Vliegwiel

Een vliegwiel is een lichaam dat kan roteren om een as. Het kan de kinetische energie opstapelen.

Principe

Het traagheidsmoment is de belangrijkste eigenschap. Hoe groter het traagheidsmoment hoe moeilijker het is om het op gang te krijgen, en eenmaal het draait hoe moeilijker het is het af te remmen. Beter gezegd, hoe groter het traagheidsmoment, hoe groter het moment moet zijn om een bepaalde hoekversnelling te verkrijgen. De kinetische energie van een draaiend vliegwiel is

$E_k = \frac{1}{2}I\omega^2$

waar

• $\ I$ = traagheidsmoment van de massa om de rotatieas [kg m²]
• ω = de hoeksnelheid [rad/s]

Bij het in gang brengen van het vliegwiel wordt arbeid omgezet in kinetische energie. Omgekeerd bij het afremmen wordt die kinetische energie terug omgezet in arbeid. Men zou dus kunnen zeggen dat het vliegwiel fungeert als een soort batterij, die energie opslaat als kinetische energie.

Als men het vliegwiel kan benaderen als een cilinder, kan om het traagheidsmoment $\ I$ te berekenen er gebruikgemaakt worden van: $I = \frac{1}{2} m r^2$ met:

• m = massa [kg]
• r = straal [m]

Toepassingen

Buitenliggend vliegwiel op een Moto Guzzi motorfiets uit 1931

Een vliegwiel kan worden gebruikt om een machine of apparaat gelijkmatiger te laten lopen. Een stoommachine of een benzinemotor levert alleen arbeid op het moment dat de stoom of het gasmengsel expandeert in de cilinder. De machine geeft in de arbeidslag als het ware steeds een korte stoot. Een vliegwiel neemt een deel van deze arbeid op tijdens een stoot en geeft die weer af tussen twee stoten in. Vooral bij een één-cilinder stoommachine of explosiemotor is een groot vliegwiel essentieel om de motor rustig te laten lopen.

In allerlei apparatuur geeft een vliegwiel een goede gelijkloop die van belang is voor de natuurgetrouwe weergave van audio en video, zoals in cassettedecks, videorecorders en platenspelers.

Sommige speelgoedauto's maken gebruik van een vliegwiel voor de aandrijving. Eerst moet het ingebouwde vliegwiel op gang gebracht worden door de auto met de wielen over de grond te bewegen. Daarna rijdt de speelgoedauto 'vanzelf' weg tot het vliegwiel weer stilstaat.

Een vliegwiel kan ook gebruikt worden om bij het remmen van een voertuig de bewegingsenergie tijdelijk op te slaan, zodat die weer kan worden gebruikt bij het optrekken. Dit wordt bij sommige bussen en trams (RTM) toegepast. Dit heet regeneratief remmen.

Een vliegwiel kan ook gebruikt worden bij de lancering van achtbaantreintjes. Een bekend voorbeeld is de 'Turbine' in Walibi Belgium. Het treintje wordt met behulp van een vliegwiel in slechts enkele seconden tijd van 0 naar meer dan 85 km/u gebracht.

Bij moderne energieopslagsystemen op basis van vliegwielen wordt het vliegwiel in een luchtledige kamer opgesteld, om de wrijving met de lucht te voorkomen. Dergelijke energieopslagsystemen kunnen nuttig zijn bij een noodstroomvoeding.

Bij de gyrobus werd het vliegwiel gebruikt om een alternator aan te drijven. Die alternator (dynamo) voorzag de motor van de bus van elektrische energie.

Zie ook

• Energieopslagtechniek
• Gyrobus
• Gyroscoop
• Hydrauliek

Mediabestanden

Zie de categorie Flywheels van Wikimedia Commons voor meer mediabestanden.