Yo‘lning sun’iy notekislik qismiga birlashtirilgan mexanik-quyoshli gibrid qurilma yordamida elektr energiyasi ishlab chiqarish

Kirish. Zamonaviy energiya ishlab chiqarish texnologiyalari barqarorlik, samaradorlik va ekologik xavfsizlik mezonlariga asoslangan innovatsion yondashuvlarni talab qilmoqda. Aholi sonining o‘sishi va urbanizatsiya jarayoni mavjud energiya infratuzilmasiga bosimni kuchaytirib, muqobil energiya manbalariga bo‘lgan ehtiyojni oshirmoqda. Ayniqsa, qayta tiklanuvchi energiya resurslaridan foydalanish global iqlim o‘zgarishiga qarshi kurashish hamda energiya xavfsizligini ta’minlashda muhim omil hisoblanadi [1,3]. Transport vositalari harakati jarayonida katta miqdordagi mexanik energiya isrof bo‘ladi. Ushbu energiyani samarali qayta ishlash va uni quyosh energiyasi bilan birlashtirib gibrid tizim yaratish istiqbolli texnologik yo‘nalishlardan biridir. Mazkur maqolada yo‘lning sun’iy notekislik qismiga integratsiyalangan mexanik va quyosh energiyasiga asoslangan gibrid tizim orqali elektr energiyasi ishlab chiqarish jarayoni modellashtiriladi va tahlil qilinadi. Tadqiqotning maqsadi. Tadqiqotning asosiy maqsadi - yo‘lning sun’iy notekislik hududiga joylashtirilgan qurilma orqali transport oqimidan hosil bo‘ladigan mexanik energiya hamda quyosh nurlanishidan olinadigan fotoelektr energiyani birlashtirib, elektr energiyasiga aylantiruvchi gibrid tizimning samarali modellashtirilgan yechimini ishlab chiqishdir. Tadqiqot vazifalari. Belgilangan maqsadni amalga oshirish uchun quyidagi ilmiy vazifalar qo‘yildi: • transport vositalari harakati natijasida hosil bo‘ladigan mexanik energiyani dinamik jihatdan tahlil qilish; • sun’iy notekislik elementlari orqali energiyani yig‘uvchi tizimning fizik va matematik modellarini ishlab chiqish; • quyosh panellari orqali olinadigan energiya hajmini nurlanish intensivligi va panel samaradorligiga bog‘lab hisoblash; • sinxron generatorning elektromexanik xususiyatlarini o‘rganish va energiya konversiyasi samaradorligini baholash; • mexanik va quyosh manbalarining umumiy energiya balansini aniqlash. “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №2/2026 123 Mechanical engineering and energy Tadqiqot usullari. Tadqiqotda fizik modellashtirish, matematik tahlil va kompyuterli simulyatsiya usullaridan foydalanildi [2]. Transport vositasining kinetik energiyasi, prujina-elastik tizim, diskli mexanizm va generator rotori o‘zaro bog‘langan holda o‘rganildi. Tadqiqotda elektromexanik energiya konversiyasi asosida ishlovchi tizimlar fizik modellashtirish va kompyuterli simulyatsiya usullari orqali tahlil qilindi. Asosiy o‘rganilayotgan komponentlar quyidagilardan iborat: • Transport vositasining kinetik energiyasi: Sun’iy notekislik ustidan harakatlanayotgan transport vositasi og‘irligi va tezligiga bog‘liq holda kinetik energiyani hosil qiladi. Ushbu energiya kontakt yuzasi orqali notekislik strukturasi (masalan, harakatlanuvchi plastinka yoki disk)ga uzatiladi va bu harakat aylanuvchi momentga aylantiriladi. • Diskli mexanizm va generator rotori: Transport vositasining bosimi ta’sirida aylanuvchi disk generator rotori bilan bog‘langan bo‘lib, aylanish jarayonida elektromagnit induksiya hosil qilinadi. Bu esa Faradey qonuniga asosan elektr energiyasini hosil qiladi. • Energiyani yig‘ish va saqlash bloki: Generator orqali hosil qilingan tok zaryad nazorati tizimi orqali energiya yig‘uvchisiga (akkumulyator yoki kondensator tizimi) uzatiladi va zarur bo‘lganda qayta ishlatish uchun saqlanadi. Quyosh energiyasi ishlab chiqarish: Quyosh energiyasini ishlab chiqarish tizimi quyosh paneli yordamida amalga oshiriladi. Tizim quyidagi hisob-kitoblarga asoslanadi: Quyosh paneli quvvati: Kunlik energiya talabini hisoblash natijasida, quyosh paneli orqali 10,5 soat davomida 2,73 kW∙h energiya ishlab chiqarilishi kerakligi aniqlangan. Quyosh paneli parametrlari: Tanlangan quyosh panelining nominal quvvati 600 W, ishchi kuchlanishi 48 dan 60 V gacha va maksimal tok 10 dan 15 A gacha bo‘lgan panel tanlandi. Ushbu panel energiya ta’minotining uzluksizligini ta’minlash uchun zarur quvvatni hosil qiladi. 1-rasm. Transport vositasi qatnovchi yo‘ldagi sun’iy notekislikda qurilmani o‘rnatish 2-rasm. Qurilmaning parametrlarini loyihalash 1-jadval. Tizimda qayta tiklanuvchi energiya manbalari ulushi (kunlik ishlab chiqarish asosida) Manba Kunlik energiya kW·h Ulushi % Transport vositasi harakati 3,514 56.3 % Quyosh energiyasi 2,733 43.7 % Jami 6,247 100 % Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 124 Mashinasozlik va energetika Energiyaga talabi va talablarni hisoblash: Transport vositasi orqali hosil bo‘ladigan quvvat: 1 sekundda 260,3 W ga teng. Kunlik energiya talabining hisoblanishi: 10,5 soat davomida talab qilinadigan quvvat quyosh paneli yordamida ta’minlanadi. 3-rasm. Transport vositasi va quyosh paneli asosida ishlab chiqarilgan elektr quvvat grafigi 4-rasm. Qurilmaning hisob sxemasi Yuqorida bayon etilgan o‘rganishlar va tahlillarga asoslanib transport vositasi harakati mexanik energiyasini elektr energiyaga aylantirish qurilmasini matematik modeli quyidagicha ishlab chiqildi. Bunda: GA = mg, transport vositasi og‘irlik kuchi; F̅el − prujinaning elastiklik kuchi; N − normal reaksiya kuchi; P−тransport vositasini tortish kuchi; m-transport vositasi massasi; t−vaqt; G−sterjen og‘irlik kuchi; x,y−o‘qlar; A, B, C, D, D1, E −nuqtalar; 𝛼= 180 − sun’iy notekislik qopqog‘i va gorizontal yo‘l tekisligi orasidagi burchak; Transport vositasini CB uchastkadagi harakatini qaraymiz (4-rasmga qarang). Тransport vositasini moddiy nuqta deb qarab, uning harakatining differensial tenglamasini tuzamiz. mẍ 0 = ∑ Fkx0 n k=1 (1) Agar transport vositasiga GA − og‘irlik kuchi, F̅el, N−normal reaksiya kuchi va P−tortish kuchi ta’sir etayotganligini hisobga olsak, 1−tengama mẍ 0 = P - Fish - GA sinα (2) ko‘rinishni egallaydi. Vaqtning t = 0 momentida transport vositasi C nuqtada bo‘ladi va boshlang‘ich shartlar: t = 0 da 𝑥0 = 0, 𝑥̇0 = 𝑥𝜗𝑐, 𝛼= 180 (3) Vaqtning t = t1 momentida transport vositasi B nuqtada bo‘ladi va bunda BC uchastka gorizontal holga kelgan (0 “y” o‘qiga parallel) bo‘ladi. B nuqtada CB uchastkaning oxiridagi shartlar: t = t1 da x= |CB| = l, ẋ = ϑB, α = 0 (4) 2−tenglamada ishqalanish kuchi Fish = f N, bunda, f − ishqalanish koeffitsiyenti, N= GAcos180, GA = mg ekanligini hisobga olsak, 2−tenglamani quyidagicha yozish mumkin: ẍ 0 = P m - f g∙cos α - g∙sin α “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №2/2026 125 Mechanical engineering and energy yoki ẍ 0 = P m - g (f∙ cos α - sin α) (5) Тransport vositasining tortish kuchi P ni o‘zgarmas deb hisoblab, 5−tenglamani ikki marta integrallaymiz: 𝑥̇0 = [ 𝑃 𝑚 - g (f∙cos 𝛼 + 𝑠𝑖𝑛 𝛼)] ∙𝑡+ 𝐶1 𝑚 - g (f∙cos 𝛼 + 𝑠𝑖𝑛 𝛼)] ∙ 𝑡2 x0 = [ 𝑃 2 + 𝐶1t + 𝐶2 (6) 6−tenglamaga 3−tenglama boshlang‘ich shartlarni qo‘yib, integrallash o‘zgarmaslari 𝐶1 va 𝐶2 larni topib olamiz: 𝜗𝑆=𝐶1, 0 = 𝐶2 U holda 6−tenglamalar quyidagi ko‘rinishni egallaydi: 𝑥̇0 = [ 𝑃 𝑚 - g (f∙ cos 𝛼 + 𝑠𝑖𝑛 𝛼)] ∙𝑡+ 𝜗𝑆 𝑚 - g (f∙ cos 𝛼 + 𝑠𝑖𝑛 𝛼)] ∙ 𝑡2 x0 = [ 𝑃 2 + 𝜗𝑆∙t (7) Vaqtning t = t1 momentida transport vositasi B nuqtada bo‘ladi va bu B nuqtadagi oxirgi shartlar (4) ko‘rinishida bo‘ladi. (4) shartlarga asosan 7− tenglamalar tizimidan quyidagilar hosil bo‘ladi: 𝜗𝐵= [ 𝑃 𝑚 - g (f∙cos 𝛼 + 𝑠𝑖𝑛 𝛼)] ∙𝑡1 + 𝜗𝑆 𝑚 - g (f∙ cos 𝛼 + 𝑠𝑖𝑛 𝛼)] ∙ 𝑡12 𝑙= [ 𝑃 2 + 𝜗𝑆∙𝑡1 (8) lekin B nuqtada 𝛼= 0 ga teng, shuning uchun 8−tenglamalar tizimidan 𝜗𝐵= [ 𝑃 𝑚 - g f] ∙𝑡1 + 𝜗𝐶 𝑚 - g f] ∙ 𝑡12 𝑙= [ 𝑃 2 + 𝜗𝐶∙𝑡1 (9) Transport vositasining CB uchastkadagi harakati uchun differensial tenglamalar tuzilib, ishqalanish, og‘irlik va tortish kuchlari hisobga olindi. Faradey qonuni asosida elektromagnit induksiya jarayoni orqali elektr energiyasi hosil bo‘lishi modellashtirildi [2,3]. Quyosh energiyasi qismi uchun panel quvvati, kuchlanish va tok parametrlari asosida hisob-kitoblar bajarildi. Natijalar. Hisob-kitoblarga ko‘ra, tizimda energiya ishlab chiqarish ikki manba orqali amalga oshiriladi: • transport vositasi harakati hisobidan – 3,514 kW·h (56.3%), • quyosh energiyasi hisobidan - 2,733 kW·h (43.7%). Umumiy kunlik energiya ishlab chiqarish 6,247 kW·h ni tashkil etdi [1]. Transport vositasidan olinadigan quvvat bir sekundda o‘rtacha 260,3 W ga teng ekanligi aniqlandi. Quyosh panelining nominal quvvati 600 W bo‘lib, 48-60 V kuchlanish va 10-15 A tok qiymatlarida barqaror ishlashi ta’minlandi. Mexanik qismda diskli mexanizm orqali generator rotori aylantirilib, elektromagnit induksiya hosil qilindi va energiya yig‘ish blokida saqlandi. Xulosa. O‘tkazilgan tadqiqotlar natijasida yo‘lning sun’iy notekislik qismiga integratsiyalangan mexanik-quyoshli gibrid tizim transport vositalari harakati va quyosh energiyasidan foydalanib barqaror elektr energiyasi ishlab chiqarishi mumkinligi isbotlandi. Tizim ekologik toza, uzluksiz ishlovchi va shahar infratuzilmasi uchun istiqbolli yechim hisoblanadi. Mazkur texnologiya kelajakda qayta tiklanuvchi energiya manbalaridan samarali foydalanish va energiya ta’minotini diversifikatsiya qilishda muhim rol o‘ynashi mumkin [3]