Arhiva u kategoriji 'Znanje i znanost'

Prijenosnici

Napisao
linus.broj.dva
,
20.1.2008.
,
u Tehnika i Znanje i znanost
. 10 komentara

Nisam neki jaki jezičar, ali kada čujem kako se prenosivo račualo naziva prijenosnikom, uvijek se zapitam Što točno to taj prijenosnik prenosi? Dijelove računala? Monitor? Touchpad? Informacije? Uglavnom, po defiiciji prijenosnik je slijedeće:

1. onaj koji prenosi; prenosilac, prenositelj
2. zvučnik, glasnogovornik, megafon

Koliko vidim, prijenosnik doista nešto prenosi, no proširiti taj termin isključivo na prenosiva računala baš i nije potpuno ispravno. Primjerice, prijenosnik je u tehnici puno češće naziv za uređaj koji prenosi snagu, odnosno gibanje. Gotovo ne postoji stroj, a da ne posjeduje barem neku vrstu prijenosnika - primjera je toliko da nema smisla nabrajati.

Zašto su prijenosnici toliko učestali? Primjerice, kod dizanja tereta praktično nije uvijek najbitnija brzina već to da se teret podigne na neku željenu visinu. Tako se s relativno malom ljudskom snagom, odnosno silommm može podići vrlo težak teret i to sa zadovoljavajućom brzinom (koristeći, npr. koloturnik, odnosno princip koloture). Kako je snaga produkt sile i brzine, uz njen konstantan iznos smanjivanje brzine donosi povećanje sile i obrnuto.

Na potpuno isti princip djeluje i zupčasti prijenos u kojem su prijenosni elementi zupčanici - ovdje se snaga može prenosti čelnim spajanjem zupčanika (ovo je slučaj kod velike većine automobilskih ručnih prijenosnika, odnosno mjenjača) ili njihovim slaganjem u tzv. planetarni prijenos (ovdje se kombiniranjem nekoliko zupčanika i poluga-ručica može ostvariti različite prijenosne omjere - omjer sila, tj. brzina na strani tereta i na strani podizanja). Primjera prijenosnika je još - remenski prijenos (upravlja često upravlja ventilima u osobnom automobilu), lančani prijenos (vjerujem kako je svatko barem jedno vidio bicikl) itd.

Ono što je kod prijenosnika strahovito bitno jest njihova energetska efikasnost. Naime, ukoliko na jednu stranu prijenosnika postavimo nekakav pogonski stroj, tada je vrlo poželjno da do tog stroja dođe što više je moguće energije (po prilici više od nekih 90%). Principi prenošenja snage uglavnom su izvrsno razrađeni, no čitava mogućnost napretka leži u efikasnosti, odnosno razvoju materijala i konstrukcija prijenosnika koji će u što je moguće manjoj mjeri energiju rasipati zbog trenja i trošenja.

U Europi se proizvede godišnje nekih 16-17 milijuna automobila (ovo je moja vrlo gruba procjena, nisam imao volje kopati za preciznom brojkom) - svaki od tih automobila ima barem jedan prijenosnik (mjenjač brzina) i neka se efikasnost podigne s, primjerice, 97% (ugrubo, to je neki prosjek kod auto-prijenosnika) na 97,1%, znači da bi se na svaki 1 W snage iz motora dobivalo 0,971 umjesto 0,97 W. Uzme li se u kalkulaciju u obzir prosječna snaga automobilskog motora (koja se kreće oko 70 kW u Europi, ugrubo) i neka taj motor dnevno u prosjeku radi 15 minuta na maksimalnoj snazi - dobiva se kako se samo na poboljšanju od 0,1 postotnih bodova štedi 280 000 kWh (kilovatsati), odnosno 0,28 GWh (gigavatsati, 16 000 000 automobila * 70 000 W snage motora * 0,001*1/4 h) energije dnevno, odnosno preko 0,1 TWh (teravatsati) energije godišnje. Za usporedbu, proizvodnja Krškog iznosi 5,3 TWh na godinu. Obzirom kako je primjer s automobilima praktično ilustrativan jer su stvarni podaci zasigurno veći, a time je i rasipanje veće.

Dakle, prijenosnik u odnosnu na prenosivo računalo ipak ima puno bitniju funkciju.

Jedan od najvećih i najboljih proizvođača prijenosnika za prijevozna sredstva jest ZF Friedrichshafen. Poboljšanje iskoristivosti prijenosnika i veći raspon brzina, odnosno prijenosnih omjera direktno doprinosi najpopularnijoj eko-mjeri današnjice i bliske budućnosti, a to je smanjenje emisija CO2.

Nakon nafte - pogled s Hubbertova vrhunca

Napisao
linus.broj.dva
,
7.1.2008.
,
u Tehnika i Znanje i znanost
. 6 komentara

beyond_oil.jpgOvih dana ponovno čitam knjigu iz naslova, autora Kennetha S. Deffeyesa (u originalu Beyond oil: A view from Hubbert’s Peak, info s Amazon.com) koja je u prijevodu Ratka Boškovića izašla 2005., ali je ovih dana prilično aktualna (članak na business.hr o mešetaru koji je “platio” 600 USD kako bi se mogao pohvaliti da je prvi kupio naftu za 100 USD/barel). Inače, Ratko Bošković piše za business.hr i prijevod mu je prilično dobar (iako vjerujem kako je imao i stručnu pomoć).

Kenneth S. Deffeyes je sveučilišni profesor, a knjiga je zaista primjer kako stručna literatura ne mora biti nimalo suhoparna; dapače. Hubbertova krivulja pokazuje godišnju proizvodnju nafte, a Hubbertov vrhunac jest točka na toj krivulji koja ukazuje na maksimalu proizvodnju nafte u povijesti i čiji je maksimum predviđen upravo za godine između 2000. i 2010. Iza same krivulje stoji kompleksan računnn, ali K.S. Deffeyes u svojoj knjizi prilično dobro to pojašnjava na bitno jednostavnijoj razini.

nakon_nafte.jpgOsim nafte, ima riječi i o drugim resursima koje dobivamo iz prirode, kao što su plin i vodik, te neke perspektive korištenja tih energenata u budućnosti, uz neke nove načine vađenja nafte.

Čitav je tekst prilično zdravorazumski i bez pretjerivanja sa korištenjem fraza održivi razvoj i energetska učinkovitost i s izbjegavanjem predmetka eko- i pridjeva ekološki. Konačnog odgovora što će biti kada nafte više ne bude, naravno, nema (kad bi i znao, vjerojato K.S. Deffeyes ne bi to dijelio s publikom - prije bi uložio u neke terminske ugovore o isporuci nekog novog energenta). Preporučljivo štivo, posebice ako naredne dane ne ispunjava schuss po austrijskim, švicarskim, talijanskim i inim brdima.

Više o Hubbertovoj teoriji:

“Zelena” lokomotiva

Napisao
linus.broj.dva
,
28.11.2007.
,
u Tehnika i Znanje i znanost
. 2 komentara

Na naslovnici portala net.hr osvanuo je članak o ekološki prihvatljivijoj lokomotivi koja je u fazi razvoja u General Electricu (tvrtka koju je Jack Welch prometnuo u jednu od 5 najjačih svjetskih kompanija i koju trenutno vodi Jeff Immelt, Welchov nasljednik).

Ova lokomotiva specifična je po tom što će energiju kočenja, umjesto mahom u toplinsku energiju, koristiti za punjenje akumulatora (koji nisu na bazi olova) iz čijeg će se potencijala moći izvući 2000 konjskih snaga (što je oko 1,47 MW (megavata)) iz 6 lokomotivinih elektromotora (više u službenom promo-materijalu). Kako je polazna lokomotiva dizel-električna, odnosno ima dizelski motor koji pogoni generator koji proizvodi struju za elektromotore, nije teško zaključiti kako bi se spomenutim baterijama znatno uštedjelo na gorivu i kako bi se smanjio štetan ispuh motora. Ova hibridna lokomotiva bazirana je na dizelskom motoru koji proizvodi 4400 konjskih snaga (odnosno 3,23 MW koji u nešto manjoj količini dolaze do elektromotora zbog gubitaka prijenosa).

Koliko je razumljivo iz promo-materijala, lokomotiva bi u slučaju punih akumulatora trebala imati 6400 konjskih snaga (odnosno 4,7 MW), koji bi se mogli iskoristiti za vuču kompozicije mase 1000 tona (što je vrlo ozbiljna kompozicija; to je 40ak kamion-cisterni s gorivom) brzinom od otprilike 150 km/h, što je izvrsna brzina za toliku masu. Sama hibridna lokomotiva nije prelagana i za svoju konfiguraciju od 6 pogonskih osovina - naime, masa joj je 207 tona, što daje opterećenje od 34,5 tona po osovini - u Europi, primjerice, dozvoljeno opterećenje po osovini od 22,5 tona (ne znam točan standard, ali to sam strogo zapamtio na faksu), što znači da je maksimalna masa četveroosovinske lokomotive 90 tona, a šestosovinske 135 tona - dakle, navedeni hibrid u Europi ne bi mogao prometovati na velikoj većini pruga. Šestosovinska lokomotiva omogućuje ugradnju veće snage, no ima lošije dinamičke karakteristike (kretanje kroz zavoj, vijuganje).

Lokomotiva je vrlo ozbiljan proizvod i u SAD je na valu jeftinog goriva posljednjih pedesetak godina nastala ogromna željeznička mreža po kojoj prometuju velikom većinom dizel-električne lokomotive. Zato je i razumljivo što vlada zainteresiranost za hibridna vozila, jer je nafta sve skuplja, a i eko-norme su sve strože. Zaustavljanje ovakve lokomotive koja vuče kompoziciju od 1000 tona sa brzine od 130 km/h proizvodi gotovo nestvarnu količinu topline stvorenu kočenjem.

Primjerice, energija (i to kinetička) koju kompozicija ima pri brzini od 130 km/h jest 786 487 235 J (džula) što je gotovo 220 MWh (megavatsati). Kočenjem se sva ta energija nepovratno izgubi (ukoliko motori ne rade u generatorskom režimu). Ukoliko je godišnja potrošnja po stanovniku nekih 3000 kWh (kilovatsati) godišnje (ovo je blisko za Hrvatsku, nije najtočnije, ali broj je zaista tu negdje), jedno zaustavljanje ove lokomotive rasipa energiju koju bi moglo iskoristiti 70 ljudi u godinu dana, što je gotovo 20 kućanstava. Ovi brojevi su čisto kako bi se stekao osjećaj koliko je bitno biti racionalan u željezničkom prometu.

Naravno, ovo nije prvi pokušaj iskorištavanja kočne energije, jer se i prije kroz generatorski režim rada elektromotora vraćala energija u mrežu, no to je ponešto problematično sa stajališta elektrotehnike (da ne idem u detalje u područje gdje nisam najpotkovaniji ;-) ).