.05,所以才敢号称“无限可变”。
典型的圆环曲面变速器由两组机构串列而成,这样传递的扭力可以加倍,而尺寸也不会比一般的齿轮式变速箱更大。由于滚轮被禁锢在圆环曲面内,其转轴用不着承受任何负载。转盘受液压驱动沿轴向夹紧,而夹紧力度则由电控装置根据传递扭矩的大小来调节。
特点Torotrak完整的IVT变速器中,不仅有一个圆环曲面变速机构,还有一套行星齿轮。低速的时候,发动机一方面直接连到行星架,另一方面通过圆环曲面变速机构驱动太阳轮,从而实现从前进到倒车的速度连续变化,中间当然有完全停止的状态,因此称它速比无限可变。换言之,理论上其输出扭矩也可以变到无限大,控制系统通过控制速比就能克服很棘手的障碍,另一方面,速比的改变在曲轴仅转过半圈的瞬间里就能完成,所以不用担心因突然过载而损坏发动机或传动机构。只是这种状态下,按照美国CAFE工况测算,平均动力损耗超过19%,故而只用于倒车和起步。车速提高后,行星架被脱开,太阳轮和外齿圈被锁在一起,动力完全通过环形曲面变速机构传递。
再回到动能回收上来,圆环曲面装置本身肯定不能吸收、存储和释放动能,干这活儿的是一个飞轮(就是图中那个虚的大圆辊子)。Torotrak的变速装置也没有取代常规的多档齿轮式变速器,它的角色其实是连接飞轮和变速器的桥梁,通过调节速比,让动能以最优的方式在两者之间来回走动,而不是完全通过刹车盘散失掉。这种模式不但结构紧凑——Torotrak相信商业化的变速单元会轻于5公斤,而且其能量传递效率甚至高过90%,明显优于电机-蓄电池模式。F1对尺寸和重量的要求都非常严苛,如果成功的话,普及到其它领域就是轻而易举的事。
Xtrac将只提供变速单元,飞轮部分还要各车队自行开发(所以是虚的),Torotrak可以提供控制程序方面的专家意见。
⑵ 投入机制——科技成果转化的前提
投入机制是科技投入系统内各参与方在科技投入上建立的内在有机联系形式,主要涉及科技投入的主体、科技投入的使用方向及各投入主体间的关系等问题。本课题关于国外投入机制的研究重点在资金投入上,不包含人员、物力等方面的投入。
(一)风险投资机制
技术商品的生产、流通和有效转化,需要大量的资金投入,承担较大的风险,但一旦成功,也可获得高额回报。这种利益驱动加之政府的推动有效地促进了发达国家风险投资机制的形成。风险投资在西方被称为高科技产业发展的“推进器”(安玉琢,2000)。从世界各国实践来看,风险投资在科技成果转化过程中的确起到了很重要甚至是决定性的作用,各国政府都制订了一系列鼓励风险投资发展的政策,创造了有助于风险投资业发育和成长的外部制度和政策环境,主要包括(李永周,辜胜阻,2000):
1)政府直接参与风险投资或提供政策性补助。政府直接建立风险投资公司进行投资或者为风险投资企业提供政策性补助。一方面可以用少量的种子资金带动大量私人资本,起到导向作用;另一方面可以把补助金投放到私人资本不愿涉足的风险领域,起带头作用或奠基作用。1981年由英国企业局和国家研究开发公司合并创立的英国技术集团(BTG),是英国最有影响的国有风险投资公司之一。成立至今,已先后向数百家中小企业进行风险投资,总金额达到上亿英镑。1997年6月马来西亚政府在吉隆坡附近建立多媒体试点城市的“多媒体超级走廊计划”和1998年12月泰国政府投资50亿泰铢创设的“中小企业促进基金”,也都属于政策性的“风险投资计划”。
图4-1 国外科技成果转化机制系统
2)制定明确的税收优惠和减免政策。风险投资者的预期收益在很大程度上取决于政府对风险企业或风险投资者的税收政策。因此,世界各国政府为鼓励风险投资的发展,均制定了税收优惠政策。例如,英国政府1983年制定的《企业扩大计划》和《投资信托法》规定,投资公司或基金会将80%以上的资金投放于高新技术产业开发,可以免交所得税;新加坡则规定风险投资最初5~10年的收益完全免税。法国在1985年颁布的第85-695号法令中规定,风险投资公司因持有非上市公司股票而获得收益或资本净收益可以免交所得税,免税额最高可达收益的1/3。
3)建立信用担保机制。许多国家为鼓励和支持银行等金融机构涉足风险投资领域,大都采取了政府担保或者直接提供优惠贷款的方式。如美国对高科技中小企业银行贷款提供担保,贷款在15.5万~25.0万美元的担保85%,贷款在15.5万美元以下的担保90%。日本政府为保护和扶持高科技风险企业的发展和技术开发,先后制定了一系列的政策和法规,如通过中小企业金融公库、国民金融公库、商工会金库等为中小型高科技风险企业提供优惠贷款;科学技术厅下设新技术开发事业团,对持有新技术、风险较大、商品化困难的项目提供5年期无息贷款,成功者偿还,失败者可以不偿还;成立“研究开发型企业育成中心”,对持有高技术但因资金不足难以进行研究或技术商品化转移的中小企业提供无担保的银行贷款债务保证等。
4)建立“第二证券市场”。“第二证券市场”以发行风险企业的股票为主,而且发行标准低于一般证券市场。该市场的建立,一方面为高技术风险企业直接融资提供了可能,另一方面也为风险投资的退出、增值提供了“跳板”和“舞台”。鉴于此,世界各国在严格控制和管理上市公司以保证股票市场正常运行的前提下,相继为风险企业建立了“第二证券市场”。如美国NAS-DAQ,股票上市交易标准相对宽松,甚至允许研究开发阶段的高技术股票上市。欧洲的Euro-NM市场、EASDAQ,日本的柜台交易市场(OTC),新加坡“创业板”市场等也都为高新技术企业上市和风险投资融资提供了畅通的通道。
5)制定政府采购政策。通过政府采购为高科技产业化开辟初期市场,对于促进风险投资和高科技产业的发展是十分必要的。美国自20世纪60年代就制订了《政府采购法》,对高科技产业及战略性产业进行扶持。克林顿政府上台不久,在其全面经济计划中,为扶持创新产品的初期市场,仅计算机及其相关产品的政府采购就达近百亿美元。
除了政策上的支持外,众多国外的大学还以参与的方式吸引大量的社会风险投资。如美国斯坦福大学工业园中的企业全部从事以电子行业为主的高新技术产业,该校不断为企业提供校内的科学技术成果、实验手段、科技人才及研究室等,协助企业进行高科技产品的研究开发、工业化试制,学校则从中获取技术转让费,其周边的土地给斯坦福大学带来每年超过千万美元的收入。英国剑桥大学也集中表现了国外高校利用自己的优势,特别是人才优势、科技成果、周边优势和良好的研究开发生产环境等,大量吸引社会风险投资家在其周边兴办高科技产业的能力。
(二)科研经费投入机制
科技成果转化全过程包括市场预测、成果产生、成果转移和成果使用等阶段,经费是科技成果转化的必要条件,没有对成果转化的投入,便没有相应的产出。然而由于科技产业研发风险与收益的不确定性使得科技投入不能完全依赖市场机制来调节,很大程度上要依靠政府。重视对研发阶段的科技投入,并保持稳定的增长率是世界各国科技投入政策的共同特点。美国非常重视对科技成果转化与产品开发的投入,越是高新技术产业,投入越大。自1950年颁布了《国家科学基金法》以来,美国的R&D投入持续稳定增长。进入新世纪,美国联邦政府每年在研究与开发(R&D)方面的投入近千亿美元,其中1/3 用于联邦政府的实验室和R&D中心(银纯泉,2003)。2008年,在美国总统提交的财政预算中,联邦政府的R&D达到了1380亿美元,占联邦政府可支配财政预算总额的12.8%。日本政府在确立了科技立国的方针以后,科技投入经费也呈逐年递增趋势,科技投入占GDP的比例超过3%,遥遥领先发达国家平均2%的水平。从科研开发经费结构看,发达国家企业在研发方面的投入占六成以上,在支出上占近七成,企业是创新主体,在发达国家的创新活动中起的是中坚作用(宋彧,2005)。
加大政府科技投入可以促进技术创新,但是单纯地增加科技投入,并不必然能增强一个国家技术创新体系的创新能力。政府科技投入的真正意义在于培育市场竞争主体的创新能力而不是科技投入的数额。以美国为例,20世纪80年代以前,在企业研发经费的总支出中,政府投入总是高于企业自主投入的经费。20世纪80年代以后,企业研发经费中来自政府投入的比例逐渐减少,而且政府投入的稍微增加会导致企业自主投资经费的倍数增长,在政府科技投入的引导下,美国企业的自主创新能力大大提高。
⑶ 首旅酒店集团的btg是什么意思
1.BTG指发电厂集控室内常规仪表盘柜,通常装有数字显示仪表和热工信号报警装置. 2.B是锅炉BOILER,T是汽轮机TURBINE,G是发电机GEN. 3.BTG是瑞典的一个公司,主要从事纸浆和造纸工业
⑷ 什么是F1赛车的能量回收系统,是如何工作的
动能回收系统前不久曾说过,FIA有意实施新的F1规则,主要目的是减少赛车对环境的影响,并降低成本,使赛车技术对现实世界更有价值。其中一项要求就是将减速能量存下来用于加速,使出弯后加速更为凌厉,或者“尾随-甩出-超车”式的进攻更容易得手。现在,第一个商业化的产品已在开发中,Xtrac获得了Torotrak的专利授权,将利用后者的圆环曲面传动方案,开发高效、紧凑、速比连续可变的传动装置,在F1赛车上实现动能回收的设想。而且我们也很容易预见,它会出现在普通的道路车辆上。
所谓圆环曲面在这里就是指圆环内圈的表面形状,你可以想象出一个多纳圈,用砂子把它中央的孔塞实,之后你如果有本事把多纳圈吃干净,那么剩下的砂型就是圆环曲面了。是不是象个沙漏瓶的小腰?在这个细腰的中间截开,就是Torotrak变速器的核心——两个尖对尖的转盘,其中一个当动力输入用,另一个别无选择,就只好用来输出了。
光靠两个尖顶着肯定是传递不了动力的,更别提变速了。于是在转盘之间还安置了两到三个滚轮。两个转盘对向夹紧,就会夹住这些滚轮,输入转盘转动时,会带着滚轮转,输出转盘自然也跟着转起来。看得出,力是通过滚动摩擦传递的。那么怎样实现变速呢?只要让滚轮的轴线摆动起来就行了。开始时滚轮的一边顶着输入转盘半径较大的位置,另一边按在输出转盘靠近尖顶的地方,就是低档。随着滚轮的摆动,速比便会越来越小,而且,这个变化是连续的,即CVT。现在市场上常见的CVT是皮带轮+带或链条的式样,与之相比,这种圆环曲面变速器的效率更好,而且能传递更大的扭矩,Torotrak的演示车就是辆Ford的SUV,475Nm扭矩的5.4升V8发动机充分证明了这种传动方案的负载能力。Torotrak还为变速器取名IVT,即infinitely variable transmission,以示区别。
还记得Atkinson循环吗?很多人类发明都要在历史长河里经世累代地潜水,才能修成正果,圆环曲面变速器也是如此。早在1877年,Charles Hunt就申请到了专利,而直到1920年代,经Frank Hayes改进之后才推向市场,在1930年前后安装到Austin 7上。Perbury公司在1960~1980年代期间对其继续完善,成果甚至打动了军方——在著名的鹞式战机上用来带动一台25千瓦的发电机,虽然扭力不是很大,但转速特高,从7000到17000rpm。1986年BTG集团接手相关业务,又过了十几年,掌握这项技术的部门脱离了BTG,才有了今天的Torotrak。
当今材料的发展使这种变速机构日臻完善。理论上,转盘和滚轮是紧紧地贴在一起的,这样才能产生摩擦力,但事实上它们并没有真的接触,这要归功于一种特别开发的长分子链摩擦液。这种液体在压力之下粘度也会大涨,不但能传递摩擦力,还能形成0.05至0.4微米的液膜,将转盘和滚轮隔开。要形成如此薄的膜,肯定也离不了精密的加工技术和精良的钢材。给Torotrak加工转盘、滚轮的是光洋精工(去年初和丰田工机合并,现在的名字叫JTEKT),它的当家产品就是滚珠轴承。无独有偶,日本精工NSK也为Jatco加工类似的部件,不用说也知道NSK是干什么的。Jatco为日产制造的Extroid被称为半圆环曲面变速器,说白了就是曲面的圆弧短了点,速比变化范围只有4.36,不得不借助液力变扭器滋补一下扭力,但也不是说它无扶鸡之力,只要车子一动起来,变扭器就能立即锁住,无需再劳动了。相比之下Torotrak的底气要冲一些,它的演示机型速比跨度已经达到了6.05,所以才敢号称“无限可变”。
典型的圆环曲面变速器由两组机构串列而成,这样传递的扭力可以加倍,而尺寸也不会比一般的齿轮式变速箱更大。由于滚轮被禁锢在圆环曲面内,其转轴用不着承受任何负载。转盘受液压驱动沿轴向夹紧,而夹紧力度则由电控装置根据传递扭矩的大小来调节。
Torotrak完整的IVT变速器中,不仅有一个圆环曲面变速机构,还有一套行星齿轮。低速的时候,发动机一方面直接连到行星架,另一方面通过圆环曲面变速机构驱动太阳轮,从而实现从前进到倒车的速度连续变化,中间当然有完全停止的状态,因此称它速比无限可变。换言之,理论上其输出扭矩也可以变到无限大,控制系统通过控制速比就能克服很棘手的障碍,另一方面,速比的改变在曲轴仅转过半圈的瞬间里就能完成,所以不用担心因突然过载而损坏发动机或传动机构。只是这种状态下,按照美国CAFE工况测算,平均动力损耗超过19%,故而只用于倒车和起步。车速提高后,行星架被脱开,太阳轮和外齿圈被锁在一起,动力完全通过环形曲面变速机构传递。
再回到动能回收上来,圆环曲面装置本身肯定不能吸收、存储和释放动能,干这活儿的是一个飞轮(就是图中那个虚的大圆辊子)。Torotrak的变速装置也没有取代常规的多档齿轮式变速器,它的角色其实是连接飞轮和变速器的桥梁,通过调节速比,让动能以最优的方式在两者之间来回走动,而不是完全通过刹车盘散失掉。这种模式不但结构紧凑——Torotrak相信商业化的变速单元会轻于5公斤,而且其能量传递效率甚至高过90%,明显优于电机-蓄电池模式。F1对尺寸和重量的要求都非常严苛,如果成功的话,普及到其它领域就是轻而易举的事。
Xtrac将只提供变速单元,飞轮部分还要各车队自行开发(所以是虚的),Torotrak可以提供控制程序方面的专家意见。